(57)【要約】【課題】  多孔質材によって、液晶表示素子の表示部に液晶配向膜をもたず、かつラビングレスで液晶を配向させ、高耐光性・高透過率の液晶パネルを提供する。【解決手段】  多孔質材３の連続孔８の孔方向１０と電極４により形成される駆動電界の駆動電界方向９とが平行になるように、両基板１，２間に多孔質材３を配設しておき、電極４に駆動電圧を印加しないときはｎ型液晶５が多孔質材３の孔方向１０の向きに配向され、駆動電圧を印加したときには、基板１の面に平行な面内においてｎ型液晶５が駆動電界方向９及び孔方向１０に対して垂直な方向に配向されるように液晶パネルを構成する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板と、前記一対の基板に挟まれた液晶層とを有する液晶パネルにおいて、
前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板は、前記一方の基板の面に対して平行に前記液晶層の液晶分子を駆動させる駆動電界を形成する電極を有しており、
前記一対の基板間に、一方向に連続した連続孔を有する多孔質材が配設されていることを特徴とする液晶パネル。
【請求項２】
請求項１に記載された液晶パネルにおいて、
前記多孔質材は無機系多孔質材料を含むことを特徴とする液晶パネル。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された液晶パネルにおいて、
前記電極は複数の対をなして構成されており、各対は前記駆動電界を形成することを特徴とする液晶パネル。
【請求項４】
請求項１乃至３のうち何れか１項に記載された液晶パネルにおいて、
前記多孔質材は、前記駆動電界の生ずる領域に、前記基板の面に対して垂直方向に貫通した貫通孔を有することを特徴とする液晶パネル。
【請求項５】
請求項１乃至４のうち何れか１項に記載された液晶パネルにおいて、
前記多孔質材は、前記連続孔が前記基板の面に対して平行となるように配設されていることを特徴とする液晶パネル。
【請求項６】
請求項１乃至５のうち何れか１項に記載された液晶パネルにおいて、
前記連続孔の孔方向と前記駆動電界の電界方向とがなす角度θ［°］が０°＜θ≦４５°の範囲に設定されていることを特徴とする液晶パネル。
【請求項７】
請求項６に記載された液晶パネルにおいて、
前記液晶層は、ネガ型ネマティック液晶材料を有することを特徴とする液晶パネル。
【請求項８】
請求項１乃至５のうち何れか１項に記載された液晶パネルにおいて、
前記連続孔の孔方向と前記駆動電界の電界方向とがなす角度θ［°］が４５°≦θ＜９０°の範囲に設定されていることを特徴とする液晶パネル。
【請求項９】
請求項８に記載された液晶パネルにおいて、
前記液晶層は、ポジ型ネマティック液晶材料を有することを特徴とする液晶パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶パネルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置の製造プロセスの中で、液晶を配向させる工程が表示素子としての役割を担うための重要な工程である。それら液晶配向工程に用いられる配向技術について数多くの研究がなされており、ＬＢ（Langmuir−Blodgett）膜配向技術、光配向技術、ラビング配向技術、斜方蒸着配向技術等があげられる。中でも従来の液晶表示装置に用いられている配向技術はラビング配向法である。ラビング配向法とは、基板に塗布した有機膜をレーヨンやセルロース系などの布で擦り、その有機膜に異方性をもたせることで液晶を配向させる方法である。配向規制が何に起因しているかは未解明ではあるが、強い配向規制力と安定性の点で他の配向技術より優れていることから従来製品に用いられている。他の配向技術についても数多くの研究がなされてきたが、何れもその配向力や配向技術に用いられる材質の信頼性、生産性の点でラビング配向法にはかなわなかった。
【０００３】
しかし、現在では液晶表示素子の高精細化や微細化にともなってラビング配向法による問題点が浮き彫りになっている。具体的には、ラビングの削れかすによる異物の問題、有機膜に起因する光劣化の問題、ラビングムラによる表示ムラの問題等があげられる。
【０００４】
これらの問題を解決するために、様々な開発がなされてきた。例えば、削れかすを減少させるために強い硬度をもった有機膜を用いることや光劣化を低減させるために透明性の高い有機膜を用いること、表示ムラを防ぐためにラビング密度の最適化を図ることなどである。しかし、これらの開発はあくまでも低減策や防止策であり、完全に解決するには至っていない。
【０００５】
一方で、無機系多孔質材料に液晶を含浸させてシート状に形成したいわゆるシート状液晶（例えば、特許文献１又は２参照）を用いて液晶を配向させる技術が開発されている。
【特許文献１】実開平６−３７８２５号公報
【特許文献２】特開平６−１０２４９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１又は２に開示された多孔質材による液晶の配向技術を用いることで、液晶表示素子の表示部に液晶配向膜をもたず、かつラビングレスで液晶を配向させることができ、これにより高耐光性で高透過率な液晶パネルを得ることができるようになった。
【０００７】
本発明では、さらに高耐光性・高透過率化を図ることのできる液晶パネルを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の液晶パネルは、一対の基板と、前記一対の基板に挟まれた液晶層とを有する液晶パネルにおいて、前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板は、前記一方の基板の面に対して平行に前記液晶層の液晶分子を駆動させる駆動電界を形成する電極を有しており、前記一対の基板間に、一方向に連続した連続孔を有する多孔質材が配設されていることを特徴とする液晶パネルである。
【０００９】
ここで、前記多孔質材は無機系多孔質材料を含むことが好ましい。
【００１０】
また、前記電極は複数の対をなして構成されており、各対は前記駆動電界を形成することが好ましい。
【００１１】
そして、前記多孔質材は、前記駆動電界の生ずる領域に、前記基板の面に対して垂直方向に貫通した貫通孔を有することが好ましい。また、前記多孔質材は、前記連続孔が前記基板の面に対して平行となるように配設されていることが好ましい。
【００１２】
さらに好ましくは、前記連続孔の孔方向と前記駆動電界の電界方向とがなす角度θ［°］が０°＜θ≦４５°の範囲に設定されていることである。そして、前記液晶層は、ネガ型ネマティック液晶材料を有することが好ましい。
【００１３】
さらに好ましくは、前記連続孔の孔方向と前記駆動電界の電界方向とがなす角度θ［°］が４５°≦θ＜９０°の範囲に設定されていることである。そして、前記液晶層は、ポジ型ネマティック液晶材料を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、基板の面に対して平行に駆動電界を形成する横電界駆動方式を用いることで、駆動電界領域に従来の配向膜を用いる必要がなく、ラビングレスで液晶を配向させることができる。これにより、駆動電界領域、言い換えると表示領域の透過率が向上し、高耐光性による長期信頼性の向上やラビングレスによる歩留まりの向上、プロセスの簡易化、簡易化に伴うコストダウンを図る上で有利となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。なお、以下の実施形態では、多孔質材として、ＳｉＯ2無機系多孔質材料を用いた場合について説明するが、本発明はこれに制限されるものではない。
【００１６】
＜実施形態１＞
図１は、本実施形態１に係る液晶スイッチング素子１１の概要図である。図２は、この液晶スイッチング素子１１の断面概要図である。
【００１７】
図１又は図２に示すように、液晶スイッチング素子１１は、基板１とそれに対向する対向基板２との間に多孔質材３が配設されることにより構成されている。
【００１８】
上記基板１には、対をなす電極４，４が基板面の前後及び左右方向に間隔をあけて複数配設されている。また、上記多孔質材３は、上記電極４，４により形成される駆動電界の生ずる領域に、基板面に対して垂直方向に貫通した貫通孔３ａを有している。
【００１９】
ここで、上記多孔質材３の貫通孔３ａにｎ型液晶（ネガ型ネマティック液晶）５が充填されることで、ｎ型液晶５の駆動電界領域６が形成される。そして、駆動電界領域６とその周辺の多孔質材３とにより液晶の表示領域である画素部７が形成されている。
【００２０】
図３に一つの画素部７の概要図を示す。多孔質材３には、一方向に連続した連続孔８が形成されており、この連続孔８にｎ型液晶５が充填されている。このように、多孔質材３にｎ型液晶５を充填させることで液晶層が構成されている。そして、上記多孔質材３の連続孔８の孔方向１０は、電極４により形成される駆動電界の駆動電界方向９と平行になっている。また、図３では、駆動電圧が無印加のときの液晶の状態を示しており、この状態では、ｎ型液晶５は多孔質材３の連続孔８の孔方向１０に配向している。
【００２１】
次に、上記電極４に駆動電圧を印加したときのｎ型液晶５の挙動について説明する。
【００２２】
上記電極４に駆動電圧を印加すると、多孔質材３の貫通孔３ａ内に充填されたｎ型液晶５がその駆動電圧に反応して、電極４に近いｎ型液晶５から順に、基板１の面に平行な面内において、駆動電界方向９及び多孔質材３の連続孔８の孔方向１０に対して垂直な方向に配向する。この状態で駆動電圧を無印加に戻すと、ｎ型液晶５は駆動電界方向９に分子長軸を戻し、図３に示した安定状態に戻る。
【００２３】
このように、駆動電圧の印加・無印加を繰り返してｎ型液晶５の向き（配向方向）を制御することで、図１に示すような複数の画素部７の駆動電界領域６を制御でき、液晶スイッチング素子１１を形成することができる。
【００２４】
なお、本実施形態１では、液晶スイッチング素子１１の形成を主として説明しているが、例えば表示デバイスとして用いるならば、上記液晶スイッチング素子１１を挟むように偏光板を設置することで光の透過・不透過を制御することができる。例えば、図１の基板１の下方に光源を設置し、さらに一対の偏光板をクロスニコルになるように上記液晶スイッチング素子１１を挟んで設置した場合、図３において、電極４に駆動電圧を印加していない状態では光を遮蔽する。そして、電極４に駆動電圧を印加した場合には、ｎ型液晶５の配向方向が変化することで光を透過する。このようにして画素部７を制御することで、図１の液晶スイッチング素子１１を用いて画像を表示することができる。
【００２５】
なお、電極４は、図４に示すような櫛形状にしてもよい。この場合においても、上記駆動電界方向９と多孔質材３の孔方向１０とが平行になるように両基板１，２間に多孔質材３を配設すればよい。
【００２６】
＜実施形態２＞
実施形態１に係る液晶スイッチング素子１１であっても表示デバイスとしての機能を果たすことができるが、液晶の応答性の問題により、マルチドメインが形成されることに起因する表示不良が観察される。このマルチドメインは液晶分子が分子長軸方向をそろえて応答しないことから起こる現象である。
【００２７】
そこで、実施形態２として、上記実施形態１での不具合を解決する具体例を示す。図５は、一つの画素部７の概要図である。基本的な構成として、液晶スイッチング素子１１の構成は図１に示すとおりである。上記実施形態１との相違点は、図５に示すように駆動電界方向９と多孔質材３の連続孔８の孔方向１３とが平行になっておらず、駆動電界方向９と多孔質材３の孔方向とがなす角度θ［°］が０°＜θ≦４５°の範囲になるように、両基板１，２間に多孔質材３が配設されているところである。すなわち、多孔質材３の孔方向１３を電極４に対して位置調整することによってｎ型液晶５の配向方向を制御している。
【００２８】
本実施形態２においても上記実施形態１と同様に液晶材料としてｎ型液晶５を用いており、上記電極４に駆動電圧を印加しない状態では、ｎ型液晶５は多孔質材３の連続孔８の孔方向１３、すなわち駆動電界方向９に対して角度θだけ傾斜した方向に配向することになる。そして、上記電極４に駆動電圧を印加した場合には、上記ｎ型液晶５は駆動電界方向９に依存して、基板１の面に平行な面内において、駆動電界方向９と垂直に液晶分子長軸を向けて配向する。このように、駆動電圧の無印加時であっても、角度θの傾斜分だけ駆動電界方向９に対して垂直方向に傾斜させているため、駆動電圧の印加時にはｎ型液晶５の分子長軸をそろえて駆動電界方向９と垂直に液晶分子長軸を配向させることができる。これにより、上記実施形態１で発生していたマルチドメインによる表示不良を改善することができる。
【００２９】
なお、図５の液晶配向を制御することで、図１に示すような液晶スイッチング素子１１を形成し、実施形態１と同様に基板１の下方に光源を設置し、さらに一対の偏光板を上記液晶スイッチング素子１１を挟んで設置し、対となる偏光板をクロスニコルになるように設置した場合には、上記液晶スイッチング素子１１を用いた液晶表示デバイスとして画像を表示することができる。
【００３０】
＜実施形態３＞
上記実施形態２は液晶材料としてｎ型液晶（ネガ型ネマティック液晶）を用いた例である。実施形態３ではｐ型液晶（ポジ型ネマティック液晶）を用いた例について説明する。しかし、本発明は本実施形態で示したネマティック液晶に限定するものではない。
【００３１】
図６は、一つの画素部７ａの概要図である。図６に、ｐ型液晶１２を用いた場合の液晶スイッチング素子１１の画素部７ａを示す。駆動電界方向９と多孔質材１５の連続孔８の孔方向１４とがなす角度θ［°］が４５°≦θ＜９０°の範囲になるように、両基板１，２間に多孔質材１５が配設されている。すなわち、多孔質材１５の連続孔８の孔方向１４を電極４に対して位置調整することによってｐ型液晶１２の配向方向を制御している。
【００３２】
上記電極４に駆動電圧を印加しない状態では、ｐ型液晶１２は多孔質材３の連続孔８の孔方向１４、すなわち駆動電界方向９に対して角度θだけ傾斜した方向に配向することになる。そして、上記電極４に駆動電圧を印加した場合には、上記ｐ型液晶１２は駆動電界方向９に依存して、駆動電界方向９と平行に液晶分子長軸を向けて配向する。このように、駆動電圧の無印加時であっても、角度θの傾斜分だけ駆動電界方向９に対して平行方向に傾斜させているため、駆動電圧の印加時にはｐ型液晶１２の分子長軸をそろえて駆動電界方向９と平行に液晶分子長軸を配向させることができる。さらに実施形態２のｎ型液晶５を用いることなく液晶スイッチング素子１１を形成することができる。
【００３３】
なお、図６の液晶配向を制御することで、図１に示すような液晶スイッチング素子１１を形成し、実施形態１と同様に基板１の下方に光源を設置し、さらに一対の偏光板を上記液晶スイッチング素子１１を挟んで設置し、対となる偏光板をクロスニコルになるように設置した場合には、上記液晶スイッチング素子１１を用いた液晶表示デバイスとして画像を表示することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
以上説明したように、本発明の液晶パネルは、液晶表示デバイスとして利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態１に係る液晶スイッチング素子の概要図である。
【図２】図１に示された液晶スイッチング素子の断面概要図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る一つの画素部を示す概要図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る液晶スイッチング素子に用いる電極の他の構造を示す概要図である。
【図５】本発明の実施形態２に係る液晶スイッチング素子の一つの画素部を示す概要図である。
【図６】本発明の実施形態３に係る液晶スイッチング素子の一つの画素部を示す概要図である。
【符号の説明】
【００３６】
１    基板
２    対向基板
３    多孔質材
３ａ  貫通孔
４    電極
５    ｎ型液晶（ネガ型ネマティック液晶）
６    駆動電界領域
７    画素部
８    連続孔
９    駆動電界方向
１０    孔方向
１１    液晶スイッチング素子
１２    ｐ型液晶（ポジ型ネマティック液晶）
【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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