JP2000019564A

JP2000019564A - 反射型液晶表示装置

Info

Publication number: JP2000019564A
Application number: JP18674598A
Authority: JP
Inventors: Masataka Matsude; 雅隆松手
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1998-07-02
Filing date: 1998-07-02
Publication date: 2000-01-21

Abstract

(57)【要約】【課題】色のバランス、特に白を無彩色化し、画質の
向上を図った反射型液晶表示装置の提供が望まれてい
る。【解決手段】偏光板２および位相差板３を有し、入射
側に配置された第１基板４と、反射板と画素電極１１お
よび画素電極１１を駆動するスイッチング素子５とを有
し、第１基板４に間隙を介して対向して配置された第２
基板６と、間隙に設けられた液晶層２１とを具備した反
射型液晶表示装置２０である。液晶層２１は、ネマチッ
ク液晶２２に二色性色素２３を添加して形成されたもの
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、第１基板と第２基
板との間に液晶層を形成してなる反射型液晶表示装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶ディスプレイは、薄型、軽量、低消
費電力のフラットディスプレイとして広く用いられてい
る。このような液晶ディスプレイとしては反射型と透過
型とがあり、歴史的には反射型の方が古いものの、反射
型は光の利用効率が低いためカラー化が難しく、現状で
はカラーといえば透過型の液晶ディスプレイとなってい
る。ところで、近年では情報通信の発展などからより軽
量、低消費電力および高精細、高画質のディスプレイが
望まれているが、これらの要望に対応できる表示装置と
しては反射型の液晶表示装置が最も適している。

【０００３】反射型液晶表示装置は、前述したように光
の利用効率が低いことから、これを改善してより効率良
く光を利用する必要があり、従来より種々の設計が試み
られている。しかしながら、反射型液晶表示装置は２枚
の偏光板をパネルに外付けするため、高いコントラスト
が得られるものの２枚の基板の厚みによる視差を生じて
二重写りが起こり、さらに隣接画素間で混色を生じて画
質低下が起こるのを避けられないといった問題がある。

【０００４】この問題を解決するために、偏光板を１枚
にしたタイプや、偏光板を使用しないタイプの液晶表示
装置の開発が行われているものの、未だ十分満足のいく
特性のものは得られていない。例えば、偏光板を用いな
いホワイトテーラー型のゲストホスト方式の場合では、
偏光板を用いないため白表示時の反射率は比較的高いも
のの、コントラスト比が４〜５と低く応答速度が遅いと
いった不満がある。

【０００５】１枚偏光板を用いる駆動モードとしては、
ＳＴＮ、Ｒ−ＴＮ、Ｒ−ＯＣＢの各モードが知られてい
る。これらのうちＳＴＮモードは、単純マトリックス駆
動できる利点はあるものの、画質、応答速度では他の方
式に劣る。一方、Ｒ−ＴＮモードやＲ−ＯＣＢモード
は、ＳＴＮモードで問題となる画質、応答速度を解決す
ることができ、特にＲ−ＴＮモードは従来の透過型ＴＮ
と共通する部分が多いことから、その実用化が進んでい
る。

【０００６】しかして、Ｒ−ＴＮモードでは偏光板とリ
ターデーションによる色付きの問題がある。つまり、無
彩色の白や黒に色が付いてしまうのである。ここで、白
や黒に付く色には、カラーフィルタやＩＴＯ電極などの
各層で生じる干渉色なども含まれる。

【０００７】このような色付きが起こる原因としては、
各構成層の膜厚や特性などが挙げられるが、最も大きな
原因は偏光板の特性に起因するリタデーションであると
考えられる。ここで、例えば白から黒へ変化させる場合
に色変化が最も小さくなるようなツイスト角、位相差
板、偏光板の構成については、以下のことが分かってい
る。すなわち、ツイスト角については、「Ｓ．Ｔ．Ｔａ
ｎｇ，ｅｔａｌ；Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ，８１，
（９）５９２７」などで見られるように理論的最適値が
あり、位相差板も波長依存性の小さい１／４波長フィル
ムがよいこと、偏光板でも偏光度の高いものがよいこと
などが分かっているのである。しかしながら、これらの
ことが分かっているにもかかわらず、以下に述べるよう
にＲ−ＴＮモードでは無彩色を出すことが困難となって
いる。

【０００８】図６は従来のＲ−ＴＮモードの反射型液晶
表示装置の一例を示す図であり、図６において符号１は
反射型液晶表示装置である。この反射型液晶表示装置１
は、反射防止膜付きの偏光板２と位相差フィルム（位相
差板）３とをその外面側に形成してなる第１基板４と、
スイッチング素子としてのＴＦＴ（薄膜トランジスタ）
５をその内面側に多数形成してなる第２基板６と、これ
らの間に設けられた液晶層１３とを具備して構成された
ものである。

【０００９】第１基板４には、その内面にＲＧＢのカラ
ーフィルタ７Ｒ、７Ｇ、７Ｂが形成れ、さらにその上に
はＩＴＯからなる透明電極８、ポリイミドからなる配向
膜９がこの順に形成されている。第２基板６には、その
ＴＦＴ５…を覆って絶縁層１０が形成され、さらにその
上には画素電極１１が形成されている。ここで、この画
素電極１１は絶縁層１０を介してＴＦＴ５のドレイン電
極（図示略）と接合されたものであり、信号によって電
圧駆動するようになっている。

【００１０】なお、絶縁層１０はリソグラフィー技術に
よって表層部が凹凸形状に形成された樹脂層からなるも
のであり、画素電極１１はこの凹凸面上にＡｇが蒸着さ
れてなるもので、反射板を兼ねたものとなっている。ま
た、画素電極１１上にはポリイミドからなる配向膜１２
が形成されている。液晶層１３は、第１基板４と第２基
板６とがスペーサを介して貼り合わされて形成された間
隙中に液晶が注入され、さらにこの間隙が封止されて形
成されたものである。

【００１１】このような構成の反射型液晶表示装置１の
表示特性を、図７のｘｙ色度図に示す。図７中○は光
源、白は白色を表示したときの色度上の位置を示してお
り、黒は黒色表示したときの色度上の位置を示してい
る。図７に示したように反射型液晶表示装置１は、光源
に対して白では黄緑側、黒では青紫側に偏っていること
が分かる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述したよ
うにツイスト角、位相差板、偏光板の配置を変えること
により、コントラストと色調は変えることができるもの
の、この二つは相反する関係にあることから、例えばコ
ントラストを優先すると色調のずれが大きくなり、逆に
色調を優先させるとコントラストが低下してしまう。図
８は、コントラストを下げて色調を変えたときのｘｙ色
度図である。図８に示すように従来の反射型液晶表示装
置１では、ツイスト角、位相差板、偏光板の配置を変え
ることで色調変化させることができるものの、コントラ
ストの低下が起こりまた色調も不十分であり、したがっ
て満足な性能を有する反射型液晶表示装置が得られてい
ないのが現状である。

【００１３】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、色のバランス、特に白を
無彩色化し、画質の向上を図った反射型液晶表示装置を
提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の反射型液晶表示
装置では、偏光板および位相差板を有し、入射側に配置
された第１基板と、反射板と画素電極および該画素電極
を駆動するスイッチング素子とを有し、前記第１基板に
間隙を介して対向して配置された第２基板と、前記間隙
に設けられた液晶層とを具備してなり、前記液晶層が、
ネマチック液晶に二色性色素を添加してなるものである
ことを前記課題の解決手段とした。

【００１５】この反射型液晶表示装置によれば、液晶層
を、ネマチック液晶に二色性色素を添加してなるもので
形成しているので、前述したように従来の反射型液晶表
示装置では白表示のとき黄〜緑色側に偏り、黒表示のと
き青色側に偏っていたのに対し、二色性色素が液晶の配
向に同期して吸収を起こすことによりその表示の色調
が、白表示のとき青側に、また黒表示のとき黄色側に引
き寄せられ、これにより無彩色化が可能になる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の反射型液晶表示装
置を詳しく説明する。図１は本発明の反射型液晶表示装
置の一実施形態例を示す図であり、図１において符号２
０はＲ−ＴＮモードの反射型液晶表示装置である。この
反射型液晶表示装置２０は、図６に示した反射型液晶表
示装置１と同様に、反射防止膜付きの偏光板２と位相差
フィルム（位相差板）３とをその外面側に形成してなる
第１基板４と、スイッチング素子としてのＴＦＴ５をそ
の内面側に多数形成してなる第２基板６とを具備したも
ので、これら第１基板４と第２基板６の間に液晶層２１
が設けられたものである。

【００１７】第１基板４には、その内面にＲＧＢのカラ
ーフィルタ７Ｒ、７Ｇ、７Ｂが形成れ、さらにその上に
はＩＴＯからなる透明電極８、ポリイミドからなる配向
膜９がこの順に形成されている。第２基板６には、その
ＴＦＴ５…を覆って絶縁層１０が形成され、その上には
反射板を兼ねる画素電極１１が形成され、さらにその上
にはポリイミドからなる配向膜１２が形成されている。

【００１８】液晶層２０は、ネマチック液晶２２に二色
性色素２３が添加されて形成されたもので、第１基板４
と第２基板６とがスペーサを介して貼り合わされて形成
された間隙中に注入され、さらにこの間隙が封止されて
形成されたものである。ここで、二色性色素２３は、図
２に示すように棒状の分子からなるもので、分子軸に平
行な成分と垂直な成分との吸収度が異なる化合物であ
る。また、この二色性色素２３は、ネマチック液晶２２
中ではこれと同じ方向に配列し、電界によって該ネマチ
ック液晶２２が傾くとその傾きに応じて吸光度が変化す
るものであり、ホスト液晶にゲストとして溶かし込ま
れ、ゲストホスト液晶を構成するものである。

【００１９】この二色性色素２３では、その分子軸に平
行な成分と垂直な成分の吸光度が各々Ａ₁、Ａ₂とさ
れ、その比（Ａ₁／Ａ₂）が二色性比Ｒとなっており、
これが特性の尺度となっている。そして、分子軸とほぼ
平行に吸収軸があるものがｐ型、分子軸に垂直な吸収軸
があるものがｎ型として分けて呼ばれている。なお、本
例においては、ｐ型およびｎ型の両方の二色性色素２３
がネマチック液晶２２に添加され、液晶層２１が形成さ
れている。

【００２０】このような液晶層２１では、反射型液晶表
示装置２０がオフ状態のとき、図３（ａ）に示すように
液晶２２の分子と二色性色素２３の分子とが基板（図示
略）に平行に配列する。このとき、ｐ型の二色性色素２
３ａでは光の吸収が起こり、ｎ型の二色性色素２３ｂで
は透過する。したがって、５００〜７００ｎｍに吸収の
あるｐ型二色性色素２３ａを添加しておけば、透過光は
青くなるので、図７中で黄緑に寄った白色の色調は無彩
色へと近づく。

【００２１】また、オン状態のときには、図３（ｂ）に
示すように液晶２２の分子と二色性色素２３の分子とが
基板（図示略）に対して垂直に配列する。すると、先の
場合とは逆に、ｎ型の二色性色素２３ｂでは光の吸収が
起こり、ｐ型の二色性色素２３ａでは透過する。したが
って、４００〜５００ｎｍに吸収のあるｎ型二色性色素
２３ｂを添加しておけば、青緑に寄った黒の色調は無彩
色へと近づく。よって、このように二色性色素２３をネ
マチック液晶２２に添加して液晶層２１を形成しておく
ことにより、無彩色化を図ることができるのである。

【００２２】したがって、本例の反射型液晶表示装置２
０によれば、ネマチック液晶２２がｐ型でノーマリーホ
ワイトの場合、ｐ型青色の二色性色素２３とｎ型黄色の
二色性色素２３とを用いれば、電圧が０Ｖでオフ状態の
とき、液晶２２が基板４（６）に水平になってｐ型二色
性色素２３では吸収が起こり、一方ｎ型二色性色素２３
では吸収が起きず、これにより全体として青みを帯び
る。また、電圧が印加されオン状態になると、液晶２２
は基板に対して垂直となってｐ型二色性色素２３では吸
収が起こらず、一方ｎ型二色性色素２３では吸収が起こ
り、これにより全体として黄色みを帯びる。

【００２３】よって、従来の反射型液晶表示装置１では
白表示のとき黄〜緑色側に偏り、黒表示のとき青色側に
偏っていたのに対し、本例の反型液晶表示装置２０で
は、二色性色素２３が液晶２２の配向に同期して吸収を
起こすことにより、その表示の色調が、白表示のとき青
側に、また黒表示のとき黄色側に引き寄せられ、これに
より本質的にある色をキャンセルし、無彩色化が図れる
のである。

【００２４】（実施例１）図１に示したＲ−ＴＮモード
の反射型液晶表示装置の実施例品を、以下のようにして
作製した。まず、反射防止膜付きの偏光板２と位相差フ
ィルム３とを貼設したガラス等の透明基材を用意し、そ
の内面側、すなわち液晶層２１側にマイクロカラーフィ
ルタ７Ｒ、７Ｇ、７Ｂ、ＩＴＯからなる透明電極８、ポ
リイミドからなる配向膜９を形成配置して光の入射側に
配置される第１基板４を形成した。

【００２５】また、これとは別に、多数のＴＦＴ５…を
形成した基板にそのＴＦＴ５…を覆ってアクリル酸系樹
脂からなる表面が凹凸形状の絶縁層１０を形成し、この
絶縁層１０上にＡｇを蒸着して反射板を兼ねる画素電極
１１を形成し、さらにこの上にポリイミドからなる配向
膜１２を形成して第２基板６を形成した。なお、画素電
極１１については、絶縁層１０を介してスイッチング素
子として機能するＴＦＴ５のドレイン電極に接続して形
成した。また、ＴＦＴ５については、ボトムゲート構造
のもので、下から順にゲート電極、ゲート絶縁膜、半導
体薄膜を重ねた積層構造を有したものとした。

【００２６】そして、これら第１基板４と第２基板と
を、その間にスペーサ（図示略）を散布して所定の間
隙、例えば３μｍ程度の間隙を介して対向させ、前述し
たネマチック液晶２２に二色性色素２３を添加してなる
ＧＨ液晶を封入した。ここで、このＧＨ液晶としては、
屈折率異方性の小さいｐ型ネマチック液晶（ＳＹ−５０
６１；チッソ石油化学株式会社）に、青色のｐ型二色性
色素であるｐ型液晶（Ｇ−４７２；日本感光色素研究
所）、および黄色のｎ型二色性色素であるｎ型液晶（日
本感光色素研究所）を添加したものを用いた。

【００２７】このようにして作製した反射型液晶表示装
置のｘｙ色度図を図４に示す。なお、Ｒ−ＴＮモードの
黒表示は十分に暗いため、多少の色付きは問題にならな
い。

【００２８】（実施例２）図１に示したＲ−ＴＮモード
の反射型液晶表示装置の実施例品を作製した。なお、こ
の例では、前記実施例１のものに対して、そのＧＨ液晶
としてｎ型二色性色素を添加せずに形成したものを用
い、作製した。すなわち、ＧＨ液晶として、屈折率異方
性の小さいｐ型ネマチック液晶（ＳＹ−５０６１；チッ
ソ石油化学株式会社）に、青色のｐ型二色性色素である
ｐ型液晶（ＫＢＤ−４０３；昭和化工）を添加したもの
を用いた。このようにして作製した反射型液晶表示装置
のｘｙ色度図を図５に示す。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明の反射型液晶
表示装置は、液晶層を、ネマチック液晶に二色性色素を
添加して形成したものであるから、従来の反射型液晶表
示装置では白表示のとき黄〜緑色側に偏り、黒表示のと
き青色側に偏っていたのに対し、二色性色素が液晶の配
向に同期して吸収を起こすことによりその表示の色調
を、白表示のとき青側に、また黒表示のとき黄色側に引
き寄せることができ、したがって従来無彩色化の難しか
った白表示のバランスをとって画質の向上を図ることが
でき、これによりカラーバランスのとれた画像を表示す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における反射型液晶表示装置の一実施形
態例の概略構成を示す側断面図である。

【図２】二色性色素の説明図である。

【図３】（ａ）、（ｂ）は液晶層の挙動を説明するため
の図であり、（ａ）はオフ状態における挙動を説明する
ための模式図、（ｂ）はオン状態における挙動を説明す
るための模式図である。

【図４】実施例１の反射型液晶表示装置のｘｙ色度図で
ある。

【図５】実施例２の反射型液晶表示装置のｘｙ色度図で
ある。

【図６】従来の反射型液晶表示装置の一例の概略構成を
示す側断面図である。

【図７】図６に示した反射型液晶表示装置のｘｙ色度図
である。

【図８】図６に示した反射型液晶表示装置において、コ
ントラストを下げて色調を変えたときのｘｙ色度図であ
る。

【符号の説明】

２…偏光板、３…位相差フィルム、４…第１基板、５…
ＴＦＴ、６…第２基板、１１…画素電極、２０…反射型
液晶表示装置、２１…液晶層、２２…ネマチック液晶、
２３…二色性色素、２３ａ…ｐ型二色性色素、２３ｂ…
ｎ型二色性色素

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】偏光板および位相差板を有し、入射側に
配置された第１基板と、反射板と画素電極および該画素
電極を駆動するスイッチング素子とを有し、前記第１基
板に間隙を介して対向して配置された第２基板と、前記
間隙に設けられた液晶層とを具備してなり、前記液晶層が、ネマチック液晶に二色性色素を添加して
なるものであることを特徴とする反射型液晶表示装置。
【請求項２】前記液晶層には、ｎ型の二色性色素とｐ
型の二色性色素との両方が含まれていることを特徴とす
る請求項１記載の反射型液晶表示装置。
【請求項３】前記画素電極が反射板を兼ねていること
を特徴とする請求項１記載の反射型液晶表示装置。