JP2000199913A - 電気光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】新規な電気光学装置を提供する。 【解決手段】本発明による電気光学装置は、第１の基板
と、第１の基板に向かい合った第２の基板と、前記第１
の基板と前記第２の基板との間に狭持された調光層と、
前記第１の基板上に形成された少なくとも一つの画素と
を有する電気光学装置であって、前記画素は薄膜トラン
ジスタと、ドレイン電極と、ゲイト電極と、前記ドレイ
ン電極に平行に形成されたコモン電極と、前記コモン電
極と接続されたコモン線とを有し、前記ドレイン電極と
前記コモン電極との間に第１の基板と平行な電場を形成
され、前記調光層はゲスト−ホストモードで動作し、偏
光板を持たないことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本明細書で開示する発明は、
良好な電気特性と良好なコントラストを持ち、画面全体
に明るく均一な表示が得られる液晶電気光学装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】液晶電気光学装置は、一般的に有機物材
料である液晶材料を、一対の基板間に挟持した構造を有
している。そして、前記一対の基板に形成された電極よ
り発せられる電界の強度を変化させることで、液晶材料
を進行する光を変調する。この光学変調の結果が表示と
なる。

【０００３】従って、前記電極に特定の電気信号を印加
すれば、電気信号を視覚的に認識可能な状態として表示
させることが可能である。さらに前記電極を複数組み合
わせ、画像データを印加すれば所望の画像を形成するこ
とができる。

【０００４】この従来の液晶電気光学装置においては、
光の変調は前記電界を基板に対して垂直に印加し、さら
にその電界強度を変化させることで、一般的に棒状の形
状を有する前記液晶分子の配向方向を、基板と平行、あ
るいは基板に垂直と変化させることで実現していた。

【０００５】一般的にこの場合、液晶材料の示す特徴の
一つである、光学的異方性を利用して光を変調させる。
このため、前記装置には偏光板を配置し、入射光を直線
偏光となるようにしていた。

【０００６】しかし、このような動作方法をとる液晶電
気光学装置は、表示面に対して垂直な方向から見たとき
は正常な表示状態でも、斜めから見ると表示が暗く、不
鮮明になり、さらにカラー表示であれば変色してしまう
現象が見られた。

【０００７】この現象は、液晶電気光学装置からの出力
光と液晶分子の配向方向の関係から、次のように説明さ
れる。

【０００８】液晶分子を基板に垂直な方向に配する構成
を採用した場合、所定の表示に際して、液晶分子の長軸
方向が揃った配向状態が実現される。この状態では、液
晶分子の垂直方向面より出力光を観測することになる。

【０００９】この状態において、基板に垂直方向から少
しずれた方向から見た場合は、液晶分子の長軸に対して
少し傾いた視線からのものとなる。これは、出力光の観
測面積が表示を見る方向により大きく異なることを意味
している。

【００１０】このため、観察者に対する視野角特性は、
前記垂直方向からずれるほど大きく劣化する。

【００１１】上記問題を解決する方法として、従来の液
晶電気光学装置の動作モードと異なる方法が提案されて
いる。これは、液晶分子が基板に平行な方向にのみ回転
することにより、光学特性を変化させる動作モードであ
る。その詳細は、特公昭６３−２１９０７号公報等に示
されている。以下、この動作モードをＩＰＳモードと称
する。

【００１２】前記ＩＰＳモードでは、一枚の基板上に形
成された一対の電極間において電界を形成する。この電
界は、基板および液晶層に平行な方向にその主な成分を
有している。この電界でもって、液晶分子を基板に平行
な面内において回転させる。

【００１３】このため、動作の過程で液晶分子が垂直に
配向することに起因していた前述の視野角の問題を解決
することができる。

【００１４】しかし、ＩＰＳモードは液晶材料の光学異
方性による複屈折性を利用して明暗を表示するため、偏
光板は必要不可欠である。しかしながら、偏光板による
光の吸収は大きく、光透過率を下げる原因となってい
た。

【００１５】上述したような偏光板による光透過率の低
下を改善した液晶電気光学装置は、各種提案されてい
る。

【００１６】その中で、偏光板不要型ゲスト−ホストモ
ードは、従来の液晶電気光学装置の作製技術をそのまま
利用できる方法として知られている。特にWhite とTayl
orにより考案されたものは、その代表的なものとして知
られている。以下この動作モードをＷＴ型と言う。

【００１７】一般に、ゲストーホストモードとは、液晶
材料中に二色性色素を添加したものを利用する動作モー
ドである。ゲスト−ホストモードと言われる所以は、液
晶分子をホスト、また二色性色素をゲストと見立てた所
による。

【００１８】その中でＷＴ型は電圧無印加−電圧印加の
スイッチングでコレステリック液晶がネマチック相に相
転移する。これにより、光の吸収、透過が選択される。

【００１９】上記偏光板不要のゲストホストモードにつ
いては、「『液晶ディスプレイ』、テレビジョン学会
編、大越孝敬監修、８４〜９４頁」に記載されている。
また、「『液晶とディスプレイ応用の基礎』、コロナ
社、吉野雅美、尾崎雅則共著、１４３〜１４７頁」に記
載されている。

【００２０】しかし、従来のゲスト−ホスト型の液晶電
気光学装置においては、光透過時に、液晶分子光軸が基
板面に対して垂直な方向にそろう状態となる。この結
果、ゲスト−ホスト型液晶電気光学装置においても前述
した視野角の問題が生じてしまう。

【００２１】例えば、電界を印加し、無着色状態とした
ときも、視野角によっては、色が付いて見える状態とな
ってしまう。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、Ｉ
ＰＳモードで動作する液晶電気光学装置は、視野角が広
いという特徴を有している。しかし、偏光板の使用によ
り、画面が暗くなるという欠点を有する。

【００２３】これに対して偏光板不要型ゲスト−ホスト
モードは、偏光板を必要とせず入射光をそのまま出力で
き、光の有効利用が可能であるという特徴がある。しか
し、従来の液晶電気光学装置に見られるように視野角依
存性が大きいという欠点を有している。

【００２４】本明細書で開示する発明は、上記の欠点が
無くし、かつ上記の有意性、即ちＩＰＳモードの高視野
角特性、及び上記ゲスト−ホストモードの光の有効利用
という、２つの特徴を兼ね備えた液晶電気光学装置を提
供するものである。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本明細書で開示する発明
は、横方向電界駆動の液晶電気光学装置において、液晶
が形成する調光層により光の透過と吸収を行うことを特
徴とする。特に偏光板を用いることなく表示が可能であ
ることを特徴とする。

【００２６】即ち本明細書で開示する発明の一つは、少
なくとも一枚が透光性を有する一対の基板と、前記基板
間に狭持された調光層と、前記基板に平行な方向に電界
を印加する手段とを有し、前記調光層は少なくとも液
晶、光学活性物質、及び二色性色素より構成されること
を特徴とする。

【００２７】また、別の発明は、少なくとも一枚が透光
性を有する一対の基板と、前記基板間に狭持された二色
性色素を含有する液晶材料からなる調光層と、前記調光
層を配向させる手段と、前記基板に平行な方向に電界を
印加する手段とを有し、前記調光層は少なくとも液晶、
光学活性物質、及び二色性色素より構成されることを特
徴とする。

【００２８】本明細書で開示する発明を利用した液晶電
気光学装置の具体的な例として、図２に示す構成を挙げ
ることができる。

【００２９】図２において、第一および第二の基板（１
０１）および（２０１）は、透光性を有し、かつ外力に
対しある程度の強度を有する材料で構成されている。こ
れら第１および第２の基板（１０１、２０１）を構成す
る材料としては、例えばガラス、石英などの無機材料を
利用することができる。

【００３０】前記基板間には、液晶材料が調光層（２０
４）として挟持される。液晶材料とは、液晶中に二色性
色素及び光学活性物質を添加した。

【００３１】電界を印加する手段としては、銅、アルミ
ニウム、タンタル、チタンまたはクロムなどの金属材料
やシリサイド材料が用いられる。また、ＩＴＯ（酸化イ
ンジウム・スズ）、酸化スズまたは酸化インジウム等の
透光性導電材料を用いることができる。

【００３２】また、前記一対の基板（１０１、２０１）
を固定するために、接着剤としてシール剤（２０２）を
所望のパターンに形成する。

【００３３】さらに、前記一対の基板（１０１、２０
１）の間隔をセル全体に一定に保持するためスペーサー
（２０３）を配置する。

【００３４】本明細書に開示する液晶電気光学装置で
は、良好な表示を得るために、セルパラメータを以下の
ようにする。

【００３５】（１）入射光の波長λ（一般に３８０ｎｍ
〜７８０ｎｍ）、屈折率異方性Δｎ、及び螺旋ピッチｐ
の関係が、λ≧Δｎ・ｐである。 （２）螺旋ピッチｐを、１≦ｐ≦１５（単位：μｍ）の
範囲とする。 （３）セル厚ｄを、１≦ｄ≦１０（単位：μｍ）の範囲
とする。 （４）液晶分子の上下基板での配向ねじれ角θを、θ≦
３００゜の範囲とする。 （５）電極間距離Ｌを、Ｌ＜２５μｍの範囲とする。
（下限は１μｍ程度）

【００３６】駆動方法としては、アクティブマトリクス
方式、マルチプレックス方式等を利用することができ
る。

【００３７】マルチプレックス方式では第一の基板（１
０１）上に形成するのは表示用電極、基準電極の２種だ
けでよいが、アクティブマトリクス方式の場合、このほ
かにスイッチング素子として非線形素子、例えば薄膜ト
ランジスタ（ＴＦＴ）やダイオードを各画素毎に形成す
る。

【００３８】ＴＦＴとしては活性層にａ−Ｓｉ（アモル
ファスシリコン）又はＰ−Ｓｉ（多結晶）シリコンを用
いたものを用いることが出来る。アクティブマトリクス
方式の場合、上記駆動素子の構成は、スタガー型、逆ス
タガー型といった公知の構成を利用することが出来る。

【００３９】また、電極断面は矩形、台形だけでなく、
なだらかな曲面状になるようにしても良い。電極断面が
なだらかであれば、強度変化がなだらかに連続的な横電
界を形成することができる。

【００４０】一方、対向基板（２０１）についてはＴＦ
Ｔを形成した基板と同種の材料を用いることが可能であ
る。また、対向基板には特に電極を形成する必要はない
が、場合によっては基板の一部もしくは全面に電極を形
成しても構わない。この時の電極材料としては上記の金
属の他、透光性を有する材料、例えばＩＴＯ等を使用す
ることが出来る。

【００４１】また、対向基板（２０１）上もしくはＴＦ
Ｔ基板（１０１）、あるいは両方の基板上にコントラス
ト向上のため表示に関係しない部分を遮光する手段（ブ
ラックマトリクス）を配置することは有効である。この
遮光手段は、Ｃｒ等の金属もしくは黒色の顔料が分散さ
れた高分子材料などにより構成することができる。

【００４２】液晶としては、ネマチック液晶等を用いる
ことができる。また、前記液晶材料には光学活性物質を
加え、コレステリック相を示すようにする。さらに、二
色性色素の液晶に対する濃度は、１重量パーセント前後
が望ましい。なお、液晶はネマチック型に限定されるも
のではなく、使用状態において、コレステリック相を示
すものであればよい。

【００４３】ここでは、光学活性物質を加えたネマチッ
ク液晶と、二色性色素（ポジ型）との組み合わせにおい
て使用する。

【００４４】また、表示の形態として、反射型と透過型
が挙げられる。反射型では、前記一対の基板のうちいず
れか一方に金属等からなる反射板を形成する。また上記
金属性の反射板は画素電極を兼ねることも可能である。

【００４５】本明細書で開示する発明の液晶電気光学装
置のスイッチング原理について説明する。

【００４６】電界無印加時の調光層において、液晶／二
色性色素分子の配向状態は、図３に示すように螺旋を描
いた状態となっている。

【００４７】この状態においては、液晶中に含有された
二色性色素の分子長軸は、基板に平行であり、かつ基板
に垂直な方向を軸にして、いずれの方向にも配向してい
る。従って、入射する自然光はいずれの偏光成分も吸収
される。この結果、暗状態が実現される。

【００４８】一方、電界印加時には、液晶／二色性色素
の分子長軸は電界の方向の配向する。ここで、電界は基
板に平行な方向に印加されるから、液晶分子及び液晶材
料中に含有された二色性色素の分子長軸は、基板に平行
であり、かつ所定の方向にそろって配向する。

【００４９】この時、ポジ型色素を使用していれば、二
色性色素の長軸方向の光は吸収される。しかし、長軸方
向より、ずれた方向の光の吸収はそれ程大きくはない。
このため、入射光は調光層を透過する。

【００５０】前記光の透過量は、多少二色性色素に吸収
されるとはいえ、従来の偏光板を用いるＩＰＳモード駆
動による液晶電気光学装置よりはるかに大きい。これに
より、明るいディスプレイが実現される。

【００５１】また、液晶の駆動について、基板に平行な
電界により液晶分子のスイッチングを行うことにより、
従来の液晶ディスプレイにみられる、視野角依存性を低
減できる。

【００５２】また、偏光板形成工程がなくなるため、従
来のＩＰＳモードに比べ、少ない工程で液晶電気光学装
置を作製することができる。

【００５３】次に各種パラメータの限定理由について説
明する。本明細書に開示する液晶電気光学装置の特性
は、 （１）セル厚ｄ （２）電極間距離Ｌ （３）液晶の屈折率異方性Δｎ （４）螺旋ピッチｐ 等のセルパラメータに依存する。

【００５４】調光層に自然光が吸収されるようにするた
めには、屈折率異方性Δｎ、螺旋ピッチｐの関係をλ≧
Δｎ・ｐを満たすように設定する。

【００５５】なおピッチｐは、液晶分子の螺旋構造が３
６０°旋回する距離として定義される。

【００５６】上記の関係式を満たすようにすることによ
って、入射光の各偏光成分を効果的に調光層において吸
収させることができる。

【００５７】各パラメータが上記の関係式を満たさない
場合は、調光層への入射光の偏光成分の中で調光層に吸
収されない成分が残ることになる。この場合、暗状態で
も光が透過してしまう。このことは、表示コントラスト
を低下させる原因となる。

【００５８】本明細書に開示する発明においては、螺旋
ピッチｐを小さくすることによって、調光層による光の
吸収をより効果的に行わすことができる。従って、表示
コントラストをより高めることができる。

【００５９】しかし、螺旋ピッチｐを小さくしすぎると
閾値が高くなり、駆動電圧が大きくなってしまう。この
ため、消費電力が大きくなり、液晶ディスプレイの低消
費電力特性を活かしきれない。これは、マルチプレクス
方式、あるいはアクティブマトリクス方式液晶ディスプ
レイの両方に共通する問題である。

【００６０】また駆動電圧が大きいと薄膜トランジスタ
への負担が大きくなり、ディスプレイの耐久性が低くな
る。

【００６１】また別の問題として、螺旋ピッチｐが小さ
くなるにつれ、液晶材料の閾値の急峻性が低くなるとい
う現象が生じる。従って、螺旋ピッチｐが小さくなる
と、スイッチングが高速に行われなくなる。

【００６２】こうなると、電圧無印加状態から電圧印加
状態へとスイッチングする場合に、光吸収状態がしばら
く続くことになり、光透過状態が速やかに実現されな
い。

【００６３】また、逆に電圧印加状態から電圧無印加状
態へとスイッチングすると、速やかに光吸収状態が実現
されず、しばらくの間、光は調光層を透過する状態とな
ってしまう。このため、高速表示のディスプレイを実現
するのが困難となる。

【００６４】上記のようにコントラストと閾値特性の関
係はトレードオフの関係にある。そしてその関係は、螺
旋ピッチに左右される。

【００６５】本明細書に開示する発明においては、螺旋
ピッチｐが、１≦ｐ≦１５（μｍ）の範囲に収めるよう
にする。このようにすれば、上記コントラストと閾値特
性の両方の特性を満たすることができる。そして、ディ
スプレイとしての表示状態を損なわないものとすること
ができる。

【００６６】また、表示特性はセル厚ｄにも依存する。
また、セル厚だけではなく、添加する光学活性物質の粘
性、液晶の螺旋ピッチｐによっても、表示状態が左右さ
れる。

【００６７】このため、それらの影響を小さくするた
め、添加による液晶層に対する増粘効果の比較的少ない
といわれる二色性色素を用いる。

【００６８】以下に上記二色性色素として、アゾ染料を
用いた場合におけるセル厚ｄの影響を調べた結果を示
す。

【００６９】ここでは、光学活性物質の添加量を調節
し、液晶の螺旋ピッチｐを一定なものとする。

【００７０】閾値特性、コントラスト、立ち上がり時
間、セル厚方向の表示の均一性は、ある特定の螺旋ピッ
チｐを持つ調光層全体のセル厚に依存する。

【００７１】セル厚ｄが低下すると、閾値が高くなり、
駆動電圧が大きくなってしまう。このため、低消費電力
の実現が難しくなる。また、従来の駆動回路の電圧設定
範囲を超える電圧が必要となる。このため、新規な回路
設計が必要となってしまう。

【００７２】しかし、セル厚ｄが増加すると、電界の強
度が一様でなくなりなる。この結果、電界印加時の液晶
材料の立ち上がり時間（基板平行方向であり、かつ所定
の向きに、液晶材料の配向が変化する時間）において、
ばらつきが生じる。このため、二色性色素による色相変
化時に、色表示のふらつきが生じる。

【００７３】また、セル厚ｄの増加に伴い、コントラス
トの低下が生じる。このため、コントラストの向上のた
めには、セル厚を薄くすることが望ましい。

【００７４】特に本明細書に開示する発明においては、
セル厚ｄを、１≦ｄ≦１０（μｍ）の範囲とする。この
ことにより、閾値、コントラスト、立ち上がり時間、セ
ル厚方向の表示の均一性において、比較的良好な表示を
得ることができる。

【００７５】また液晶分子の配向ねじれ角θを大きくす
ると、コントラストが上昇することが確かめられてい
る。

【００７６】一方、前記ねじれ角θが大きすぎると、電
界ＯＮ時の立ち上がり特性と、電界ＯＦＦ時の立ち下が
り特性が一致しなくなり、表示装置として好ましくな
い。

【００７７】上記コントラスト、閾値特性の二つの特性
が良好である範囲は、θ≦３００゜とすることが好まし
い。

【００７８】以下に電極間距離Ｌを２５μｍ以下とする
点について説明する。

【００７９】まず、二色性色素分子の電界による配向状
態を説明する。二色性色素は液晶分子の配向と同じ向き
に配向する。つまり、横方向電界印加時には、液晶分子
は長軸方向が基板に平行であり、かつ所定の向きに配向
される。二色性色素分子も、これにならい、長軸方向が
基板に平行であり、かつ所定の向きに並ぶ。

【００８０】本明細書に開示する発明においては、ポジ
型の二色性色素を横方向電界によりスイッチングしてい
る。このため電界印加時でも、二色性色素の長軸方向に
光の吸収があるため、ある程度の光の吸収は起こってし
まう。

【００８１】従来の縦方向電界駆動時には、二色性色素
は垂直に配向する。従って、ポジ型の二色性色素による
光吸収は起こらない。つまり横方向電界駆動による方法
は、縦方向電界駆動方法に比べて、理論的にコントラス
トの低下は避けられない。

【００８２】従って、形成される横電界が調光層の光透
過状態を左右する。二色性色素は上述の通り、長軸方向
が基板面に平行である。しかし、電極近傍の電界は基板
に対し垂直な方向である。即ち、電極近傍の二色性色素
分子の長軸は、基板に対し垂直に配向する。

【００８３】ポジ型二色性色素は、長軸方向に大きな吸
収係数を持つ。また、該色素の分子短軸方向は、光吸収
はほとんどない。つまり、電極近傍の垂直に配向した二
色性色素は光をほとんど吸収しない。

【００８４】従って、電極間距離Ｌが比較的短い方が二
色性色素による全体の光吸収は小さくなる。これは電極
間距離が短い方が、電極近傍の形成電界の立ち上がりが
急峻であるためである。

【００８５】本明細書で開示する発明においては、横方
向電界印加時に光透過状態を実現している。従って、電
界印加時に光透過量を多くした方が全体のコントラスト
を高めることができる。つまり、電極間距離Ｌが小さい
方が、コントラストの点で望ましい。

【００８６】また、閾値特性においても、電極間距離Ｌ
が影響する。電極間距離Ｌを大きくすると閾値が高くな
り、駆動電圧が大きくなってしまう。このため、低電圧
駆動が実現されにくい。

【００８７】本発明人の実験によると、電極間距離Ｌを
変化させてコントラストの変化を測定したところ、Ｌ＜
２５μｍ（加減は１μｍ程度）にすると、比較的良好な
コントラストが得られることが判明した。

【００８８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図３を用い
て説明する。図３に示すのは、調光層を入射光が透過し
ない状態とした場合、即ち暗状態となっている場合の模
式図である。

【００８９】この場合、調光層の配向状態は図３に示す
ように、液晶分子（３０１）の短軸方向を軸に、前記液
晶分子（３０１）の配向ベクトルが、液晶分子（３０
１）の形成する層が変わる毎に徐々に角度を変えた螺旋
状態となっている。

【００９０】図３に示す状態は、液晶分子（３０１）及
び二色性色素（３０２）の分子長軸が、基板（１０１）
から基板（２０１）へと、基板に垂直な方向を軸として
１８０゜回転した配向状態を有している場合の例であ
る。

【００９１】基板に平行な方向の電界を印加しない状態
においては、図３に示すように液晶に添加された二色性
色素は、基板に垂直な方向を軸として全方向に配向して
いる。

【００９２】従って、自然光のどの成分の光が入射して
も前記二色性色素分子の長軸方向成分を有することにな
る。この場合、入射した光のほとんどは二色性色素分子
に吸収されるため、調光層を入射光が透過しない状態が
実現される。即ち、暗状態が得られる。

【００９３】他方、電界印加時は図４に示すように、調
光層（２０４）を構成する分子が基板に平行な電界方向
にその長軸を配向した状態となる。

【００９４】従って、入射する自然光のうち、分子長軸
方向に平行な偏光成分は吸収を受けるものの、他の成分
は吸収を受けず調光層を透過する。従って、見た目には
透過状態が得られる。即ち明状態が得られる。

【００９５】そして、上記の電界無印加状態、及び電界
印加状態をスイッチングさせることで黒、及び透明状態
を表示できる。

【００９６】

【実施例】本実施例では、図２に示される液晶電気光学
装置の作製工程を示す。図２は本実施例の液晶電気光学
装置の断面概略図である。図２における液晶電気光学装
置は、図１に示すようなＴＦＴ及び配線等が形成された
基板を一方の基板として用いる。

【００９７】図１において、図１（Ａ）は画素部の概略
の上面図である。図１（Ｂ）は図１（Ａ）における線Ａ
−Ａ’における断面の概略図である。

【００９８】まず、ガラス基板（１０１）上に、下地膜
（１０２）として酸化珪素膜をプラズマＣＶＤ法または
熱ＣＶＤ法により２０００Åの厚さに成膜する。

【００９９】この時基板（以下ＴＦＴ基板とする）１０
１には、コーニング＃１７３７等の無アルカリガラスや
石英ガラスを用いることが望ましい。

【０１００】また、液晶電気光学装置の軽量化を目的と
する場合、複屈折性の少ないフィルム、例えばＰＥＳ
（ポリエチレンサルフェート）などを用いることもでき
る。

【０１０１】次に、プラズマＣＶＤ法によりアモルファ
スシリコン膜を３００〜２０００Å、例えば５００Å形
成する。

【０１０２】次に、６００℃以下、好ましくは５５０℃
以下の温度で熱アニールを行い、結晶化を行なった。熱
アニール後、レーザー光またはそれと同等な強光により
アニールを行ない、結晶性を高めてもよい。

【０１０３】特に熱結晶化の際に、アモルファスシリコ
ン膜にニッケル等の結晶化を助長する触媒元素を微量に
添加することで、結晶化が助長され、安価なガラス基板
上に高い結晶性を有するポリシリコン膜を形成すること
ができる。詳細は、特開平６−２４４１０３号公報等に
示されている。

【０１０４】こうして得られたシリコン膜をエッチング
して島状のシリコン膜（１０３）を得る。次に、ゲート
絶縁膜（１０４）としての酸化珪素膜を、ＴＥＯＳを用
いたプラズマＣＶＤ法にて５００〜１２００Åの厚さ、
例えば１０００Åの厚さに成膜する。

【０１０５】その後、スパッタ法によりアルミニウムを
２０００〜６０００Åの厚さに形成し、これをパターニ
ングしてゲート線（１０５）を得る。ゲート線（１０
５）の幅は８μｍとする。

【０１０６】ゲート線（１０５）は、その表面に弱酸溶
液を化成液として陽極酸化を施し、陽極酸化膜（１０
６）を形成する。この陽極酸化膜（１０６）は緻密な膜
質を有している。この陽極酸化膜（１０６）の膜厚の厚
さは７００Åとする。

【０１０７】この陽極酸化膜（１０６）は、ゲイト電極
を機械的に及び電気的に保護する機能を有している。

【０１０８】次に、イオンドーピング法により、島状シ
リコン領域（１０３）に対して、ゲート線（１０５）を
マスクとして自己整合的に不純物イオンを打ち込み、ｎ
型またはｐ型の導電型を付与し、導電域（１０７）を形
成する。この導電層（１０７）の一方がソース領域とな
り、他方がドレイン領域となる。

【０１０９】なお、アクティブマトリクス領域の外側周
辺に、ポリシリコンよりなる薄膜トランジスタで図示し
ない周辺駆動回路を構成して設ける、いわゆるモノリシ
ック型とすることは有効である。その際には、ｐチャネ
ル型とｎチャネル型の薄膜トランジスタ相補型に作製す
る。

【０１１０】その上に窒化珪素膜をプラズマＣＶＤ法に
よって厚さ３０００〜６０００Å例えば４０００Å形成
し、第１の層間絶縁膜（１０８）とする。これは、酸化
珪素膜または酸化珪素膜と窒化珪素膜の多層膜としても
よい。

【０１１１】次に薄膜トランジスタのソース領域及びド
レイン領域（１０７）上の第１の層間絶縁膜（１０８）
に、エッチングによりコンタクトホールを形成する。そ
の上にスパッタ法等により厚さ２０００〜６０００Å、
例えば３０００Åのアルミニウム、またはチタンとアル
ミニウムの多層膜を成膜、パターニングして、ソース線
（１０９）及びドレイン電極（１１０）を形成する。ソ
ース線（１０９）の幅は６μｍ、またドレイン電極（１
１０）の幅は８μｍとする。

【０１１２】この上に、ポリイミドやアクリル系の透光
性有機樹脂膜を４０００〜１００００Å例えば５０００
Å形成し、第２の層間絶縁膜（１１１）を形成する。な
お、この層間絶縁膜には酸化珪素、窒化珪素、あるいは
酸化窒化珪素等の無機材料を利用できるのは言うまでも
ないが、前記ポリイミドもしくはアクリル系の有機材料
を用いると、電極、素子等による凹凸を平坦化すること
ができる。

【０１１３】そして、アルミニウム、銅、クロム、チタ
ン、ＩＴＯ等の導電性被膜をスパッタ法等の公知の方法
で形成、パターンニングし、コモン線（１１２）を形成
する。コモン線（１１２）の幅は８μｍとする。また、
図１に示すように、コモン線（１１２）はドレイン電極
（１１０）と平行な部分を有し、この部分のコモン線
（１１２）とドレイン電極（１１０）との間隔は１２μ
ｍとする。

【０１１４】ここで、図１（Ｂ）においては前記電極の
断面形状を矩形状に示したが、斜面を有する台形状、あ
るいは曲面としてもよい。この場合、フォトレジストを
形成したのち、等方性プラズマエッチングあるいはウェ
ットエッチングを施す。

【０１１５】さらにこの上に、図示しない保護膜として
酸化硅素を５０００〜１００００Å、例えば５０００Å
形成した。

【０１１６】次に、図２に示すように、一方の基板（２
０１）の周辺にエポキシ樹脂によりシール材（２０２）
を形成して基板（１０１）、（２０１）を貼り合わせ、
セルを形成する。

【０１１７】本実施例では、前記一対の基板は、基板間
に直径４μｍの球状スペーサー（２０３）を挟み、パネ
ル面内全体で均一な基板間隔となるようにした。なお、
図２には図１に示すＴＦＴ素子、配線等は図示していな
い。

【０１１８】また、前記シール材（２０２）はエポキシ
樹脂に限定されるものではなく、他の樹脂、例えばウレ
タンアクリレート系の樹脂を用いても問題はない。さら
に前記球状スペーサーの材料は無機材料、有機材料等の
性質を問わない。

【０１１９】本実施例においては、セル厚を４μｍとす
る。

【０１２０】その後真空注入法等により、前記一対の基
板（１０１）、（２０１）間に、液晶等を注入し、調光
層（２０４）を形成する。

【０１２１】調光層（２０４）を構成する材料として
は、液晶材料に二色性色素及び光学活性物質を混合した
材料を使用する。

【０１２２】本実施例では液晶材料は、ネマチック液晶
にアゾ系染料が添加された、ＺＬＩ−３２００（メルク
製）を用いる。その誘電率異方性は−４．８、屈折率異
方性は＋０．０４３７である。前記染料は３．４６％添
加されている。

【０１２３】なお、ネマチック液晶材料は前記材料に限
定するものではなく、室温でネマチック性を示す材料は
いずれも使用することができる。

【０１２４】また、二色性色素としては、液晶に対する
溶解度が高く、光化学的にも安定なものが望ましい。具
体的には、アゾ系染料、アントラキノン系染料、ナフト
キノン系染料、ペリレン系染料、キノフタロン系染料、
テトラジン系染料、クマリン系染料等を用いることが可
能である。

【０１２５】また、二色性色素の添加により液晶（調光
層２０４）の粘性は変化する。粘性の変化は添加する二
色性色素により異なり、アゾ染料はアントラキノン系及
びその他の色素より増粘効果が小さい。

【０１２６】さらに、前記液晶材料に光学活性物質とし
てＳ−８１１（メルク製）を添加した。前記液晶材料に
前記光学活性物質を混合すると、室温でコレステリック
相を示すようになる。

【０１２７】図３に示すのは、調光層を入射光が透過し
ない状態とした場合、即ち暗状態となっている場合の模
式図である。

【０１２８】この場合には、調光層（２０４）の配向状
態は図３に示すように、液晶分子（３０１）の短軸方向
を軸に、前記液晶分子（３０１）の配向ベクトルが、液
晶分子（３０１）の形成する層が変わる毎に徐々に角度
を変えた螺旋状態となっている。

【０１２９】なお、図３は液晶分子（３０１）、及び二
色性色素分子（３０２）を模式的に示したもので、基板
（１０１、１０２）と縮尺は一致してない。また、図１
に示すようなＴＦＴ素子、配線等、及び図２にあるよう
なスペーサー、シール材は図３には図示していない。ま
た実際には、基板（１０１）、（２０１）間で前記分子
は無数に存在する。さらに、光学活性物質（図示せず）
は前記材料に限定されるものではなく、前記液晶材料に
溶解するものであれば、いずれの材料を用いても良い。

【０１３０】本実施例では、前記光学活性物質につい
て、螺旋ピッチｐがｐ＝８μｍとなるように添加量を調
整する。このような構成とすることで、液晶分子（３０
１）及び二色性色素（３０２）の分子長軸は、基板（１
０１）から基板（２０１）へと、基板に垂直な方向を軸
として１８０゜回転した配向状態となる。

【０１３１】本実施例に示す液晶電気光学装置は、その
間隔がＬで示されるドレイン電極（１１０）−コモン電
極（１１２）間に電界が印加されない状態では、液晶材
料に添加された二色性色素（３０２）は、基板に垂直な
方向を軸として全方向に配向している。

【０１３２】ここで自然光のどの成分の光が入射しても
前記二色性色素分子（３０２）の長軸方向成分を有する
ことになる。従って、入射した光は前記色素分子に吸収
され、黒表示を行う。即ち、調光層（２０４）を入射光
が透過しない状態が実現される。

【０１３３】一方、電界印加時は図４に示すように、調
光層（２０４）を構成する分子が基板（１０１）に平行
な電界方向にその長軸を配向した状態となっている。

【０１３４】従って、入射する自然光のうち、分子長軸
方向に平行な偏光成分は吸収を受けるものの、他の成分
は吸収を受けず調光層を透過する。従って、見た目には
透過状態が得られる。即ち明状態が得られる。

【０１３５】上記の電界無印加状態、及び電界印加状態
をスイッチングさせることで黒、及び透明状態を表示で
きる。

【０１３６】本実施例において、基板（１０１）及び
（２０１）の少なくとも一方に配向膜を設け液晶等に配
向規制力を及ぼしても良い。配向膜を形成すると配向規
制力により、一様な液晶配向が実現され、色ムラの少な
いディスプレイが実現される。また、ディスクリネーシ
ョン等の配向欠陥の発生低下がはかられる。

【０１３７】

【発明の効果】本発明で開示する発明を利用することに
より、偏光板が不要になり、明るく、高コントラスト比
で、視野角依存性の少ない、優れた液晶電気光学装置を
提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例の液晶電気光学装置のＴＦＴ基板概要
図。

【図２】 実施例の液晶電気光学装置断面概要図。

【図３】 本実施例の液晶電気光学装置の光吸収状態を
表す図。

【図４】 実施例の液晶電気光学装置の光透過状態を表
す図。

【図５】 従来の液晶電気光学装置の光透過状態を表す
図。

【符号の説明】

１０１、２０１、５０１、５０２ 基板 １０２ 下地膜 １０３ シリコン膜 １０４ ゲート絶縁膜 １０５ ゲート線 １０６ 陽極酸化膜 １０７ 導電域 １０８ 第１層間絶縁膜 １０９ ソース線 １１０ ドレイン電極 １１１ 第２層間絶縁膜 １１２ コモン線 ２０２ シール材 ２０３ スペーサー ２０４ 調光層 ３０１、５０３ 液晶分子 ３０２、５０４ 二色性色素

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１の基板と、 第１の基板に向かい合った第２の基板と、 前記第１の基板と前記第２の基板との間に狭持された調
   光層と、 前記第１の基板上に形成された少なくとも一つの画素と
   を有する電気光学装置であって、 前記画素は薄膜トランジスタと、ドレイン電極と、ゲイ
   ト電極と、前記ドレイン電極に平行に形成されたコモン
   電極と、前記コモン電極と接続されたコモン線とを有
   し、 前記ドレイン電極と前記コモン電極との間に第１の基板
   と平行な電場を形成され、 前記調光層はゲスト−ホストモードで動作し、 偏光板を持たないことを特徴とする電気光学装置。