JPH10104609A - カラー反射型ゲストホスト液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 偏光板が不要で且つコントラストが高いカラ
ー反射型ゲストホスト液晶表示装置を提供する。 【解決手段】 カラー反射型ゲストホスト液晶表示装置
の上側基板１には透明電極３が形成されている。下側基
板２には反射電極４が形成されていると共に、両基板の
間隙には電気光学体５が保持されており、印加電圧に応
じて光変調を行なう。電気光学体５は二色性色素８を含
有し且つ透明電極３に沿って一様に配向したゲストホス
ト型の液晶層６と、所定の光学異方軸及びリターデーシ
ョンを有し且つ反射電極に沿って成膜された位相差板層
７とを含む積層構造を有する。透明電極３と反射電極４
は互いに対面して複数の画素を規定する。カラーフィル
タ１３は各画素に対して異なる波長の入射光を割り当て
る。位相差板層７は５７０nm〜６３０nmの範囲に含まれ
る波長に合わせてリターデーションが最適化されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はカラー反射型ゲスト
ホスト液晶表示装置に関する。より詳しくは、位相差板
層を内蔵すると共に偏光板を除くことにより入射光の利
用効率を改善する技術に関する。更に詳しくは、カラー
表示を行なう場合に位相差板層の波長依存性を最適化し
て表示品位を改善する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置には種々のモードがあり、
現在ツイスト配向又はスーパーツイスト配向されたネマ
ティック液晶を用いたＴＮモード或いはＳＴＮモードが
主流となっている。しかしながら、これらのモードは動
作原理上一対の偏光板が必要であり、その光吸収がある
為透過率が低く明るい表示画面が得られない。これらの
モードの他、二色性色素を利用したゲストホストモード
も開発されている。ゲストホストモードの液晶表示装置
は液晶に添加した二色性色素の吸収係数の異方性を利用
して表示を行なうものである。棒状構造の二色性色素を
用いると、色素分子は液晶分子に平行に配向する性質が
あるので電界を印加して液晶の分子配向を変化させる
と、色素の配向方向も変化する。この色素は方向によっ
て着色したりしなかったりするので、電圧を印加するこ
とによって液晶表示装置の着色、無色を切り換えること
ができる。

【０００３】図６はハイルマイヤー（Ｈｅｉｌｍｅｉｅ
ｒ）型ゲストホスト液晶表示装置の構造を示しており、
（Ａ）は電圧無印加状態を表わし、（Ｂ）は電圧印加状
態を表わしている。この液晶表示装置はｐ型色素と誘電
異方性が正のネマティック液晶（Ｎ_p 液晶）を用いてい
る。ｐ型の二色性色素は分子軸に略平行な吸収軸をもっ
ており、分子軸に平行な偏光成分Ｌｘを強く吸収し、そ
れに垂直な偏光成分Ｌｙは殆んど吸収しない。（Ａ）に
示す電圧無印加状態では、入射光に含まれるＬｘがｐ型
色素に強く吸収され、液晶表示装置は着色する。例え
ば、二色性の黒色色素を用いた場合には黒に着色する。
これに対し、（Ｂ）に示す電圧印加状態では、誘電異方
性が正のＮ_p 液晶が電界に応答して立ち上がり、これに
合わせてｐ型色素も垂直方向に整列する。この為、偏光
成分Ｌｘは殆んど吸収されず液晶表示装置は無色を呈す
る。入射光に含まれる他方の偏光成分Ｌｙは電圧印加状
態及び電圧無印加状態のいずれであっても二色性色素に
よって吸収されることはない。従って、ハイルマイヤー
型ゲストホスト液晶表示装置では、予め一枚の偏光板を
介在させ、他方の偏光成分Ｌｙを取り除いている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ネマティック液晶を用
いたゲストホスト液晶表示装置は、ゲストとして添加す
る二色性色素がネマティック液晶と同様に配向する。液
晶の配向方向と平行な偏光成分は吸収するが、これと直
交する偏光成分は吸収しない。従って、十分なコントラ
ストを得る為に、液晶表示装置の入射側に一枚の偏光板
を配置し、入射光の偏光方向を液晶の配向方向と一致さ
せている。しかしながら、このようにすると偏光板によ
り原理的には入射光の５０％が失われる為、表示がＴＮ
モードのように暗くなってしまう。この問題を改善する
手法として、単に偏光板を取り除いただけでは吸光度の
オン／オフ比が著しく低下するので適当ではなく、種々
の改善策が提案されている。例えば、入射側の偏光板を
除去する一方、出射側に四分の一波長板（位相差板）及
び反射板を取り付けた構造が提案されている。この方式
では、互いに直交する二つの偏光成分が、四分の一波長
板によって往路及び復路で偏光方向を９０°回転させ、
偏光成分の入れ換えが行なわれる。従って、オフ状態
（吸収状態）では、各偏光成分が入射光路か反射光路の
いずれかで吸収を受けることになる。

【０００５】しかしながら、この構造では四分の一波長
板及び反射板を外付けする為、液晶表示装置自体は透過
型にする必要がある。特に、高精細で且つ動画表示も可
能にする為、アクティブマトリクス型の構造を採用した
場合、基板上に画素電極駆動用の薄膜トランジスタを集
積形成する為、透過型では画素開口率が低く入射光の相
当部分が遮断される。従って、偏光板を除去しても表示
装置の画面を顕著に明るくすることができないという課
題がある。

【０００６】又、アクティブマトリクス型の液晶表示装
置でカラー表示を行なう場合には、各画素に赤緑青の三
原色成分のいずれかが周期的に割り当てられている。こ
の三原色成分の割り当てを行なう為にカラーフィルタ等
が用いられている。カラーフィルタは各画素に割り当て
られた三原色成分に対応する波長を選択的に透過する。
しかしながら、カラー表示を行なう場合、四分の一波長
板（位相差板）を用いて黒表示を強調する手法を採用す
ると、位相差板の波長依存性が表示品位に影響を与えて
しまう。この為、黒表示の際に色付きの影響が出る。
又、位相差板の偏光変換効果を４００nm〜７００nmの可
視波長範囲に亘って一定に維持することは原理上困難な
為、黒表示の際におけるコントラストの低下を招く。位
相差板の光学特性はリターデーションで表わされる。リ
ターデーションは位相差板を構成する光学材料の屈折率
異方性Δｎと位相差板の厚みｄの積で表わされる。リタ
ーデーションΔｎ・ｄがλ／４となるように設計すれ
ば、特定波長λを有する入射光に対して正確に四分の一
波長分の位相差を付与できる。特定波長λ以外の入射光
に対しては四分の一波長からずれた位相差が付与され
る。このように、四分の一波長板は可視領域全波長の光
についてλ／４の位相差を生じるものではない。この
為、四分の一波長板を液晶表示装置に組み込んだ場合、
どの波長に対してλ／４分の位相差を生じるようにする
かで色度が変化する。例えば、リターデーションΔｎ・
ｄを短波長の４００nmに合わせて設計した場合には、長
波長側になるに従い黒色色素で吸光され難くなる為黄色
っぽくなる。逆に、長波長の７００nmに合わせてリター
デーションを設計した場合には短波長側に行くに従い吸
光され難くなる為青っぽく見える。尚、リターデーショ
ンは一般にｄを変化させて調整される。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した従来の技術の課
題を解決する為、以下の構成を有するカラー反射型ゲス
トホスト液晶表示装置を提案するものである。即ち、本
発明にかかるカラー反射型ゲストホスト液晶表示装置は
基本的な構成として、透明電極が形成され且つ入射光を
受け入れる一方の基板と、反射電極が形成され且つ所定
の間隙を介して該一方の基板に対向配置した他方の基板
と、該間隙に保持され透明電極と反射電極の間に印加さ
れる電圧に応じて光変調を行なう電気光学体とを有す
る。前記電気光学体は、二色性色素を含有し且つ該透明
電極に沿って一様に配向したゲストホスト型の液晶層
と、所定の光学異方軸及びリターデーションを有し且つ
該反射電極に沿って成膜された位相差板層とを含む積層
構造を有する。前記液晶層は印加電圧に応じて吸収状態
と透過状態に変化する。吸収状態では入射光に含まれる
第１振動成分を略吸収する一方、これと直交する第２振
動成分を略透過する。透過状態では両振動成分を略透過
する。前記位相差板層は該反射電極で反射される第２振
動成分の往復路中に介在し該第２振動成分を第１振動成
分に変換して吸収状態にある液晶層に再入射する。又、
該透明電極と該反射電極は互いに対面して複数の画素を
規定すると共に、本装置はカラーフィルタを含んでお
り、各画素に対して４００nm〜７００nmの可視波長範囲
で異なる波長の入射光を割り当てる。特徴事項として、
前記位相差板層は５７０nm〜６３０nmの範囲に含まれる
波長に合わせてリターデーションが設定されている。好
ましくは、前記位相差板層は略６１０nmの波長に合わせ
てリターデーションが設定されている。一実施態様で
は、前記位相差板層は光学異方軸に沿って配向した高分
子液晶の薄膜からなり、その膜厚に応じてリターデーシ
ョンが設定されている。

【０００８】カラー反射型ゲストホスト液晶表示装置で
は、吸収状態における液晶層の配向方向に沿った振動成
分は同じ方向に配向している二色性色素によって吸収さ
れる。しかしながら、これと直交する振動成分は色素分
子の配向方向と交差している為殆んど吸収されない。換
言すると、殆んど光変調を受けない。しかし、本発明に
よればこの振動成分は液晶層を通過した後位相差板層に
入射し、更に反射電極で反射された後再び位相差板層を
通過する。従って、この振動成分は四分の一波長板とし
て機能する位相差板層を２回通ったことになり、その振
動方向（偏光方向）が９０°回転する。そうすると、吸
収状態にある液晶の配向方向と一致する為、この振動成
分は吸収される。このようにして、入射光に含まれる全
ての振動成分は往路又は復路のどちらかで必ず吸収され
る為、外付けの偏光板は不要になる。従って、偏光板を
除去しても偏光板付きの透過型ゲストホスト液晶表示装
置と略同等のコントラストが得られる。ところで、位相
差板層は所定の光学異方軸を有し所謂屈折率異方性を備
えている。この位相差板層が四分の一波長板として機能
する為には、特定の波長（λ）と屈折率異方性の度合い
を表わすΔｎとの間にΔｎ・ｄ＝λ／４の関係が成立し
なければならない。ここで、ｄは位相差板層の厚みを表
わしている。本発明では、４００nm〜７００nmの可視波
長領域内で特に５７０nm〜６３０nmの範囲に含まれる波
長に合わせてリターデーションΔｎ・ｄがλ／４となる
ように、位相差板層の厚みｄを調整している。このよう
に、位相差板層のリターデーションを最適化することに
より、視覚上色付きを生じることなく黒表示のコントラ
ストを向上させることが可能になった。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明にかかるカラー反
射型ゲストホスト液晶表示装置の第１実施形態を示して
いる。先ず（Ａ）に示すように、本装置は上側基板１と
下側基板２とを用いて組み立てられている。上側基板１
はガラス等からなり透明電極３が形成され且つ入射光を
受け入れる。この透明電極３は例えば行方向に沿ってス
トライプ状にパタニングされている。下側基板２には反
射電極４ｒ，４ｇ，４ｂが形成されている。この反射電
極は列方向に沿ってストライプ状にパタニングされてい
る。従って、透明電極３と反射電極４ｒ，４ｇ，４ｂは
行列状に交差して画素を規定し単純マトリクス型の液晶
表示装置が得られる。本表示装置はカラー表示を行なう
為各画素には赤緑青三原色のいずれか一つが周期的に割
り当てられている。具体的には、反射電極４ｒ，４ｇ，
４ｂの上にカラーフィルタ１３が形成されており、各画
素に対して赤緑青に対応した異なる波長の入射光を割り
当てる。尚、カラーフィルタ１３は必ずしも下側基板２
に設ける必要はなく、上側基板１に設けてもよい。下側
基板２は所定の間隙を介して上側基板１に対向配置され
ている。この間隙には電気光学体５が保持されており、
透明電極３と反射電極４ｒ，４ｇ，４ｂ（以下、特に三
原色間で区別を要しない時には反射電極４とする）の間
に印加される電圧に応じて入射光の光変調を行なう。電
気光学体５はゲストホスト型の液晶層６と位相差板層７
とを含む積層構造を有する。液晶層６は例えば黒色の二
色性色素８を含有すると共に、透明電極３に沿って一様
に配向している。位相差板層７は所定の光学異方性及び
リターデーションを有し、カラーフィルタ１３の上に沿
って成膜されている。この位相差板層７の表面は配向層
１１により被覆されている。同様に、上側基板１の表面
に形成された透明電極３も配向層１０により被覆されて
いる。

【００１０】液晶層６は印加電圧に応じて吸収状態と透
過状態に変化する。（Ａ）は吸収状態を表わしており、
入射光に含まれる第１振動成分Ｘを略吸収する一方、こ
れと直交する第２振動成分Ｙを略透過する。逆に、透過
状態では両振動成分Ｘ，Ｙを略透過する。図示するよう
に、吸収状態ではネマティック液晶分子９は水平配向し
ており、これに応じて二色性色素８も水平配向してい
る。本例では電圧無印加で吸収状態を実現しており、電
圧印加で透過状態に変化する。この為、ネマティック液
晶分子９は正の誘電異方性を有し且つ予め上下一対の配
向層１０，１１により水平配向（ホモジニアス配向）に
制御されている。逆に、電圧印加で図示の吸収状態を実
現することもできる。この場合には、ネマティック液晶
分子９は負の誘電異方性を有するものを用いる。かかる
構成において、位相差板層７は反射電極４で反射される
第２振動成分Ｙの往復路中に介在し、第２振動成分Ｙを
第１振動成分Ｘに変換して、吸収状態にある液晶層６に
再入射する。

【００１１】位相差板層７は四分の一波長板として機能
する。（Ｂ）に示すように、その光学異方軸は吸収状態
にある液晶層６の配向方向と４５°の角度で交差してい
る。吸収状態の液晶層６を透過した第２振動成分Ｙ（直
線偏光成分）の振動方向は配向方向と直交している。
又、この第２振動成分Ｙは光学異方軸と４５°の角度で
交差している。第２振動成分Ｙ（直線偏光成分）は四分
の一波長板を通過すると円偏光に変換される。この円偏
光は反射板で反射された後再び四分の一波長板に入射す
ると第２振動成分Ｙと直交する直線偏光（第１振動成分
Ｘ）に変換される。このように変換された第１振動成分
Ｘは吸収状態にある液晶層６により吸収されることにな
る。

【００１２】前述したように、本表示装置はカラー表示
を行なう為、行状の透明電極３と列状の反射電極４は互
いに対面して複数の画素を規定し、各画素に対して４０
０nm〜７００nmの可視波長範囲で異なる波長の入射光
（赤緑青）を割り当てるカラーフィルタ１３が形成され
ている。本発明の特徴事項として、位相差板層７は５７
０nm〜６３０nmの範囲に含まれる波長に合わせてリター
デーションが設定されている。好ましくは略６１０nmの
波長に合わせてリターデーションが設定されている。即
ち、リターデーションΔｎ・ｄが６１０nm／４となるよ
うに位相差板層７の厚みｄを設定している。例えば、屈
折率異方性Δｎが０．２の光学材料を位相差板層７に使
用した場合、設定波長をλ＝６１０nmとすると、ｄ＝７
６３nmとなる。このように、本発明では位相差板層７の
厚みｄを最適範囲に制御することで、色付きを生じるこ
となく黒表示時におけるコントラストを改善することが
可能になる。

【００１３】図２は、液晶層６の透過状態を表わしてお
り、ネマティック液晶分子９は垂直配向している。これ
に合わせて、二色性色素８も垂直配向してる。従って、
第１振動成分Ｘ及び第２振動成分Ｙ共に液晶層６を略全
面的に透過する。反射光は第１振動成分と第２振動成分
が互いに入れ替わるだけであり、何ら光変調を受けな
い。誘電異方性が正のネマティック液晶分子９は印加電
圧に応答して立ち上がり、垂直配向に変化する。尚、前
述したように電圧無印加でネマティック液晶分子９の垂
直配向を実現することも可能である。即ち、配向層１
０，１１の材料等を適宜選択することにより、ネマティ
ック液晶分子９を垂直配向（ホメオトロピック配向）す
ることができる。この場合には誘電異方性が負のネマテ
ィック液晶分子９を用い、電圧印加に応じて水平配向に
切り換える。この時、水平配向方向を一定とする為、垂
直配向状態で予めネマティック液晶分子９にプレチルト
を付けておく。

【００１４】引き続き、図１及び図２を参照して、第１
実施形態の具体的な構成を詳細に説明する。本液晶表示
装置において、液晶層６はネマティック液晶分子９から
なり、この中には黒色の二色性色素８が添加されてい
る。二色性色素８を混入した液晶層６は水平配向又は垂
直配向されている。反射電極４はアルミニウム、銀等反
射率の高い金属膜で構成されており、従って本表示装置
は反射型ディスプレイとなっている。反射電極４の上に
はカラーフィルタ１３が形成されており、各画素に対し
て異なる波長の入射光を割り当てる。このカラーフィル
タ１３は例えば印刷法により形成される。カラーフィル
タ１３の上には特定波長λ（例えば６１０nm）の入射光
に対して四分の一波長分の位相差を付与できる透明な位
相差板層７が形成されている。位相差板層７の光学異方
軸は、液晶層６が水平配向されている場合、その配向方
向と４５°の角度をなすように設定されている。液晶層
６が予め垂直配向されている場合には、プレチルト角を
液晶分子９の余弦方向に対して４５°の角度をもつよう
に、光学異方軸が設定される。位相差板層７は光学異方
軸に沿って一軸配向した液晶分子を含む高分子液晶材料
で形成されている。例えば、高分子液晶材料（液晶性高
分子である芳香族ポリエステル、シロキサン樹脂等）を
用いて、これをネマティック相或いはスメクティックＡ
相の温度で基板上に配列させておいてから室温に戻し固
定することで、一軸異方性の位相差板層７が得られる。
屈折率異方性（Δｎ）の高い高分子液晶材料を用いてλ
／４層を形成すれば、その膜厚を十分に薄くできる。こ
の位相差板層７と液晶層６との間にはパシベーションを
兼ねた配向層１１が介在している。

【００１５】更に、図１及び図２を参照しながら第１実
施形態にかかるカラー反射型ゲストホスト液晶表示装置
の動作を説明する。図１の（Ａ）に示した水平配向状態
で、外部から光が入射した場合を考える。先ず、入射光
は互いに直交する偏光成分である第１振動成分Ｘと第２
振動成分Ｙとに分けて考えることができる。第１振動成
分Ｘは液晶層６の配向方向と同一である為、同じ方向に
配向している黒色の二色性色素８によって吸収される。
しかし、第２振動成分Ｙは色素分子の配向方向と直交し
ている為全く吸収されない。従って、第２振動成分Ｙは
液晶層６を通過し、更に四分の一波長板として機能する
位相差板層７に進入する。更に、カラーフィルタ１３を
通過した後反射電極４で反射され、再び位相差板層７を
通過する。第２振動成分Ｙは位相差板層７を往復で２回
通ったことになり、偏光方向が９０°回転する。そうす
ると、今度は液晶層６の配向方向と一致する為、光が吸
収される。このようにして、入射光に含まれる全ての振
動成分が往路或いは復路のどちらかで吸収される為、偏
光板無しで偏光板付きの透過型ゲストホスト型液晶表示
装置並のコントラストが得られる。この時、位相差板層
のリターデーションを本発明に従って最適化している
為、黒表示状態に実質上着色は無く且つ深い黒表示状態
の沈み込みが得られる。一方、透過状態ではカラーフィ
ルタ１３により三原色に応じた画素毎の波長選択が行な
われ、所望のカラー表示が可能になる。

【００１６】図３は、特定波長に合わせたリターデーシ
ョンを有する位相差板層を用いた反射型ゲストホスト液
晶表示装置の分光輝度を表わしている。カーブ（Ａ）は
波長５５０nmに合わせたリターデーションを有する位相
差板層についての分光輝度特性を表わしており、（Ｂ）
は本発明に従って特定波長６１０nmに合わせたリターデ
ーションを有する位相差板層についての分光輝度特性を
表わしている。一般に、位相差板層は可視領域全波長の
光についてλ／４分の位相差を生じるものではない為、
どの波長に対してλ／４分の位相差を生じるようにする
かで色度が変化する。例えば、４００nmでλ／４となる
よう設計した場合には波長が長くなるに従い黒色色素で
吸光され難くなる為黄色っぽくなり、７００nmでλ／４
となるよう設計した場合には波長が短くなるに従い吸光
され難くなり青っぽく見える。このような点に鑑み、位
相差板層を設計する場合、赤緑青各色で明るさの視感度
が異なることを考慮して、リターデーションを最適に設
定することが必要である。(Ａ)で示すカーブで表わされ
るように、位相差板層のリターデーションを５５０nmに
合わせて設計した場合には、緑色領域の光については吸
光率が良いものの、青色領域だけでなく視感度の高い赤
色領域の光も５５０nmから離れるに従い次第に吸光率は
低下する。しかし、これより長い波長で最適に設計して
やれば、（Ｂ）のカーブで表わされるように、青色領域
の光の吸光度は低下するものの、赤色領域の光は殆んど
吸収されることになる。青色の方が赤色より遥かに視感
度が低い為、可視領域全体の輝度を比べた場合には暗く
することが可能となる。

【００１７】図４は、種々の波長に合わせたリターデー
ションを有する位相差板層のサンプルを作成し、各サン
プルについて黒表示時における画面輝度を測定したグラ
フである。グラフから明らかなように、略６１０nmの設
定波長でリターデーションを設計した場合に黒表示時に
おける画面輝度を最も低くすることが可能である。この
ように、位相差板層のリターデーションを最適化し、約
６１０nmの波長をもつ光に対してλ／４分の位相差が生
じるようにすることで、黒表示時の輝度を最も低下させ
ることができる。尚、図４のグラフから明らかなよう
に、６１０nmを中心として５７０nm〜６３０nmの範囲に
含まれる波長に合わせてリターデーションを設定すれ
ば、略最低レベルの黒表示時における画面輝度が得られ
る。尚、懸念されていた色付きについては実際にゲスト
ホスト液晶表示装置のパネルとした場合には、寧ろ黒色
色素そのものの影響が支配的であり、問題無いことが確
認された。

【００１８】図５は本発明にかかるカラー反射型ゲスト
ホスト液晶表示装置の第２実施形態を示す部分断面図で
ある。図示するように、本表示装置は所定の間隙を介し
て互いに接合した上下一対の基板１０１，１０２を用い
て構成されている。上側基板１０１は入射側に位置しガ
ラス等の透明基材からなる。一方、下側の基板１０２は
反射側に位置し、必ずしも透明材料を用いる必要はな
い。一対の基板１０１，１０２の間隙にはゲストホスト
液晶層１０３が保持されている。このゲストホスト液晶
層１０３は負の誘電異方性を有するネマティック液晶分
子１０４を主体とし、且つ黒色の二色性色素１０５を所
定の割合で含有している。上側の基板１０１の内表面に
はカラーフィルタ１３０、対向電極１０６、配向層１０
７がこの順で形成されている。対向電極１０６はＩＴＯ
等の透明導電膜からなる。配向層１０７は例えばポリイ
ミドフィルムからなり、ゲストホスト液晶層１０３を垂
直配向している。カラーフィルタ１３０は各画素に対し
て異なる波長の入射光を割り当てる。

【００１９】下側の基板１０２には少くとも、薄膜トラ
ンジスタ１０８からなるスイッチング素子と光反射層１
０９と四分の一波長板層１１０と画素電極１１１とが形
成されている。基本的な構成として、四分の一波長板層
（位相差板層）１１０は薄膜トランジスタ１０８や光反
射層１０９の上方に成膜されており、且つ薄膜トランジ
スタ１０８に連通するコンタクトホール１１２が設けら
れている。画素電極１１１はこの四分の一波長板層１１
０の上にパタニングされている。従って、画素電極１１
１と対向電極１０６との間でゲストホスト液晶層１０３
に十分な電界を印加することが可能である。この画素電
極１１１は四分の一波長板層１１０に開口したコンタク
トホール１１２を介して薄膜トランジスタ１０８に電気
接続している。

【００２０】以下、個々の要素について具体的な説明を
加える。本実施形態では、四分の一波長板層１１０は一
軸配向した高分子液晶膜で構成されている。この高分子
液晶膜を一軸配向する為下地配向層１１３が用いられて
いる。四分の一波長板層１１０のリターデーションが特
定波長（例えば６１０nm）に応じたものとなるように、
高分子液晶膜の厚みが調整されている。薄膜トランジス
タ１０８及び光反射層１０９の凹凸を埋める為平坦化層
１１４が介在しており、上述した下地配向層１１３はこ
の平坦化層１１４の上に形成される。そして、四分の一
波長板層１１０もこの平坦化層１１４の表面に成膜され
ている。従って、四分の一波長板層１１０を構成する高
分子液晶膜の厚みを基板全面に亘って均一に制御するこ
とが容易になる。この場合、画素電極１１１は四分の一
波長板層１１０及び平坦化層１１４を貫通して設けたコ
ンタクトホール１１２を介して薄膜トランジスタ１０８
に接続することになる。光反射層１０９は個々の画素電
極１１１に対応して細分化されている。個々に細分化さ
れた部分は対応する画素電極１１１と同電位に接続され
ている。かかる構成により、光反射層１０９と画素電極
１１１との間に介在する四分の一波長板層１１０や平坦
化層１１４に不要な電界が加わることがない。光反射層
１０９は図示するように散乱性の反射面を備えており、
入射光の鏡面反射を防止して画質の改善を図っている。
画素電極１１１の表面を被覆するように配向層１１５が
形成されており、ゲストホスト液晶層１０３に接してそ
の配向を制御している。本実施形態では、この配向層１
１５は対向する配向層１０７と一緒になって、ゲストホ
スト液晶層１０３を垂直配向している。

【００２１】薄膜トランジスタ１０８はボトムゲート構
造を有しており、下から順に、ゲート電極１１６、ゲー
ト絶縁膜１１７、半導体薄膜１１８を重ねた積層構造を
有している。半導体薄膜１１８は例えば多結晶シリコン
からなり、ゲート電極１１６と整合するチャネル領域は
上方からストッパ１１９により保護されている。かかる
構成を有するボトムゲート型の薄膜トランジスタ１０８
は層間絶縁膜１２０により被覆されている。層間絶縁膜
１２０には一対のコンタクトホールが開口しており、こ
れらを介してソース電極１２１及びドレイン電極１２２
が薄膜トランジスタ１０８に電気接続している。これら
の電極１２１及び１２２は例えばアルミニウムをパタニ
ングしたものである。ドレイン電極１２２は光反射層１
０９と同電位となっている。又、画素電極１１１は前述
したコンタクトホール１１２を介してこのドレイン電極
１２２と電気接続している。一方、ソース電極１２１に
は信号電圧が供給される。

【００２２】最後に、本発明の特徴要素たる四分の一波
長板層１１０の形成方法を説明する。先ず、高分子液晶
を所定の膜厚で下地配向層１１３の上に塗工する。この
高分子液晶は所定の転移点を境にして高温側のネマティ
ック液晶相と低温側のガラス固体相との間を相転移可能
な材料である。例えば、この高分子液晶は室温でガラス
状態であり、好ましくは１００℃以上に転移点をもつ主
鎖型又は側鎖型である。この高分子液晶は光学的には可
視領域に吸収のない透明物質である。この高分子液晶を
有機溶媒（例えばシクロヘキサンとｎ−ブタノンの混合
溶液）に溶解させた後、スピンコーティングによって下
地配向層１１３の表面に塗布する。スピンコーティング
を行なう場合、溶液の濃度やスピン回転数等の条件を適
宜設定して、形成される薄膜の膜厚が波長５７０nm〜６
３０nmの範囲でλ／４の位相差を生じさせるようにす
る。この後温度処理を行ない、基板１０２を一旦転移点
以上に加熱した後転移点以下の室温まで徐冷し、成膜さ
れた高分子液晶を配向方向に整列させて四分の一波長板
層（位相差板層）１１０を形成する。例えば１１０℃以
上の転移点を有し高分子の主鎖又は側鎖に液晶分子を導
入した高分子液晶材料に対して加熱及び冷却を行なう。
成膜段階では高分子液晶に含まれる液晶分子はランダム
な状態にあるのに対し、徐冷後では液晶分子は配向方向
に沿って整列し、所望の一軸光学異方性が得られる。具
体的には、高分子液晶を成膜した基板１０２を予めネマ
ティック相温度又はイソトロピック相温度に設定された
オーブンに投入して加熱する。その後徐冷して室温まで
戻す。これによってコーティングされた高分子液晶が予
め配向処理しておいた下地配向層１１３の配向方向に整
列する。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、位
相差板層（四分の一波長板層）を内部に組み込んだカラ
ー反射型ゲストホスト液晶表示装置において、四分の一
波長板層のリターデーションを最適化し、５７０nm〜６
３０nmの範囲に入る波長の光に対してλ／４分の位相差
が生じるように設計することで、黒表示時の画面輝度を
最も低下させることが可能になる。これに伴いコントラ
ストが向上すると共に、実質上色付きも生じることがな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるカラー反射型ゲストホスト液晶
表示装置の第１実施形態を示す部分断面図及び模式的な
平面図である。

【図２】図１に示した第１実施形態の動作説明に供する
部分断面図である。

【図３】本発明にかかるカラー反射型ゲストホスト液晶
表示装置の分光輝度特性を示すグラフである。

【図４】異なる波長に合わせて設定されたリターデーシ
ョンを有する位相差板層を用いて組み立てられたカラー
反射型ゲストホスト液晶表示装置の画面輝度を示すグラ
フである。

【図５】本発明にかかるカラー反射型ゲストホスト液晶
表示装置の第２実施形態を示す部分断面図である。

【図６】従来のゲストホスト液晶表示装置の一例を示す
模式図である。

【符号の説明】

１…上側基板、２…下側基板、３…透明電極、４…反射
電極、５…電気光学体、６…液晶層、７…位相差板層、
８…二色性色素、９…ネマティック液晶分子、１０…配
向層、１１…配向層、１３…カラーフィルタ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明電極が形成され且つ入射光を浮け入
   れる一方の基板と、反射電極が形成され且つ所定の間隙
   を介して該一方の基板に対向配置した他方の基板と、該
   間隙に保持され透明電極と反射電極の間に印加される電
   圧に応じて光変調を行なう電気光学体とを有し、 前記電気光学体は、二色性色素を含有し且つ該透明電極
   に沿って一様に配向したゲストホスト型の液晶層と、所
   定の光学異方軸及びリターデーションを有し且つ該反射
   電極に沿って成膜された位相差板層とを含む積層構造を
   有し、 前記液晶層は印加電圧に応じて吸収状態と透過状態に変
   化し、吸収状態では入射光に含まれる第１振動成分を略
   吸収する一方これと直交する第２振動成分を略透過し、
   透過状態では両振動成分を略透過し、 前記位相差板層は該反射電極で反射される第２振動成分
   の往復路中に介在し該第２振動成分を第１振動成分に変
   換して吸収状態にある該液晶層に再入射する反射型ゲス
   トホスト液晶表示装置であって、 該透明電極と該反射電極は互いに対面して複数の画素を
   規定し、 各画素に対して４００nm〜７００nmの可視波長範囲で異
   なる波長の入射光を割り当てるカラーフィルタを含み、 前記位相差板層は５７０nm〜６３０nmの範囲に含まれる
   波長に合わせてリターデーションが設定されていること
   を特徴とするカラー反射型ゲストホスト液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記位相差板層は略６１０nmの波長に合
   わせてリターデーションが設定されていることを特徴と
   する請求項１記載のカラー反射型ゲストホスト液晶表示
   装置。
3. 【請求項３】 前記位相差板層は光学異方軸に沿って配
   向した高分子液晶の薄膜からなりその膜厚に応じてリタ
   ーデーションが設定されていることを特徴とする請求項
   １記載のカラー反射型ゲストホスト液晶表示装置。