(57)【要約】【課題】カラー表示色調の鮮明な高分子分散液晶表示装置を得る。【解決手段】下透明基板２の上面に下透明電極３を設けた下基板１と、上透明基板１２の下面に上透明電極１３を設けた上基板１１とを、スペーサ１５を介して一定の間隔に対向して配置し、前記上下基板１１、１を一部分に開口部１８ａを設けた封止材１８で接合し、該封止材１８の開口部１８ａから高分子分散液晶１７を注入して封口材１９で開口部１８ａを封口してなる液晶表示装置５０において、前記上下基板１１、１の間に前記スペーサ１５より小さいカラーの着色微粒子５４を均一に分散して設ける。又、カラーの着色微粒子５４は均一な粒径のものを使い、１００〜３００個／ｍｍ２  の分散量にする。表示色調に高いコントラストが得られ、鮮明なカラー表示が得られる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下透明基板の上面に下透明電極を設けた下基板と、上透明基板の下面に上透明電極を設けた上基板とを、スペーサを介して一定の間隔に対向して配置し、前記上下基板を一部分に開口部を設けた封止材で接合し、該封止材の開口部から高分子分散液晶を注入して封口材で開口部を封口してなる液晶表示装置において、前記上下基板の間に前記スペーサより小さい着色微粒子を均一に分散して設けたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記着色微粒子は脱色防止被膜を有する着色プラスチックボールであることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記着色微粒子の分散量は１００〜３００個／ｍｍ２  であることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置
【請求項４】
前記着色微粒子の相互の粒径は均一であり、前記スペーサがボ−ル状である場合、前記着色微粒子粒径は前記スペーサ粒径より僅かに小さいことを特徴とする請求項１、２、３のいずれかに記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高分子分散液晶を用いた液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年デスプレイや調光ガラス、腕時計としての用途に高分子分散液晶が利用されている。この高分子分散液晶は０．５〜数μｍの液晶微粒子が高分子材料中に分散されているものであり、電界の有無により光透過の状態（透明）と光散乱の状態（白濁）の間を変化する。このような液晶としては、ＰＮＬＣＤ、ＰＤＬＣＤ、ＮＣＡＰ、ＰＳＣＴ等が知られている。
【０００３】
高分子分散液晶は光散乱を利用するものであるので、従来の多く使用されているＴＮ型液晶やＳＴＮ型液晶と比べると偏光板を用いる必要がなく、透過率が高く光の利用効率が良いという特徴を持っている。また、高分子分散液晶を用いて液晶表示装置を製造するに当たっては、ラビングによる分子配向処理を行う必要もないため製造プロセスを短縮できるという特徴も持っている。
【０００４】
また、近年カラー表示を図ったものも現れてきている。この高分子分散液晶を用いてカラー化を図った従来の液晶表示装置は、概ね、図４、５に示すような構造をとっている。図４は従来の高分子分散液晶を用いた液晶表示装置の平面図、図５は図４におけるＥ−Ｅ断面図を示したものである。尚、図４において、透明電極及びそれと接続形成される引き回し電極のパターンは省略してある。
【０００５】
図４、図５より、従来の高分子分散液晶を用いた液晶表示装置２０は、下透明基板２の上面に下透明電極３を設けた下基板１と上透明基板１２の下面に上透明電極１３を設けた上基板１１とをスペーサ１５を挟んで一定のギャップ（隙間）を持たせて対向して配置し、封止材１８を介して上下基板１１、１を接着固定し、そして、上下基板１１、１の内部に高分子分散液晶１７を注入し、封口材１９を介して封入した構造を取っている。また、下基板１を構成する下透明基板２は一方端に延びた額縁２ａを持っており、その額縁２ａの一部分に、上記下基板１の下透明電極３に接続する引き回し電極パターン（図４中、省略）が封止材１８の外側にまで延設（図５中、３ａの部分）されて集合し、同様に、上基板１１の上透明電極１３に接続する各々の引き回し電極（図４中、省略）も封止材１８の外側にまで延設（図５中、１３ａの部分）されると共に導電性接着剤１４を介して額縁２ａに集合している。そして、額縁２ａに設けた駆動ＩＣ７やＦＰＣケーブル８に接続している。更にまた、下基板１の下面側に着色フィルター５と反射板６とを積層した着色カラー反射層４を一定の隙間を設けて配設した構造を取っている。尚、上記構造は下透明基板２に額縁２ａを形成しているが、上透明基板１２の方に額縁を形成することもおこなわれている。
【０００６】
上記構造の各構成部品は次のようなものから形成している。上透明基板１２と下透明基板２は透明なガラスが使用される。ガラスとしてはソーダガラスや石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、普通板ガラス等のものが利用され、多くは０．３〜１．１ｍｍの厚みのものが選択される。上透明基板１２及び下透明基板２に形成される上透明電極１３（セグメント電極とも云う）と下透明電極３（コモン電極とも云う）、並びに図示はしていない各引き回し電極パターンは錫をドープした酸化インジウムのＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）膜で形成している。このＩＴＯ膜は真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法等でＩＴＯ膜を形成し、その後、このＩＴＯ膜をエッチング法で所望の形状に仕上げられる。スペーサ１５は上下基板１１、１を一定の間隔に保つために設けるもので、絶縁性と透明性が求められることからガラスボールやプラスチックボール等が使用される。また、このボールの粒径は設計する上下基板１１、１のギャップ量（隙間量）に合わせて選定されるが、概ね４〜１０μｍのものが選択される。封止材１８は熱硬化性のエポキシ樹脂や光硬化性のアクリル樹脂等を使い、一部分に開口部１８ａを設けてスクリーン印刷等で形成する。この開口部１８ａは高分子分散液晶１７を注入するために設けるもので、注入後は封口材１９で封口される。高分子分散液晶１７は高分子材料（モノマー）と液晶材料（例えば、ネマティック液晶など）の混合材料で、紫外線照射によってモノマーが重合してポリマーネツトワークを形成するＰＮＬＣＤと呼ばれる液晶などがよく利用される。注入は真空注入方法をとる。封口材１９は熱硬化型樹脂接着剤や紫外線（ＵＶ）硬化型樹脂接着剤などいずれも使うことができるが、多くは熱膨張変形を避けるために紫外線硬化型接着剤が使われている。ディスペンサーなどでシール材１８の開口部１８ａに滴下して塗布する。
【０００７】
着色カラー反射層４は着色フィルター５と反射板６とで構成される。この着色不ルター５は顔料などが入ったカラー塗料膜、着色カラーフィルムなどが利用される。また、反射板６は透過した光を反射させるために設けるもので、アルミ板やステンレス板、銀メッキや銀蒸着を施した金属板等が多く用いられ、鏡面状態にして使用することが多い。しかし特にこれらの材料に限定されるものではなく、反射率の高いフィルム、金属膜、塗料膜なども利用できる。着色カラー反射層４は反射板６に着色カラー塗装を施して形成する場合が多い。駆動ＩＣ７は上下の透明電極１３、３に電圧を印加して表示の駆動を行わせる回路を組み込んだ集積回路である。この駆動ＩＣ７は引き回し電極パターンに異方性導電接着剤などを介して接着固定される。ＦＰＣケーブル８は外部から電圧を印可するために設けるもので、異方性導電接着剤を介して引き回し電極パターンに接着固定される。
【０００８】
高分子分散液晶であるＰＮＬＣＤ（ポリマーネットワーク液晶）の表示は、電圧無印加時の液晶とポリマーネットワーク（ＰＮ）の屈折率差による散乱状態と、電圧印加時に液晶とＰＮの屈折率差がなくなることによる透明状態により行う。原理的に電圧無印加時の散乱度合いはギャップの大きさに比例する。表示色調として見るなら、散乱状態の場合はギャップ量が非常に小さいため透過・反射光も現れて、白濁色に着色フィルターの色も僅かに混ざり合った色調が現れてくる。透明状態の場合は下基板１の下面に設けた着色フィルター５の色調が現れる。ギャップにバラツキあると散乱度合いが不均一になり着色フィルター５の色が僅かに混ざり合った白濁色にムラが現れてきて品質の良い表示ができない。従って、品質の良い表示を行う上で散乱度合いの均一性が必要不可欠となり、ギャップの均一性が強く求められる。
【０００９】
均一なギャップを得るために、従来は図６に示すような封口方法を取っている。図６は液晶表示装置２０ａの加圧装置を模式化した模式図である。加圧装置１００は、大きくは、フレーム１０１と平坦な載品台１０２と袋状になったシリコンラバー１０３から構成されていて、載品台１０２の上に高分子分散液晶が注入された状態の液晶表示装置２０ａを載置し、袋状になったシリコンラバー１０３の内部にガスを注入することによってシリコンラバー１０３が膨れて液晶表示装置２０ａを加圧する仕組みになっている。
【００１０】
真空注入機で上下基板１１、１の内部に開口部１８ａから高分子分散液晶１７を注入すると、上下基板１１、１が変形してギャップが大きくなって不均一な状態になる。この状態の液晶表示装置２０ａを図７に示す加圧装置１００で加圧してギャップを均一にする。加圧すると内部の余分な高分子分散液晶１７が開口部１８ａから溢れ出してくる。この溢れ出した高分子分散液晶１７を拭き取り、封口材１９を開口部１８ａに塗布し、少し減圧して封口材１９を開口部１８ａの奥に向かって少し引き込ませる。
【００１１】
上記の加工を施した後、液晶表示装置２０ａを取り外し、紫外線照射を行って封口材１９の硬化処理や高分子分散液晶１７の高分子材料（モノマー）をポリマーネットワーク化する処理を行っている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の着色フィルター５を着色塗料膜で形成した場合には、塗料膜への異物の混入などが避けられない。また、均一な塗料膜がなかなか得られ難いところもあり、膜厚のバラツキが発生する。塗膜に異物の混入があるとそれが目に見えてきて外観品質を悪くする。また、膜厚にバラツキあると色調に濃淡などが現れて色調ムラが発生して外観品質を悪くする。
【００１３】
更にまた、表示部分の色調、即ち液晶が透明になって着色フィルターの色調が現れる部分の色調と背景部分の色調、即ち液晶が白濁化していて白濁色に着色フィルターの色が僅かに混ざり合った色調とのコントラストを高めて表示を鮮明にするために、下基板１と着色フィルター５との間に一定の隙間を設けている。この隙間が非常に小さいと、或いは隙間がないと表示部分の色調と背景部分の色調とのコントラストが悪くなり表示が鮮明に現れない。また、隙間が大きいと隙間部分が見えてきて外観品質を低下させる。従って、コントラストが良い状態で、且つ、外観的に問題のない最適な隙間を設定しなければならない。この最適な隙間を設定するのにかなりの手間を要するものとなっている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題に鑑みて成されたもので、その目的は着色フィルターを使わずにカラーの高分子分散液晶の液晶表示装置を得ることにある。その解決手段として、下透明基板の上面に下透明電極を設けた下基板と、上透明基板の下面に上透明電極を設けた上基板とを、スペーサを介して一定の間隔に対向して配置し、前記上下基板を一部分に開口部を設けた封止材で接合し、該封止材の開口部から高分子分散液晶を注入して封口材で開口部を封口してなる液晶表示装置において、前記上下基板の間に前記スペーサより小さい着色微粒子を均一に分散して設けたことを特徴とするものである。
【００１５】
又、上記着色微粒子は脱色防止被膜を有する着色プラスチックボールであることを特徴とするものである。
【００１６】
また、上記着色微粒子の分散量は１００〜３００個／ｍｍ２  であることを特徴とするものである。
【００１７】
また、上記着色微粒子の粒径は均一であることを特徴とするものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を説明するにあたり、以下、図１、図２、図３をもって本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の実施形態に係る液晶表示装置の平面図、図２は図におけるＥ−Ｅ端面図、図３は図２における要部拡大図を示している。尚、従来例と同一構成部品は同一符号を付すと共にその詳細説明は省略する。
【００１９】
図１、図２、図３より、本発明の実施形態に係る液晶表示装置５０の構造は、下透明基板２の上面に下透明電極３を設けた下基板１と、上透明基板１２の下面に上透明電極１３を設けた上基板１１とをスペーサ１５と着色微粒子５４を挟んで一定のギャップ（本実施の形態では６μｍのギャップ量）を持たせて対向して配置し、封止材１８でもって上下基板１１、１の外周縁を周回して接合している。そして、封止材１８の一部分に設けた開口部１８ａから上下基板１１、１の内部に高分子分散液晶１７を注入し、封口材１９でもって高分子分散液晶１７を封入した構造を取っている。また、下基板１を構成する下透明基板２は一方端に延びた額縁２ａを持っており、その額縁２ａの一部分に、上記下基板１の下透明電極３に接続する引き回し電極パターン（図１中、省略）が封止材１８の外側にまで延設（図２中、３ａの部分）して集合し、同様に、上基板１１の上透明電極１３に接続する各々の引き回し電極（図１中、省略）も封止材１８の外側にまで延設（図２中、１３ａの部分）すると共に導電性接着剤１４を介して額縁２ａに集合している。そして、額縁２ａに設けた駆動ＩＣ７やＦＰＣケーブル８に接続している。更にまた、下基板１の下面には反射板５６を設けている。
【００２０】
本発明の液晶表示装置５０を従来の液晶表示装置２０と比較すると、本発明の液晶表示装置５０では上下基板１１、１の間に着色微粒子５４が設けられており、下基板１の下面には反射板５６が設けられている所のみが構成的に異なっている。従来は下基板１の下面に配設した着色フィルターでカラー化を図っていたが、本発明では上下基板１１、１の間に設けた着色微粒子５４でカラー化を図ったものである。
【００２１】
上記構成の中で使われる着色微粒子５４は脱色防止被膜を設けた着色プラスチックの微粒子などが好適に使用できる。また、脱色防止被膜を設けた着色シリカ微粒子なども使用できる。脱色防止剤としてはイソシアネート系カップリング剤などが知られているので、これらの脱色防止剤を表面にコーティングして使用する。プラスチック微粒子は染料などの着色剤を微粒子全体にわたって浸透させることができるので着色剤が剥がれたりすることはない。染料などで着色した微粒子は、液晶材料や紫外線などの影響を受けて、長い期間の中で脱色などの劣化を起こす。脱色防止被膜を設けることによって長期的に安定した品質を保つことができる。また、着色微粒子５４はこれに限らずメッキ金属の着色被膜を設けた微粒子のものでも使用できる。また、粒径を揃えた顔料でも良い。
【００２２】
この着色微粒子５４はスペーサ１５より小さいものでなければならないが、例えば、粒径６μｍのスペーサを使用した場合は３μｍ±２μｍ粒径の範囲の中で選択し、均一な粒径のものを使用するのが好ましい。これは、反射角をなるべく同じにさせるためで、均一な粒径のものを使うと均一な色調が現れてくる。逆に、粒径のバラツキが大きいものを使うと色調にムラが現れてくる。
【００２３】
また、この着色微粒子５４の分散量は１００〜３００個／ｍｍ２  の範囲に設定する。これより少ないとカラー着色の着色度合いが小さく、これより多いと白濁部分の白さが出ない。電圧が印可されない部分、即ち背景部分の所の液晶は白濁色を示すが、表示色としては白濁色に着色微粒子のカラー色が僅か混ざり合った色調が現れてくる。１００〜３００個／ｍｍ２  の範囲の中で設定し、均一に分散すると表示部分と背景部分とのコントラストが高くなって鮮明でムラのないカラー表示が得られる。
【００２４】
下基板１の下面に設ける反射板５６は透過した光を反射させるために設けるもので、アルミ板やステンレス板、銀メッキや銀蒸着を施した金属板などが多く用いられる。しかし特にこれらの材料に限定されるものではなく、反射率の高いフィルム、金属膜、塗料膜なども利用できる。そして、鏡面状態にして使用することが多い。尚、この反射板５６は、本実施の形態では、下基板１と一体的に設けているが、液晶表示装置５０の上面側から隙間が見えない程度に僅かな隙間を設けて配設しても良い。
【００２５】
本発明の液晶表示装置５０は次のようにして作る。最初に、透明電極が形成された上下基板１１、１の何れか一方の基板にスペーサ１５と着色微粒子５４を散布する。散布機を使ってスペーサ１５及び着色微粒子５４を均一に分散させる。散布方式は湿式散布方式、乾式散布方式どちらでも適用できる。また、スペーサ１５と着色微粒子５４を混ぜ合わせて一度に散布しても良いし、別々に散布しても良い。スペーサ１５と着色微粒子５４を混ぜ合わせて散布する場合は、スペーサ１５の散布量は使用する液晶によって異なるが、例えば、ＴＮ型液晶を使用した場合などは、スペーサ１５が５０〜１００個／ｍｍ２  の範囲、着色微粒子５４が１００〜３００個／ｍｍ２  の範囲で所望するカラー色調などを考慮して適宜選択して混ぜ合わせると良い。次に、他方の基板に封止材１８をスクリーン印刷方法などで印刷形成する。この封止材１８を形成する時には一部分に開口部１８ａを設けておく。次に、スペーサ１５と着色微粒子５４を散布した基板側を下にして、封止材１８を形成した基板側を上にして対向させて位置を合わせ、加熱の下で加圧して上下基板１１、１を貼合わせて封止材１８を硬化させて接合する。加熱温度は１５０°Ｃ〜１８０°Ｃ、加圧力は２００〜１．０ｋｇ／ｃｍ２  の下で約３０分〜６０分間加圧を行う。以降は、従来技術で述べた方法と同じ方法で、高分子分散液晶１７の注入、加圧の下での封口材１９の塗布、紫外線照射の下での封口材１９の硬化、高分子材料のポリマーネットワークの形成を行う。また、最後に反射板５６の貼合わせ、駆動ＩＣ７やＦＰＣケーブル８などの取付けを行って本発明の液晶表示装置５０を得る。
【００２６】
本発明の液晶表示装置は上下基板の間にカラーの着色微粒子を均一に分散して設けている。そして、この着色微粒子は均一な粒径のものを１００〜３００個／ｍｍ２  の範囲で使用している。この要因によって表示部分と背景部分のコントラストを高めて鮮明なカラー表示が得られると共にムラのないカラー色調が得られる。また、着色微粒子と反射板との間に透明な下透明基板なるガラスが介在する。これによっても、現れる色調に鮮明さを増す作用をなす。また、この着色微粒子は脱色防止被膜を有しているので長期間に渡って色調劣化が起きない。また、この着色微粒子は網目のように張り巡らされたポリマーネットワークの中に存在するので、着色微粒子が移動することがなく、長期に渡って初期品質を維持することができる。
【００２７】
従来の反射板にカラー塗料膜を設けた構成のものはゴミなどによる外観品質への影響、塗料膜厚のバラツキによる色調のムラの発生、カラー塗料膜を反射板に設けていることによる現れるカラー色調のコントラストの低さ、下基板とカラー塗料膜とに一定の隙間を設けなければならないことによる掛かる手間の問題などは、本発明の構成によって全て解消する。
【００２８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の液晶表示装置においては、表示部分と背景部分とのコントラストの高い鮮明なカラー色調が得られる。また、長期間に渡ってカラー色調に劣化が起きず、変化のない表示品質が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る液晶表示装置の平面図である。
【図２】図１におけるＥ−Ｅ断面図である。
【図３】図２における要部拡大図である。
【図４】従来の高分子分散液晶を用いた液晶表示装置の平面図である。
【図５】図４におけるＥ−Ｅ断面図である。
【図６】液晶表示装置の加圧装置を模式化した模式図である。
【符号の説明】
１    下基板
２    下透明基板
３    下透明電極
４    着色カラー反射層
５    着色フィルター
６、５６    反射板
７    駆動ＩＣ
８    ＦＰＣケーブル
１１    上基板
１２    上透明基板
１３    上透明電極
１４    導電性接着剤
１５    スペーサ
１７    高分子分散液晶
１８    封止材
１８ａ  開口部
１９    封口材
２０、５０  液晶表示装置
５４    着色微粒子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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