JPH11258638A

JPH11258638A - ゲストホスト型液晶表示装置

Info

Publication number: JPH11258638A
Application number: JP10057905A
Authority: JP
Inventors: Osamu Ito; 理伊東; Ikuo Hiyama; 郁夫檜山
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-03-10
Filing date: 1998-03-10
Publication date: 1999-09-24

Abstract

(57)【要約】【課題】高反射率で視角特性に優れ暗表示が着色しない
反射型のゲストホスト型液晶表示装置の提供。【解決手段】反射電極(２１)とゲストホスト液晶層(１
６)との間に透明層と位相板を設け、透明層(１８、１
９)の厚さを制御して、その上に形成した位相板(１７)
のリタデーションを対応するカラーフィルタ(６１〜６
３)の主な透過光波長の４分の１とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置に係
り、特に液晶層に２色性色素を添加したゲストホスト型
の液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、これまでノート型のパ
ーソナルコンピュータ等のインターフェイスとして普及
してきた。そして、あらゆる電子機器において高機能化
とネットワーク化の進展に伴い、液晶表示装置の適用範
囲も一段と広がることが予想される。

【０００３】こうした液晶表示装置の普及につれて、液
晶表示装置自体もより一層の低消費電力化が重要とな
り、特に、バックライトを必要としない反射型液晶表示
装置はこの要求に応えるものである。

【０００４】ゲストホスト型液晶表示装置は偏光板を用
いないため、光利用効率が高い。これを反射型液晶表示
装置に適用すると、高反射率の表示が得られる可能性が
ある。ゲストホスト型液晶表示装置には幾つかの種類が
あり、位相板方式もそのうちの一つである。

【０００５】位相板方式のゲストホスト型液晶表示装置
の表示原理の説明に当たり、まず位相板が無いゲストホ
スト型液晶表示装置の場合について図２に示す。

【０００６】液晶層への入射光５１は、２種類の固有偏
光（直線偏光）３１，３２に分解されて液晶層中を伝播
する。しかし、２色性色素はその平均の配向方向が液晶
層１６と等しいため、２種類の固有偏光のうちの振動方
向が配向方向に平行な吸収成分の固有偏光３１しか十分
に吸収されない。もう一方の透過成分の固有偏光３２は
ほとんど吸収されずにそのまま反射電極２１で反射光５
２となって液晶層１６を透過する。従って、低コントラ
スト比になる。

【０００７】次に、位相板方式のゲストホスト型液晶表
示装置の構成と表示原理を図３に示す。液晶層１６と反
射電極２１との間に位相板１７を設ける。該位相板のリ
タデーションは４分の１波長とする。

【０００８】振動方向が配向方向に垂直な透過成分の固
有偏光３２は、液晶層１６ではほとんど吸収されずに位
相板１７に入射するが、位相板１７を通過し、反射電極
２１で反射され、再び、位相板１７を通過する過程で振
動方向が配向方向に平行な直線偏光３１に変換される。
これにより入射時にほとんど吸収されなかった成分（固
有偏光３２）も液晶層１６で吸収され、暗表示の反射率
が十分に低下する。

【０００９】しかし、従来の位相板方式では、暗表示が
紫色に着色すると云う問題があった。その理由を図４で
説明する。

【００１０】図４では、理想的な位相板のリタデーショ
ン波長分散を破線４１で示した。位相板のリタデーショ
ンが全可視波長域で４分の１波長であれば、図３で説明
した偏光変換が全可視波長でなされる。しかし、位相板
のリタデーションは、図４の実線４２で示す様に波長の
増大と共に減少するため、破線４１と実線４２は可視波
長域の一点（５５０ｎｍ）でしか交わらない。

【００１１】図４は、視感度が最大となる５５０ｎｍで
両者を一致させた場合である。破線４１と実線４２とが
大きく離れる両端の可視波長域では図３に示す偏光変換
が成立せず、暗表示の反射率が十分に低下しない。即
ち、主に赤と青の光が漏れるために、暗表示が紫色に着
色する。なお、位相板方式は、特開平９−９０４３１号
公報がある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】液晶表示装置はカラー
表示のためにカラーフィルタを備えており、赤（Ｒ）、
緑（Ｇ）、（青）Ｂの各カラーフィルタに対応した３種
類の画素で構成される。特開平９−９０４３１号公報で
は、位相板のリタデーションをこの各画素毎に異なる値
に設定している。

【００１３】例えば、図５に示す様に位相板のリタデー
ションを各カラーフィルタの主な透過波長の４分の１波
長に設定したとする。この時の実効的な位相板リタデー
ションの波長分散を、まとめて図６に実線４７で示す。

【００１４】例えば、６００〜７００ｎｍはＲのカラー
フィルタの透過率極大に対応するため、この波長域の表
示特性はＲのカラーフィルタに対応する位相板で実質的
に決定される。同様に、４００〜５００ｎｍはＢのカラ
ーフィルタに対応する位相板で、５００〜６００ｎｍは
Ｇのカラーフィルタに対応する位相板でそれぞれ実質的
に決定される。その結果、実効的な位相板リタデーショ
ンの波長分散４７は理想の波長分散４１に近づく。これ
によってＲとＢの光の漏れが抑えられ、暗表示の着色が
解消される。

【００１５】特開平９−９０４３１号公報では、光反応
性の高分子を原料とし、フォトマスクを用いてＲ、Ｇ、
Ｂの各画素毎に位相板を形成している。

【００１６】しかし、Ｒの位相板を形成後にＧの位相板
を形成すると、Ｇの位相板の形成工程でＲの位相板が損
なわれ、リタデーション値の低下等が生じ易い。

【００１７】これを防ぐためには、例えば、Ｇの位相板
を形成する際には、その前に形成したＲの位相板上に保
護層を形成することが考えられる。しかし、こうした保
護層は電極間に液晶層以外の層を介在させることにな
り、肝心の液晶層に印加される電圧値が低下し、その結
果、コントラスト比や明表示の反射率が低下する。

【００１８】本発明の目的は、上記に鑑み最適構造の位
相板方式のゲストホスト型液晶表示装置の提供にある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明の要旨は下記のとおりである。

【００２０】第一の基板と第二の基板で挟持された２色
性色素を含む液晶層を有し、前記第一の基板は液晶層と
近接する側に共通電極とカラーフィルタを備え、前記第
二の基板は液晶層に電界を印加する反射電極と画素電極
およびこれに接続されたアクティブ素子を備え、前記反
射電極と液晶層の間に位相板を有し、該位相板の遅相軸
は液晶層の配向方向に対して４５度を成す様に形成さ
れ、第一の基板と第二の基板は液晶層と接する面に配向
膜を備えたゲストホスト型液晶表示装置において、
〔１〕前記位相板は画素電極上に透明層を介して設け
られており、該透明層の厚さはその上に形成される位相
板のリタデーションが、対応する各カラーフィルタの主
な透過光波長の４分の１波長となる厚さに形成されてい
ることを特徴とするゲストホスト型液晶表示装置にあ
る。

【００２１】〔２〕前記位相板はそのリタデーション
が、これと対応する赤，緑，青の各カラーフィルタ毎
に、その主な透過光波長の４分の１波長となる厚さに形
成されており、緑と青の各カラーフィルタに対応する位
相板はそれぞれ透明層の上に設けられており、該緑と青
の各カラーフィルタに対応する位相板と透明層とを合わ
せた層厚が、赤のカラーフィルタに対応する位相板の厚
さと実質的に同じになるよう形成されていることを特徴
とするゲストホスト型液晶表示装置にある。

【００２２】〔３〕前記位相板はそのリタデーション
が、これと対応する赤，緑，青の各カラーフィルタ毎
に、その主な透過光波長の４分の１波長となるよう、そ
の下層に設けた透明層の厚さを制御することで形成され
ており、前記位相板と透明層とを合わせた層厚が対応す
る各カラーフィルタにおいて実質的に同じになるよう形
成されていることを特徴とするゲストホスト型液晶表示
装置にある。

【００２３】〔４〕前記各カラーフィルタに対応する
各画素に設けた位相板の液晶層側の表面が、全画素面で
フラットになるよう形成されている前記のゲストホスト
型液晶表示装置にある。

【００２４】〔５〕前記各カラーフィルタに対応する
各画素が、液晶層の配向方向が異なる２以上の微小領域
で１画素が構成されている前記のゲストホスト型液晶表
示装置にある。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明は、位相板と電極の間に透
明層を設け、該透明層の厚さを変えることにより近接す
る位相板の厚さをＲ、Ｇ、Ｂの各画素毎に変えて、位相
板のリタデーションをＲ、Ｇ、Ｂの各画素毎に変えるこ
とにある。

【００２６】具体的には、波長の最も短いＢの画素にお
いて透明層の厚さを最も厚くし、次いで波長の短いＧの
画素では透明層の厚さをＢの画素よりも厚くし、波長の
最も長いＲの画素において透明層の厚さを最も薄くす
る。

【００２７】このような透明層は次の様にして形成する
ことができる。透明層を３層の透明層、即ち、第一の透
明層、第二の透明層、第三の透明層で構成する。第一の
透明層はＲ、Ｇ、Ｂの各画素全てに分布する様に形成す
る。第二の透明層はＧ、Ｂの画素に分布する様に形成す
る。そして、第三の透明層はＢの画素だけに分布する様
に形成する。こうした透明層の上に位相板を形成する。

【００２８】また、Ｒの画素には透明層を設けないこと
もできる。即ち、透明層を第一の透明層、第二の透明層
で構成し、第一の透明層はＧ、Ｂの画素に分布する様に
形成し、第二の透明層はＢの画素だけに分布する様に形
成する。

【００２９】透明層としては、例えば、窒化珪素（Ｓｉ
Ｎｘ）膜の様な無機材料で形成してもよい。また、アク
リル系樹脂やエポキシ樹脂等の有機高分子材料で形成し
てもよい。さらにまた、厚さ１μｍ程度で十分に透明
で、かつ、光学的に等方性な材料であれば透明層として
用いることができる。

【００３０】位相板に機械的なストレスを与えないた
め、位相板上の配向膜には光反応性の有機高分子膜を用
い、これに偏光を照射して配向処理を施す。

【００３１】また、この時に偏光の振動方向を変えて１
画素内に複数回偏光を照射し、１画素内に液晶層に対す
る配向方向が異なる複数の微小領域を形成する。

【００３２】位相板の厚さは、近接する透明層の厚さに
より決定されるため、位相板は、例えばスピンコートや
印刷などの方法でＲ、Ｇ、Ｂの各画素を一度に形成でき
るので、従来のフォトマスク等を用いてＲ、Ｇ、Ｂの各
画素毎に位相板を形成する場合に生ずる様々な問題を回
避することができる。例えば、位相板の形成工程での
Ｒ、Ｇ、Ｂの各画素の内、ある特定の画素の位相板のリ
タデーションが低下する等の恐れがない。

【００３３】また、位相板形成時の保護層を必要としな
いため、位相板と透明電極の厚さの合計を１μｍ以下に
することができ、印加電圧の低下によるコントラスト比
や明表示の反射率低下を抑制することができる。

【００３４】１画素内に液晶層の配向方向が異なる複数
の微小領域を設けることにより、液晶層が本来有する表
示特性の方位角依存性が相殺され、どの方位角からもほ
ぼ同一の表示特性が得られる。

【００３５】

【実施例】次に本発明を実施例により具体的に説明す
る。

【００３６】〔実施例１〕図１に本発明の液晶表示装
置の模式断面図を示す。図は３つの画素部を示し、右側
よりＲ、Ｇ、Ｂの各色に対応する。一対の基板のうちの
第一の基板１０は、厚さ０.７ｍｍのホウケイ酸ガラス
製で、カラーフィルタ１５、共通電極２４が積層されて
いる。

【００３７】共通電極２４はＩＴＯ（Ｉndium Ｔin Ｏx
ide）製で、その厚さは１０００Åである。カラーフィ
ルタ１５は顔料分散法で作製した。その透過スペクトル
を図８に示す。透過率の極大はＲ、Ｇ、Ｂでそれぞれお
よそ６２０ｎｍ、５４０ｎｍ、４８０ｎｍの波長にあ
る。

【００３８】一対の基板のうちの第二の基板１１は、第
一の基板１０と同じ材質と厚さであり、反射電極２１、
アクティブ素子２０を有する。反射電極２１はＡｌ製
で、その厚さは２０００Åである。アクティブ素子２０
は逆スタガ型の薄膜トランジスタである。

【００３９】反射電極２１は１画素毎に形成し、その形
状はほぼ長方形で、大きさは約１００μｍ×３００μｍ
である。反射電極２１とアクティブ素子２０はスルーホ
ール２２で接続されており、各画素の反射電極２１とス
ルーホール２２はＳｉＮｘ製の絶縁層２５で絶縁されて
いる。

【００４０】第二の基板側の反射電極２１上に位相板１
７を形成した。その形成工程を図７に示す。フォトリソ
グラフにより第一の透明膜１９をＧ、Ｂのカラーフィル
タに対応する反射電極７２、７３上に形成した〔図７
（ａ）〕。

【００４１】次に、第二の透明膜１８をＢのカラーフィ
ルタに対応する反射電極７３上に形成した〔図７
（ｂ）〕。第一の透明膜１９と第二の透明膜１８にはＳ
ｉＮｘを用い、膜厚はそれぞれ０.１３μｍ、０.０９μ
ｍとした。

【００４２】次に、第一の光配向膜１２をスピンコート
法にて形成し、これに光を照射して配向処理を施した
〔図７（ｃ）〕。

【００４３】第一の光配向膜１２上に光重合性の液晶分
子を形成した。光重合性液晶分子層は十分に薄いため光
配向膜の配向規制力が層全体におよび、同層は光配向膜
で規定された方向に対して平行にホモジニアス配向を形
成した。その後これに光照射して光重合性の液晶分子を
重合させ、位相板１７とした〔図７（ｄ）〕。

【００４４】その後、第二の光配向膜１３をスピンコー
ト法にて形成し、これに光を照射して配向処理を施した
〔図７（ｅ）〕。第一の光配向膜１２と第二の光配向膜
１３の配向方向は、互いに４５゜を成す様にした。

【００４５】第一の透明膜１９と第二の透明膜１８の膜
厚は次の様にして決定した。カラーフィルタの透過率の
極大はＲ、Ｇ、Ｂでそれぞれ６２０ｎｍ、５４０ｎｍ、
４８０ｎｍの波長にある。その４分の１波長はそれぞれ
１５５ｎｍ、１３５ｎｍ、１２０ｎｍであり、後述の様
に位相板１７の複屈折を０.１６とすると、各カラーフ
ィルタの透過率極大波長で位相板１７のリタデーション
を４分の１波長にするためには、位相板１７の厚さはそ
れぞれ０.９７μｍ、０.８４μｍ、０.７５μｍとする
べきである。

【００４６】従って、Ｒに対応する位相板１７が最も厚
く、ＧとＲの厚さの差は０.１３μｍ、ＢとＧの厚さの
差は０.０９μｍである。これより、第一の透明膜１９
と第二の透明膜１８の膜厚はそれぞれ０.１３μｍ、０.
０９μｍとなる。

【００４７】第一の光配向膜１２と第二の光配向膜１３
は、パラメトキシ桂皮酸を側鎖に有するポリビニルエス
テルを用いた。その分子構造を〔化１〕式に示す。

【００４８】

【化１】

【００４９】〔化１〕式のｎは、通常およそ２０〜１０
０００の間に分布する。この有機配向膜は、光照射によ
り側鎖のパラメトキシ桂皮酸が光２量化反応を起こす。
照射光に直線偏光を用いれば、その電気ベクトルの振動
方向により光反応を生じる２つのパラメトキシ桂皮酸の
組み合わせを選択できるため、光反応で生じる化学結合
の方向を制御することができる。液晶分子は直線偏光の
振動方向の垂直方向に配向することが経験的に知られて
いるため、照射光（直線偏光）の振動方向により液晶の
配向方向を制御できる。

【００５０】光源には波長３２０ｎｍに輝線を有する高
圧水銀灯を用い、グラントムソンプリズムを介すること
により、自然光である光源光を直線偏光にした。照射光
量は５Ｊ／ｃｍ²、照射時間は２分とした。この照射条
件で全ての光反応は終了し、例えば、第一の光配向膜１
２に配向処理した後に第二の光配向膜１３に配向処理し
ても、第一の光配向膜１２の配向状態が実質上乱される
ことはない。

【００５１】これらの光配向膜と光配向技術に関して
は、例えば、日本特許第２６０８６６１号、Ｍartin Ｓ
chadt，Ｈubert Ｓeiberle，Ａndreas Ｓchusterらの文
献（ＮＡＴＵＲＥＶol．３８１，１６Ｍay １９９
５）に詳細に記載されている。〔化１〕に示した光配向
膜の他にも、例えば、カルコン系有機高分子も同様にし
て用いることができる。

【００５２】光重合性液晶分子にはＤirk Ｊ.Ｂroer，
Ｒifat Ａ.Ｍ.Ｈikment，Ｇer Ｃhallaらの文献〔Ｍakr
omol．Ｃhem．Ｖol．１９０，３２０１〜３２１５（１
９８９）〕に記載されているものを用いた。〔化２〕に
その分子構造を示す。

【００５３】

【化２】

【００５４】光重合性液晶分子は両端にアクリル基を有
し、これによりポリマー状に重合することができる。ま
た、中央部のメゾゲン部と棒状構造とにより液晶状態を
とることができる。重合後の複屈折は、重合条件にもよ
るがおよそ０.１５〜０.１６の値になる。

【００５５】光重合性液晶分子を用いた位相板１７の形
成方法を次に述べる。第二の基板１１を１６０℃に加熱
し、その上に溶媒に溶かした光重合性液晶分子を塗布し
た。その後溶媒を除き、光重合性液晶分子を１６０℃に
加熱して等方層にした。温度を１４０℃に下げて光重合
性液晶分子を液晶層とし、第一の光配向膜１２の配向方
向に配向させた。次いで光照射して重合し、第一の光配
向膜１２の配向方向を保った状態で位相板１７とした。

【００５６】光源には前記光配向膜の場合と同様に波長
３２０ｎｍに輝線を有する高圧水銀灯を用いた。照射光
量は５Ｊ／ｃｍ²、照射時間は５分とした。

【００５７】光重合性液晶分子を膜状にするのにスピン
コート法で行ったが、その場合の回転数を１００〜３０
００ｒｐｍの範囲で細かく変えて、第二の基板１１を多
数作製した。この中から、位相板１７のリタデーション
が最も適切な値のものを次の様にして選別した。

【００５８】透過軸が位相板１７の配向方向に対して４
５゜になる様にして、第二の基板１１の上に偏光板を配
置した。位相板１７が理想的な４分の１波長板であれ
ば、この状態で反射率が０％になる筈である。この状態
で第二の基板１１の光反射を測定し、最も反射率が低い
ものを選択した。

【００５９】第一の基板１０の配向膜１４には日産化学
製のポリイミド系有機高分子を用いた。配向膜１４はラ
ビング法で配向処理を施し、組み立て時に第二の基板１
１の第二の光配向膜１３と配向方向が互いに等しくなる
様にした。

【００６０】次に、これらの２枚の基板１０，１１の配
向膜１３，１４が対向する様にして組み立てた。２枚の
基板間の距離と、表示部全面にわたって液晶層１６の厚
さを均一にするため、両者の間にスペーサとシール部
（図示省略）を形成した。

【００６１】スペーサは直径６μｍの球状のポリマービ
ーズを用い、表示部全体に分散されている。分散密度は
１ｃｍ²あたり約１００個とした。シール部はエポキシ
系樹脂に球状のポリマービーズを混合したものを表示部
の周辺に塗付，形成した。

【００６２】液晶層１６としては、三菱化成製のＬＡ１
２１−４を用い、封入口から真空封入した。ＬＡ１２１
−４は誘電率異方性が正で２色性色素を含み、ほぼ無彩
色を呈する。前記の第一、第二の基板の配向方向によ
り、ホモジニアス配向の液晶層１６が得られた。

【００６３】このようにして作製した液晶パネルの表面
に、光拡散フィルム２３を貼り付け、使用者や周囲の光
景の映り込みを低減した。さらに駆動装置を接続し、液
晶表示装置とした。

【００６４】以上の様にして反射電極２１と液晶層１６
の間に位相板１７を有するゲストホスト型液晶表示装置
を作製した。Ｂのカラーフィルタに対応する反射電極７
３上には第一と第二の透明膜を形成し、Ｇのカラーフィ
ルタに対応する反射電極７２上には第一の透明膜だけを
形成し、Ｒのカラーフィルタに対応する反射電極７１上
には透明膜を形成しなかった。

【００６５】さらに、光重合性液晶分子を等方層にし、
低粘度にした状態でスピンコート法でこれを表面が平坦
な膜状にした。これにより、その層厚がＲ、Ｇ、Ｂの各
反射電極７１，７２，７３で異なる位相板１７を形成し
た。即ち、Ｒを最も厚くし、次いでＧを厚くし、Ｂを最
も薄くした。スピンコートの条件を適宜調節することに
より、Ｒ、Ｇ、Ｂ各位相板１７のリタデーションを、対
応するカラーフィルタの主な透過光波長の４分の１にな
る様に形成した。

【００６６】上記によって得られた位相板型のゲストホ
スト型液晶表示装置の表示特性を、以下の様な方法で測
定した。

【００６７】光源にはメタルハライドランプを用い、液
晶パネル法線に対して約２０゜の方向から照射し、液晶
パネル法線に対して約２５゜の方向に反射した反射光を
輝度計で測定した。正反射条件を満たさない角度から測
定したため、液晶パネル表面等での反射光の影響は受け
ない。同条件で測定したＳＴＮ−ＬＣＤ用反射板の輝度
を反射率１００％とした。

【００６８】反射率の印加電圧依存性を図１０に示す。
図１０中の９３は液晶配向方向を含む面内で液晶パネル
に入射し、反射した光であり、９４は９３に直交する面
内で液晶パネルに入射し、反射した光である。いずれの
場合にもノーマリクローズ型の印加電圧依存性が得られ
た。９４に着目すると、印加電圧８Ｖでの反射率は３
２.６％、コントラスト比は４.１：１であった。また、
暗表示（印加電圧０Ｖ）における色相の測定結果を図９
に示す。色相はＣＩＳ表色系で（ｕ，ｖ）＝（０.２１
１，０.４１３）であり、ほぼ無彩色であった。

【００６９】以上の様に、ＧとＢのカラーフィルタに対
応する画素部に、透明層をそれぞれ前記所定の厚さに形
成して、リタデーションが対応するカラーフィルタの主
な透過光波長の４分の１である位相板１７を反射電極７
２，７３とゲストホスト液晶層１６との間に形成したこ
とにより、高反射率で、かつ、暗表示がほぼ無彩色な液
晶表示装置が得られた。

【００７０】〔実施例２〕実施例１の液晶表示装置に
おいて、第一の透明膜１９と反射電極（７１，７２，７
３）との間に、新たに第三の透明膜を配置した。第三の
透明膜はＲ、Ｇ、Ｂに対応する各反射電極（７１，７
２，７３）の上に形成され、その膜厚は第二の透明膜と
同様に０.０９μｍとした。

【００７１】この場合も実施例１とほぼ同様の表示特性
が得られた。

【００７２】〔実施例３〕実施例１の液晶表示装置に
おいて、第一の光配向膜１２と光重合性液晶分子に増感
材を添加して光重合した。増感剤には１,２−ベンズア
ントラキノンを用いた。なお、該増感剤としては５−ニ
トロアセナフテンでもよい。

【００７３】増感剤を配合したことにより光照射時間を
３分の１に短縮しても、光配向膜は実施例１とほぼ同様
の配向性が得られた。また、位相板１７も前記の一連の
スピンコート条件で作製したものから選択することによ
り、実施例１とほぼ同様の光学特性のものが得られた。

【００７４】増感材を添加したことにより生産時間が短
縮でき、生産性を向上することができた。

【００７５】〔実施例４〕実施例１の液晶表示装置に
おいて、１画素内に液晶層１６の配向方向が異なる複数
の微小領域を設けた。

【００７６】まず初めに、このような複数の微小領域を
設けた理由を説明する。図１０に示した様に、実施例１
の液晶表示装置には表示特性に方位角依存性がある。９
３と９４では、反射率が変化を始める電圧値（しきい値
電圧）がそれぞれ２.６Ｖ、１.２Ｖと互いに異なってい
る。特定の印加電圧に着目しても、９３と９４では反射
率がそれぞれ異なっている。そのため、実施例１の液晶
表示装置では光の入射方位角によって表示の見え方が変
わり、光の入射条件によっては表示が見にくくなること
がある。そこで、本実施例では、実施例１の液晶表示装
置に見られる上記の問題を解決することにした。

【００７７】本実施例の１画素内に液晶分子の配向方向
が異なる複数の微小領域を設ける具体的な方法を以下に
述べる。

【００７８】第二の基板１１に第二の光配向膜１３を塗
付した後、配向処理のための光照射を２回に分けて行っ
た。図１２に示すほぼ長方形状の画素を半分に分割し、
一方を第一の領域８１、他方を第二の領域８２とした。
１回目の光照射では、フォトマスクを用いて第二の領域
を遮光し、第一の領域にのみ光照射した。２回目の光照
射では、フォトマスクを用いて第一の領域を遮光し、第
二の領域にのみ光照射した。

【００７９】１回目の光照射と２回目の光照射では、照
射光（直線偏光）の振動方向を９０度異ならせた。第一
の領域８１における液晶配向方向８３と、第二の領域８
２における液晶配向方向８４が直交する様にし、かつ、
上記の配向方向８３と配向方向８４が位相板の遅相軸方
向８５と４５度を成す様にした。

【００８０】第一の基板１０の配向膜１４にも、第二の
基板１１の第二の光配向膜１３と同様の光配向膜を用い
た。第二の基板１１の第一の領域８１と第二の領域８２
に対応する部分に、第一の基板１０の配向方向とそれぞ
れ平行になる様に配向処理を施した。

【００８１】上記の様にして作製した液晶表示装置の反
射率の印加電圧依存性を図１１に示す。図中の９１は第
一の領域８１における液晶配向方向を含む面内で液晶パ
ネルに入射し、反射した光の反射率を、また、９２は第
二の領域８２における液晶配向方向を含む面内で液晶パ
ネルに入射し、反射した光の反射率である。なお、９１
と９２では測定方向が９０度異なる。両者のしきい値電
圧特性はほぼ等しく、その反射率もほぼ等しい。

【００８２】この液晶表示装置の表示状態を、光源光が
入射する方位角を様々に変えて観察したが、表示が見に
くくなることはなかった。

【００８３】以上の様に、１画素内に液晶層の配向方向
が異なる２つの微小領域を設けたことにより、個々の液
晶層が有する表示特性の方位角依存性が相殺され、どの
方位角からもほぼ同一の表示特性が得られた。

【００８４】〔比較例１〕実施例１の液晶表示装置に
おいて、反射電極２１上の透明層を除いた。また、位相
板はフォトリソグラフを用いてＲ、Ｇ、Ｂ各画素毎に別
々に作製した。その方法を以下に示す。

【００８５】実施例１と同じ溶媒に溶かした光重合性液
晶分子をスピンコート法で塗付した。その後フォトマス
クを用いてＲの画素にだけ選択的に光を照射して、Ｒの
画素上の光重合性液晶分子だけに重合反応を生じさせ
た。Ｒの画素上だけに厚さ０.９７μｍ位相板を形成し
た。その後、溶媒を用いてＧ、Ｂの画素上の未反応の光
重合性液晶分子を除いた。

【００８６】この時用いたフォトマスクは、開口部がス
トライプ状に分布し、開口部の幅は一画素の短辺の長さ
であり、かつ開口部間の幅は一画素の短辺の長さの２倍
である。これは、１画素がほぼ長方形状で、Ｒ、Ｇ、Ｂ
の各カラーフィルタに対応する画素がストライプ状に分
布した画素に対応している。

【００８７】次に、再び光重合性液晶分子の溶液をスピ
ンコート法で塗付し、その後フォトマスクを用いてＧの
画素にだけ選択的に光を照射して、Ｇの画素上の光重合
性液晶分子だけ重合反応を生じさせた。Ｇの画素上だけ
に厚さは０.８４μｍの位相板を形成した。その後、溶
媒を用いてＲ、Ｂの画素上の未反応の光重合性液晶分子
を除いた。

【００８８】同様にして光重合性液晶分子の溶液を塗付
し、その後フォトマスクを用いてＢの画素にだけ選択的
に光を照射して、Ｂの画素上の光重合性液晶分子だけに
重合反応を生じさせた。Ｂの画素上だけに厚さ０.７５
μｍの位相板を形成した。その後、溶媒を用いてＲ、Ｇ
の画素上の未反応の光重合性液晶分子を除いた。これを
用いて、実施例と同様に液晶表示装置とした。

【００８９】その表示特性は、ノーマリクローズ型で、
印加電圧８Ｖでの反射率は３３.２％、コントラスト比
は２.１：１であった。実施例１に比べてコントラスト
比が半分以下に低下した。

【００９０】コントラスト比低下の原因を解明するた
め、この液晶表示装置を分解して、第２の基板１１を取
り出し、実施例１と同様にして位相板１７のリタデーシ
ョンを測定した。液晶パネルの透過軸が位相板の配向方
向に対して４５゜になる様にして、第２の基板１１の上
に偏光板を配置し、反射率を測定した。その結果ＲとＧ
の位相板の反射率は十分に低下せず、ＲとＧの位相板の
リタデーションは４分の１波長からかなりずれているこ
とが分かった。

【００９１】Ｒ、Ｇ、ＢのうちＲとＧの位相板のリタデ
ーションだけが低下した原因は、Ｒの位相板を形成後、
Ｇの位相板を形成するため光重合性液晶分子の溶液を塗
付した。この際、光重合性液晶分子の溶液はＲの位相板
上にも塗付されるが、この時Ｒの位相板が半ば溶解した
ものと思われる。同様に、Ｇの位相板のリタデーション
低下もＢの位相板形成時に溶解したことによって生じた
ものと思われる。

【００９２】以上の様に、位相板はフォトリソグラフィ
を用いてＲ、Ｇ、Ｂ各画素毎に別個に作製したことによ
り、ＲとＧの位相板のリタデーションが低下し、実施例
１に比べてコントラスト比が半分以下に低下したものと
考える。

【００９３】〔比較例２〕本比較例では、比較例１の
液晶表示装置の位相板の製法を変えて行った。Ｒの画素
上に位相板を形成後、保護膜をパネルの全面に塗付し
た。保護膜にはエポキシ系樹脂を用い、その厚さは約
１.５μｍとした。次にＧの画素上に位相板を形成し、
また保護膜をパネルの全面に塗付した。これを用いて同
様に液晶表示装置とした。

【００９４】その表示特性はノーマリクローズ型で、印
加電圧８Ｖでの反射率は１９％、コントラスト比は２.
８：１であった。実施例１に比べてコントラスト比、８
Ｖでの反射率共に低下した。特に、８Ｖでの反射率は半
分近くに低下した。

【００９５】電圧０Ｖに於ける反射率は実施例１と同程
度であるため、位相板のリタデーションはほぼ設計通り
の値である。保護膜により、比較例１において表示特性
低下の原因になった位相板の溶解が防止できていること
が分かる。

【００９６】反射率の印加電圧依存性を実施例１の液晶
表示装置と比較したところ、本比較例の液晶表示装置で
は反射率が変化し始める電圧が、高電圧側にずれてい
る。その原因は、液晶層に印加される電圧値の低下が考
えられる。

【００９７】本比較例では、保護膜を２層形成したが、
これらの厚さの合計が約３μｍ。位相板の厚さが１μｍ
弱であるため、電極間に合計約４μｍの層が液晶層とは
別に介在することになる。液晶層厚が６μｍであるか
ら、上下電極間に印加された電圧のうちの約半分しか液
晶層に印加されない。これにより、実施例１に比べて明
表示の反射率が半分近くに低下した。

【００９８】

【発明の効果】本発明によれば、位相板のリタデーショ
ンの実質的な波長分散が全可視波長域で４分の１波長に
近づき、暗表示時の着色が解消される。また、コントラ
スト比、反射率共に優れたゲストホスト型液晶表示装置
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示装置の模式断面図である。

【図２】ゲストホスト型液晶表示装置の表示原理を示す
図である。

【図３】位相板型のゲストホスト型液晶表示装置の表示
原理を示す図である。

【図４】位相板のリタデーションの理想値と実際の波長
分散特性を示す図である。

【図５】本発明における位相板リタデーションの波長分
散特性を示す図である。

【図６】本発明における位相板リタデーションの実質的
な波長分散特性を示す図である。

【図７】本発明における位相板の形成工程を示す模式断
面図である。

【図８】カラーフィルタの透過スペクトルを示す図であ
る。

【図９】暗表示の色度を示す図である。

【図１０】実施例１の液晶表示装置の反射率の印加電圧
依存性と方位角依存性を示す図である。

【図１１】実施例４の液晶表示装置の反射率の印加電圧
依存性と方位角依存性を示す図である。

【図１２】実施例４の液晶表示装置の１画素内における
液晶配向方向と位相板遅相軸方向を示す図である。

【符号の説明】

１…液晶分子、２…２色性色素、１０…第一の基板、１
１…第二の基板、１２…第一の光配向膜、１３…第二の
光配向膜、１４…配向膜、１５…カラーフィルタ、１６
…液晶層、１７…位相板、１８…第二の透明膜、１９…
第一の透明膜、２０…アクティブ素子、２１…反射電
極、２２…スルーホール、２３…光拡散フィルム、２４
…共通電極、２５…絶縁層、３１…吸収成分の固有偏
光、３２…透過成分の固有偏光、４１…理想的な位相板
のリタデーション波長分散、４２…実際の位相板のリタ
デーション波長分散、４４…Ｒのカラーフィルタに対応
する位相板のリタデーション波長分散、４５…Ｇのカラ
ーフィルタに対応する位相板のリタデーション波長分
散、４６…Ｂのカラーフィルタに対応する位相板のリタ
デーション波長分散、４７…本発明の位相板の実質的な
リタデーション波長分散、５１…入射光、５２…反射
光、６１…Ｒのカラーフィルタ、６２…Ｇのカラーフィ
ルタ、６３…Ｂのカラーフィルタ、７１…Ｒのカラーフ
ィルタに対応する反射電極、７２…Ｇのカラーフィルタ
に対応する反射電極、７３…Ｂのカラーフィルタに対応
する反射電極、８１…第一の領域８１、８２…第二の領
域８２、８３…第一の領域８１における液晶配向方向、
８４…第二の領域８２における配向方向、８５…位相板
の遅相軸方向、８６…走査配線、８７…信号配線、９１
…第一の領域８１における液晶配向方向を含む面内で液
晶パネルに入射し反射した光の反射率、９２…第二の領
域８２における液晶配向方向を含む面内で液晶パネルに
入射し反射した光の反射率、９３…液晶配向方向を含む
面内で液晶パネルに入射し反射した光の反射率、９４…
９３に直交する面内で液晶パネルに入射し反射した光の
反射率。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第一の基板と第二の基板で挟持された２
色性色素を含む液晶層を有し、前記第一の基板は液晶層
と近接する側に共通電極とカラーフィルタを備え、前記
第二の基板は液晶層に電界を印加する反射電極と画素電
極およびこれに接続されたアクティブ素子を備え、前記
反射電極と液晶層の間に位相板を有し、該位相板の遅相
軸は液晶層の配向方向に対して４５度を成す様に形成さ
れ、第一の基板と第二の基板は液晶層と接する面に配向
膜を備えたゲストホスト型液晶表示装置において、前記位相板は画素電極上に透明層を介して設けられてお
り、該透明層の厚さはその上に形成される位相板のリタ
デーションが、対応する各カラーフィルタの主な透過光
波長の４分の１波長となる厚さに形成されていることを
特徴とするゲストホスト型液晶表示装置。
【請求項２】第一の基板と第二の基板で挟持された２
色性色素を含む液晶層を有し、前記第一の基板は液晶層
と近接する側に共通電極とカラーフィルタを備え、前記
第二の基板は液晶層に電界を印加する反射電極と画素電
極およびこれに接続されたアクティブ素子を備え、前記
反射電極と液晶層の間に位相板を有し、該位相板の遅相
軸は液晶層の配向方向に対して４５度を成す様に形成さ
れ、第一の基板と第二の基板は液晶層と接する面に配向
膜を備えたゲストホスト型液晶表示装置において、前記位相板はそのリタデーションが、これと対応する
赤，緑，青の各カラーフィルタ毎に、その主な透過光波
長の４分の１波長となる厚さに形成されており、緑と青
の各カラーフィルタに対応する位相板はそれぞれ透明層
の上に設けられており、該緑と青の各カラーフィルタに
対応する位相板と透明層とを合わせた層厚が、赤のカラ
ーフィルタに対応する位相板の厚さと実質的に同じにな
るよう形成されていることを特徴とするゲストホスト型
液晶表示装置。
【請求項３】第一の基板と第二の基板で挟持された２
色性色素を含む液晶層を有し、前記第一の基板は液晶層
と近接する側に共通電極とカラーフィルタを備え、前記
第二の基板は液晶層に電界を印加する反射電極と画素電
極およびこれに接続されたアクティブ素子を備え、前記
反射電極と液晶層の間に位相板を有し、該位相板の遅相
軸は液晶層の配向方向に対して４５度を成す様に形成さ
れ、第一の基板と第二の基板は液晶層と接する面に配向
膜を備えたゲストホスト型液晶表示装置において、前記位相板はそのリタデーションが、これと対応する
赤，緑，青の各カラーフィルタ毎に、その主な透過光波
長の４分の１波長となるよう、その下層に設けた透明層
の厚さを制御することで形成されており、前記位相板と
透明層とを合わせた層厚が対応する各カラーフィルタに
おいて実質的に同じになるよう形成されていることを特
徴とするゲストホスト型液晶表示装置。
【請求項４】前記各カラーフィルタに対応する各画素
に設けた位相板の液晶層側の表面が、全画素面でフラッ
トになるよう形成されている請求項１，２または３に記
載のゲストホスト型液晶表示装置。
【請求項５】前記各カラーフィルタに対応する各画素
が、液晶層の配向方向が異なる２以上の微小領域で１画
素が構成されている請求項４に記載のゲストホスト型液
晶表示装置。