(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極を有する一対の基板を備え、これらの基板のうちの少なくとも一方は透明であり、そしてこれらの基板の間に高分子分散型液晶層が配置されている液晶表示パネルにおいて、当該高分子分散型液晶層を構成する高分子物質は、該高分子物質の前駆体が縮合反応で高分子化されてなると共に、液体であることを特徴とする高分子分散型液晶表示パネル。
【請求項２】
前記縮合反応が、高分子物質の前駆体以外に当該縮合反応に関与する物質を存在させずに行われる、カルボン酸とアルコールとの反応、カルボン酸とジアミンとの反応、又は酸無水物とジアミンとの反応である、請求項１記載の高分子分散型液晶表示パネル。
【請求項３】
前記高分子分散型液晶中に二色性色素を含有している、請求項１又は２記載の高分子分散型液晶表示パネル。
【請求項４】
投写型表示パネルとして使用される、請求項１から３までのいずれか一つに記載の高分子分散型液晶表示パネル。
【請求項５】
反射型表示パネルとして使用される、請求項１から３までのいずれか一つに記載の高分子分散型液晶表示パネル。
【請求項６】
基板の間に、上記高分子分散型液晶層と、コレステリック液晶層またはネマティック液晶層と、これら液晶層の界面に設けられたパーシベッション層とを備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の高分子分散型液晶表示パネル。
【請求項７】
電極を有する基板間に高分子分散型液晶層が配置されている高分子分散型液晶表示パネルの製造方法において、
高分子分散型液晶層を構成する高分子物質の前駆体と液晶とを含む混合物を作製する混合工程と、混合物中の前駆体を縮合反応させて液体の高分子物質とする縮合工程とを含むことを特徴とする高分子分散型液晶表示パネルの製造方法。
【請求項８】
上記縮合工程は、前駆体以外に当該縮合反応に関与する物質を必要としない縮合反応によって、高分子分散型液晶層を作製す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パネルの製造方法。
【請求項９】
上記縮合工程は、加熱によって前駆体を縮合反応させることを特徴とする請求項８に記載の高分子分散型液晶表示パネルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶テレビや液晶ディスプレイ、液晶プロジェクタ等の液晶表示装置で使用される液晶表示パネルに関する。より詳しく言えば、本発明は、高分子分散型の液晶表示パネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、陰極線管（ＣＲＴ）に比べ薄型、軽量化を図ることができる液晶表示装置の開発が盛んに行われている。その中で、大画面表示を得ることができる投写型液晶ディスプレイやバックライトが不要なため低消費電力となる反射型液晶ディスプレイの開発が行われている。
【０００３】
従来の液晶表示装置ではねじれネマチック（ＴＮ）型液晶表示パネルが広く用いられている。しかし、ＴＮ型液晶表示パネルでは偏光板が用いられているために光の利用効率が低く、特に投写型パネルとして使用する場合には明るい部屋においてコントラストが低下するため表示が見づらくなるという問題が指摘されていた。この問題を解決するような新しい表示方法として、光の利用効率が高い表示方式が必要とされている。このため、偏光板を用いずに表示を行うことができる高分子分散型液晶表示パネルの開発が行われてきた。
【０００４】
高分子分散型液晶表示パネルの基本構成図を図１に示す。高分子分散型液晶は高分子物質１０２に存在する空隙に液滴状となっている液晶１０３を含んでいる高分子−液晶複合体層が、２枚の基板１０１間に挟まれた構造をしている。図１（ａ）に示す電圧がオフの状態では、液晶分子がランダムな状態にあるため高分子の屈折率と液晶の屈折率との間に差が生じ、入射光１０４は液晶により散乱されて散乱光１０５となる。図１（ｂ）に示す電圧がオンの状態になると、液晶分子は電界方向に配列するため、高分子の屈折率と液晶の屈折率が一致し、入射光１０４は散乱せずに透過して透過光１０６となり、所期の表示が可能となる。
【０００５】
このように高分子分散型液晶表示パネルでは電圧のオン、オフのみで表示が行えるので、従来のＴＮ型液晶表示パネルでは不可欠であった偏光板を用いなくてすむため、明るい表示を得ることが可能となる。そのため、高分子分散型液晶表示パネルは明るい部屋で見る投写型液晶表示装置に適しているモードである。
【０００６】
高分子分散型液晶パネルは、含浸法、乳化法、溶媒揮発法、相分離法等を利用して作製されている。この中でも光重合を利用した相分離法は、光散乱が得られやすく、パネルの作製法も簡単であることから、特に広く用いられている。この方法では、液晶とモノマー、オリゴマー及び重合開始剤との混合物（高分子分散型液晶パネルの作製に用いられる液晶と高分子物質の前駆体とを含むこのような混合物を、以降「プレミクスチャ」と呼ぶ）を液晶パネルとなる空パネルに注入し、モノマー、オリゴマーの重合反応のための光を照射してこれらを高分子化することで相分離を起こさせることにより、高分子分散型液晶パネルを作製する。
【０００７】
しかしながら、相分離法では、モノマー、オリゴマーの反応のためにラジカル重合が用いられるため、パネルを作製した後でも、重合開始剤から発生したラジカルやモノマー由来のラジカル等のラジカル類がパネル内に残留することになる。これらの残留ラジカルが存在すると、高分子分散型液晶を構成する高分子や液晶の劣化の原因となり、更に電圧保持率の低下にもつながる。また、重合中に発生するラジカルはもちろん、重合を起こさせるために照射する紫外線も、液晶劣化の原因となる。更に、ゲスト−ホスト方式のように液晶に二色性色素を添加してカラー表示を行おうとする場合に、二色性色素はラジカル及び紫外線に対する耐性が劣るため、信頼性の高いゲスト−ホスト方式の高分子分散型液晶表示パネルを得ることは困難となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従って、これまでの高分子分散型液晶表示パネルでは、長期にわたる信頼性が確保できず、良好な表示品質を得ることができなかった。
本発明は信頼性が高く、良好な表示品質を持つ高分子分散型液晶表示パネルを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、電極を有する一対の基板を備え、これらの基板のうちの少なくとも一方は透明であり、そしてこれらの基板の間に高分子分散型液晶層が配置されている液晶表示パネルにおいて、当該高分子分散型液晶層を構成する高分子物質は、該高分子物質の前駆体が縮合反応で高分子化されてなると共に、液体であることを特徴とする、本発明の高分子分散型液晶表示パネルにより達成される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図２に模式的に示したように、本発明の液晶表示パネル１５０は、電極（図示せず）を有する一対の基板１５１を備え、それらの少なくとも一方が透明であり、それらの間に高分子分散型液晶の層１５２が配置されているものである。ここでいう「高分子分散型液晶」とは、液滴状の液晶物質が分散して高分子物質の空隙に含まれているものを指す。そして本発明の液晶パネルは、単色表示用のものであってもよく、高分子分散型液晶に適当な色素を添加したカラー表示用のものであってもよい。（後者のカラー表示用の場合のように、本発明における高分子分散型液晶は、液晶物質と高分子物質以外に、必要な添加剤等を含有していても差し支えない。）また、本発明の液晶表示パネルは、投写型のものでも反射型のものでもよい。更に、その駆動方法も、現在知られているいずれのものであってもよく、例えばアクティブマトリクス駆動のような駆動方法を有利に利用することができる。
【００１１】
本発明の液晶表示パネルで用いられる高分子分散型液晶は、液晶を分散させる高分子物質が縮合反応を利用して生成される点で、従来の高分子分散型液晶と異なる。相分離法で製造された従来の高分子分散型液晶にあっては、そのような高分子物質はモノマーからラジカル重合を利用して作られているため、重合開始剤に由来するラジカルやモノマーに由来のラジカルが残存する。これに対して、本発明における高分子分散型液晶は高分子物質が縮合反応で作られるので、反応時にも反応後にもラジカルが存在しない。そのため、本発明の液晶表示パネルにおいては高分子物質や液晶物質の劣化も、カラー表示用の添加色素の劣化も抑制される。更に、高分子物質を作る反応のために紫外線を照射する必要がないので、紫外線照射による液晶物質の劣化や、カラー表示用に添加された色素の劣化も防止される。
【００１２】
本発明の液晶表示パネルの高分子分散型液晶における高分子物質は、様々な縮合反応で得ることができる。例えば、カルボン酸とアルコールとが反応してポリエステルをもたらす縮合反応を利用することができる。ポリエステルの代表的な合成法としては、触媒を用いる方法、脱水剤を用いる方法、酸塩化物やエステル類等のカルボン酸誘導体を用いる方法がある。しかし、高分子分散型液晶を作製するということを考えると、その原料であるプレミクスチャにモノマー（あるいはオリゴマー等）以外に、縮合反応に関与する物質が含まれていることは、液晶表示パネルの特性、特に信頼性に悪影響を与える可能性があるため、本発明においてはそのような物質を必要としない縮合反応を利用するほうが好ましい。
【００１３】
本発明において好適な縮合反応の一例は、カルボン酸とアルコールとを一緒に加熱するというものである。この場合には、反応中に副生するのは水だけであり、この水も加熱している間に系内から除去される。また、この水の除去により、可逆反応であるエステル化反応がエステル生成の方向へ進行することとなる。このようなエステル生成反応のためには、温度は３００℃程度まで上げることが好ましいが、液晶も含まれていることを考えるとあまり高くはできない。発明者らは、１５０℃あるいは１８０℃程度の高温で縮合反応を行った（後述の実施例参照）。触媒等を使用せず、温度もそれほど高くないことから、生成するポリマーの分子量は低くなって、得られた高分子物質は完全に固まっているわけではなく、粘性が高い液体といった程度のものであった。しかし、高分子分散型液晶は高分子物質（ポリマー）の分子量が高ければ良いというものではないため、分子量の高いものが得にくいことが特に問題となることはない。
【００１４】
カルボン酸とアルコールとの縮合反応の場合には、カルボン酸としてテレフタル酸、アジピン酸等を、またアルコールとしてエチレングリコール、プロピレングリコール等を使用することが好ましい。
【００１５】
高分子物質の合成に有用なこのほかの縮合反応の例としては、やはり反応物のモノマーあるいはオリゴマー以外の物質の存在なしに反応可能である、カルボン酸とジアミンとの反応、あるいは酸無水物とジアミンとの反応を挙げることができる。カルボン酸とジアミンとの反応では、カルボン酸としてテレフタル酸、イソフタル酸、アジピン酸等を、ジアミンとしてｐ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン等を用いることができる。また酸無水物とジアミンとの反応では、カルボン酸としてピロメリット酸無水物、１，２，３，４−シクロブタンテトラカルボン酸無水物等を、ジアミンとしてｐ−フェニレンジアミン、４，４’−メチレンジアニリン、４，４’−ビフェニルジアミン等を使用することができる。
【００１６】
ここに挙げた縮合反応を始めとして、本発明で用いることができる縮合反応のための条件は、本発明の高分子分散型液晶パネルの品質や特性に及ぼす影響を考慮して適宜選択することができる。
【００１７】
【実施例】
次に、実施例により本発明を更に説明するが、言うまでもなく本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００１８】
〔実施例１〕
この実施例で説明する液晶表示パネルは、２枚の透明電極の間に縮合反応で調製した高分子分散型液晶を含むものである。
【００１９】
塩化メチレン溶媒中にテレフタル酸、エチレングリコール、及びメルク社より入手した高分子分散型用の液晶を１：１：８の重量比となるようにして添加して、プレミクスチャを調製した（プレミクスチャ中の溶媒量は約５０％）。図３（ａ）に示したように、ＩＴＯの透明電極を有するＯＡ２基板（日本電気硝子社製）２０１上に上記プレミクスチャ２０２をスクリーン印刷により塗布した。塗布後、基板を７０℃のオーブン中に３０分、次いで１５０℃のオーブン中に３時間放置して縮合反応を起こさせることにより、膜厚１０μｍの高分子分散型液晶層２０３を作製した（図３（ｂ））。最後に対向基板２０４（上記と同じＯＡ２基板）を重ね合わせることで、本発明の透過型の高分子分散型液晶パネルを作製した（図３（ｃ））。
【００２０】
このように作製した高分子分散型液晶パネルの性能特性を示す透過率−印加電圧曲線の一つを図４に示す。この場合のΔＶ＝０．１５９Ｖ（ヒステリシス）、Ｖ10＝５．１８Ｖ、そしてＶ90＝１０．７５Ｖであった。
【００２１】
〔実施例２〕
この実施例では、本発明による反射型のカラー表示用高分子分散型液晶パネルを説明する。
【００２２】
図５に、この液晶パネルを模式的に示す。３０１及び３０２はガラス基板である。ガラス基板３０１上にはカラーフィルタ３０３Ａと３０３Ｂが形成されている。ここで、３０３Ａは青、３０３Ｂはイエローの色を持つカラーフィルタである。またガラス基板３０２には薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）３０４が形成されている。３０５はＩＴＯであり、３０６はＴＦＴ基板上に形成された反射電極、そして３０７は絶縁層である。３０８は赤、３０９はシアンの色を持つ二色性色素を添加した液晶層であって、３０８はコレステリック液晶層（あるいはカイラル剤を添加したネマティック液晶層でもよい）であり、３０９は高分子分散型液晶層である。３１０は３０８と３０９の液晶層の界面に作製したパッシベーション層である。
【００２３】
次に、図６を参照して、この実施例の液晶パネルの製造を説明する。
実施例１のプレミクスチャ中のメルク社製高分子分散型用液晶をＦＴ５０１７（チッソ社製）に変更し、さらにアントラキノン系シアン色素を溶解させる。このようにして調製したプレミクスチャを、ＴＦＴ３０４、反射電極３０６、絶縁層３０７を前もって形成したＯＡ２基板３０２上にスクリーン印刷して塗布し、次いでこの基板を７０℃のオーブン中に３０分、次いで１８０℃のオーブン中に３時間放置し、テレフタル酸とエチレングリコールとの縮合反応を起こさせることにより、二色性色素が含有された高分子分散型液晶層３０９を作製する（膜厚１０μｍ）（図６（ａ））。この上に：ＴＰＧＤＡ（トリプロピレングリコールジアクリレート）あるいはＮＰＧＤＡ（ネオペンチルグリコールジアクリレート）を用いて、厚さ１μｍ程度のパッシベーション膜３１０を形成する（図６（ｂ））。次に、カラーフィルタ３０３Ａ、３０３ＢとＩＴＯ３０５を備えた対向基板３０１をパッシベーション膜３１０との間を開けて重ね合わせ、そしてその間に赤色色素を溶解させたカイラル剤ＣＭ−３３（チッソ社製）入りの液晶ＦＴ５０１７を注入し、シール処理を施して、液晶パネルを完成する（図６（ｃ））。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の高分子分散型液晶パネルは、高分子分散型液晶中に高分子物質の生成反応につきまとう残留ラジカルが存在していないことから、高分子分散型液晶中の高分子、液晶、色素の劣化が抑制され、そのため長期にわたり高い信頼性を確保することができる。また、高分子物質の生成のために紫外線が使用されていないことからも、液晶や色素の劣化が防止されるため、これもまた高い信頼性の確保に有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】高分子分散型液晶表示パネルの基本構成を説明する図であって、（ａ）は電圧オフの状態、（ｂ）は電圧オンの状態を示す図である。
【図２】本発明の高分子分散型液晶表示パネルを説明する図である。
【図３】本発明の一つの態様の高分子分散型液晶パネルの製造を説明する図であって、（ａ）はプレミクスチャの塗布、（ｂ）は高分子分散型液晶層の形成、（ｃ）は液晶パネルの完成を説明する図である。
【図４】本発明の高分子分散型液晶表示パネルの透過率−印加電圧曲線を示すグラフである。
【図５】本発明のもう一つの態様の高分子分散型液晶パネルを説明する図である。
【図６】図５の高分子分散型液晶パネルの製造を説明する図であって、（ａ）は高分子分散型液晶層の形成、（ｂ）は、パッシベーション膜の形成、（ｃ）は液晶パネルの完成を説明する図である。
【符号の説明】
１０１…基板
１０２…高分子物質
１０３…液晶
１５０…高分子分散型液晶表示パネル
１５１…基板
１５２…高分子分散型液晶層
２０１…基板
２０２…プレミクスチャ
２０３…高分子分散型液晶層
２０４…対向基板
３０１、３０２…ガラス基板
３０３Ａ、３０３Ｂ…カラーフィルタ
３０４…薄膜トランジスタ
３０５…ＩＴＯ
３０６…反射電極
３０７…絶縁層
３０８、３０９…色素添加液晶層
３１０…パッシベーション膜
【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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