JP2000227591A - 反射型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 応答性が良好で、コントラスト比が高く、か
つ視差のない反射型液晶表示装置を提供する。 【解決手段】 一対の基板２、２’と、その間に透明電
極３、３’と配向膜４、４’とを介して挟示されたネマ
チック液晶分子５と２色性色素分子６とを含む液晶層１
５と、液晶層１５の後方に配置された複屈折層８と、複
屈折層の後方に配置された反射層１０とを備え、液晶層
における液晶分子は電極面に平行で、捩じれ配向を形成
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、パソコン、テレビ
等の表示装置に用いられる反射型液晶表示装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は薄型、軽量、低消費電力
の特徴を有するため、ワードプロセッサ、パソコン、テ
レビ等の表示装置として、従来のＣＲＴに代わって、用
いられようとしている。特に、薄膜トランジスタ等を備
えてアクティブ駆動を行なうＴＮ( Twisted Nematic)型
液晶表示装置は、上記製品の分野に急激に適用が広がり
つつある。

【０００３】しかし、ＴＮ型液晶表示装置は偏光板を必
要とするので光の利用効率が低く、観察者が位置する環
境から入射する外光のみでは良好な視認性を得ることが
できない場合がある。このため、バックライトを液晶の
後方に配置することにより液晶を後方から透過して観察
者に届く光量を増やして視認性を向上させている。しか
しながら、バックライトを備えることにより視認性は向
上するが、消費電力が増大するため、携帯端末装置等の
持ち運びを前提とする機器に適用した場合、電池やバッ
クライトによる重量増や電池の寿命の制約を受ける。そ
こで、外光のみで十分良好なな視認性を確保することが
できる反射型液晶表示装置が提案されている。

【０００４】次に、既に提案されている（ａ）ＧＨ(Gue
st Host)型液晶と複屈折層とを用いた反射型液晶表示装
置、および（ｂ）その改良型装置、の２種類の反射型液
晶表示装置を例にとって表示原理を説明する。

【０００５】図３に、複屈折層としての４分の１波長層
と、ＧＨ型液晶とを用いた反射型液晶表示装置を示す
（H.S.Cole, R.A.Kashnow: Appl.Phys.Lett.30,619（19
77））。図３（ａ）は電圧無印加時の状態を、また図３
（ｂ）は電圧印加時の状態を示している。図３を参照し
て、本装置は、ガラス等の透明絶縁材料からなる基板
２、２’と、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等からなる透
明電極３、３’と、配向層４、４’と、これらに挟まれ
た液晶分子５と２色性色素分子６とを含む液晶層１５
と、その後方の複屈折層８と、反射層１０とを備える。

【０００６】図３において、円の中心から矢印の付いた
直線が放射状に出ているマークが光線に添えられてい
る。以後の説明において、このマークを偏光状態図とい
う。偏光状態図において、各矢印の付いた直線は直線偏
光を表し、中心から矢印までの直線の長さは、その偏光
の光の強度を表す。また、矢印の付いた円弧は円偏光を
表し、その矢印の向きは円偏光の回転方向を表す。ま
た、紙面に垂直な偏光とは、上記直線偏光において、上
記矢印の付いた直線が上下方向を指しているものが該当
し、紙面に平行な偏光とは上記矢印の付いた直線が左右
方向を指しているものが該当する。

【０００７】図３（ａ）に示すように、電圧を印加しな
いとき液晶分子５および２色性色素分子６はガラス基板
２、２’に平行で、かつ１方向に配向している。この液
晶表示装置に液晶層の前方（図では上方）から入射光１
が入射すると、外部の光は種々の方向の偏光からなるの
で、２色性色素分子６によって２色性色素分子に直交す
る方向の偏光以外は吸収される。したがって、紙面に垂
直な方向の偏光、すなわち偏光状態図で上下方向に向い
た直線の光のみが透過する。この直線偏光は、一定要件
下で複屈折層である４分の１波長層８を透過すると円偏
光となり、次に反射層１０により反射され、再び円偏光
として４分の１波長層８を透過する。後方から４分の１
波長層を透過すると先の直線偏光とは９０°偏光方向を
回転させた直線偏光となり、これが液晶層１５に入射さ
れる。この偏光方向は２色性色素分子６の長軸方向と一
致しているため吸収され、したがって黒（暗）表示とな
る。

【０００８】電圧を印加すると、液晶５が正の誘電率異
方性を有している場合、図３（ｂ）に示すように、液晶
分子５が基板面に垂直に配向するのに伴って、２色性色
素分子６も基板面に垂直に配向する。この垂直配向のと
きは、入射光のいずれの偏光成分をも吸収しないので、
そのまま４分の１波長層８を経て、反射層１０に達し、
ここで反射されて４分の１波長層を経て、再び液晶層１
５に到達し、吸収を受けることなく透過する。したがっ
て、このとき白（明）状態の表示を得る。

【０００９】上記の反射型液晶表示装置は、偏光板を用
いないために光のロスが小さく、白（明）状態において
原理的には入射したすべての光を反射することができる
ので光の利用効率が高い。上記したように、黒（暗）状
態においては、いずれの偏光方向の光も吸収されるので
輝度が低くなる。したがって、コントラスト比の高い表
示を得ることが期待される。

【００１０】上記の反射型液晶表示装置に対して、ＧＨ
型液晶を一対の配向層の間で９０°捩じって配向させた
液晶と４分の１波長層とを組合せた反射型液晶表示装置
も提案されている。

【００１１】図４はこの９０°捩じって配向させたＧＨ
型液晶と４分の１波長層とを組合せた反射型液晶表示装
置の構成断面図を示す。図４（ａ）は電圧無印加時の状
態を、また、図４（ｂ）は電圧印加時の状態を示してい
る。図４を参照して、反射型液晶表示装置は、ガラス等
の透明絶縁材料からなる基板２、２’と、ＩＴＯ等から
なる透明電極３、３’と、配向層４、４’と、液晶分子
５と２色性色素分子６とを含む液晶層１５と、複屈折層
８と、反射層１０とを備える。

【００１２】電圧を印加しないとき、液晶分子５は２枚
の配向層4 、４’の間で電極板に平行で、９０°捩じれ
て配向し、それに伴い２色性色素分子も９０°捩じれて
配向している。このとき、入射光１は、液晶層の中でそ
の偏光面を液晶層１５の捩じれ配向に沿って回転させ、
いわゆる旋光性を示す。それ以外は、図３に示した捩じ
れ配向のない反射型液晶表示装置の構成と同様である。

【００１３】図４（ｂ）に示すように、電圧印加時に
は、図３（ｂ）と同じ液晶分子の配向となるので、入射
光は吸収されることなく、液晶層を後方から前方へと透
過する。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上記の２種類の反射型
液晶表示装置は偏光板を用いないために、原理的にはコ
ントラスト比の高い明るい表示が得られることが期待さ
れる。

【００１５】しかしながら、図３に示した反射型液晶表
示装置においては、原理と実際の液晶の性能には乖離が
あり、実際には液晶層を透過する際の一方の偏光成分の
光の吸収は十分ではなく、黒（暗）状態での輝度が高く
なる。このため、コントラスト比は高い値とならず、良
好な視認性が得られない。また、液晶層と反射層との間
に、電極、基板および４分の１波長層を有するため、観
察方向による表示のずれ、いわゆる視差が発生し、表示
品位を低下させるという問題がある。

【００１６】さらに重大な問題として、液晶分子を平行
配向と垂直配向との間で応答させるとき、応答速度が遅
いという短所がある。

【００１７】また、図４に示した反射型液晶表示装置で
は、液晶を捩じっているので、上記反射型液晶表示装置
よりも応答速度は速くなる。しかし、電圧無印加時の黒
（暗）表示において、２色性色素による光の吸収が十分
ではなく、コントラスト比が低いという問題はそのまま
残る。

【００１８】さらに上記２種の反射型液晶表示装置につ
いて共通に言えることであるが、反射層を一般に、液晶
の後方の基板の後に設置しており、斜め方向から観察し
たとき画面に視差が発生し、表示品位を低下させるとい
う問題もある。

【００１９】そこで、本発明は、光の利用効率が高く、
コントラスト比が高く、応答速度にも優れ、かつ視差の
ない反射型液晶表示装置を提供することを目的とする。

【００２０】

【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、液晶の前方から光が入射され、液晶を透過後
に液晶の後方で反射されて液晶の後方から前方へと液晶
を透過する光の多少により表示が形成されるものであ
り、対向する１対の基板と、１対の基板の間に少なくと
も透明電極と配向層とを介して挟持される、２色性色素
とネマチック液晶とを含む液晶層と、液晶層の後方に配
置された複屈折層と、複屈折層の後方に配置された反射
層とを備え、液晶層に含まれるネマチック液晶分子は電
極面に平行で、かつ配向層の間において捩じれ配向して
いる。

【００２１】上記のように、ＧＨ型液晶を捩じれて配向
させることにより電圧印加時の垂直配向との間の液晶分
子の動きの抵抗を下げることができ、その結果、電圧印
加の有無の間の応答速度を高めることが可能となる。ま
た、ＧＨ型液晶を捩じれ配向させても、後記するように
捩じれ角度を適当に設定したうえで、複屈折層と反射層
を後方に配置することにより、黒（暗）表示における液
晶の後方から前方への光の透過量を低くできる。その結
果、電圧印加時の垂直配向における白（明）状態とのコ
ントラスト比を高くでき、視認性を向上させることが可
能となる。また、偏光子を用いていないために光の利用
効率が高いことは言うまでもない。

【００２２】上記の本発明の反射型液晶表示装置では、
ネマチック液晶分子の捩じれ配向の捩じれ角度が１５０
°〜２１０°であることが望ましい。

【００２３】ネマチック液晶分子の捩じれ角度を、上記
のように、１８０°±３０°とすることにより、液晶層
の厚さ方向にわたって見ると、配向層表面における配向
方向に平行な２色性色素分子の数をそれに直角方向の２
色性色素分子の数より多くすることができる。その結
果、上記の配向方向に平行な偏光を、他の方向の偏光よ
り多く吸収できる。この後、複屈折層を経て反射層に至
り、反射され複屈折層を経て液晶に到達した光はその偏
光面が９０°回転しているので、上記の配向方向に平行
な光を多く含むことになる。したがって、液晶に後方か
ら前方へと透過しようとする光は効率良く、液晶中の２
色性色素によって吸収され、前方に実際に透過する光は
少ないものとなる。この結果、黒（暗）表示がより完全
に近づき、コントラスト比を高くすることが可能とな
る。

【００２４】また、上記の本発明の反射型液晶表示装置
では、複屈折層および反射層が、液晶層と一対の基板の
うちの後方の基板との間に、配置されていることが望ま
しい。

【００２５】上記のように複屈折層および反射層を液晶
層に近づけることにより、反射層から液晶層に至る距離
が小さいため、斜め方向から観察したときも、液晶層か
ら前方に発する光にはきわめて小さな視差しか発生しな
い。また、後方の基板を不透明なものとしてもよく、後
方の基板の材料選択の幅を広げることを可能とする。ま
た、後方の基板による光の吸収を回避することも可能で
ある。その結果、表示品位を高く維持することが可能と
なる。

【００２６】また、上記反射型液晶表示装置において、
複屈折層および反射層が、一対の基板のうちの後方の基
板の後方に配置されることが望ましい場合がある。

【００２７】反射型液晶表示装置のコントラスト比を高
める開発実験等において、上記後方の基板の後方にさら
に光学装置を配置することが必要な場合、上記の配置を
採用することにより、これら光学部材の間隔を広くとる
ことができる。その結果、これら光学部材の間に新たに
光学装置を簡便に配置して、コントラスト比を求めるこ
とが可能となる。

【００２８】上記の本発明の反射型液晶表示装置では、
ネマチック液晶は負の誘電率異方性を有し、電圧印加時
において、液晶層に含まれるネマチック液晶の分子が電
極面に平行で、かつ配向層の間において捩じれ配向する
ことが望ましい。

【００２９】誘電率異方性が負の場合には、電圧無印加
のときにＧＨ型液晶は垂直配向をし、電圧印加時に電極
板に平行で捩じれ配向をする。したがって、電圧印加と
無印加とが逆になるだけで、他の条件は上記の本発明の
反射型液晶表示装置と同じである。したがって、上記の
本発明の反射型液晶表示装置におけるものと同じ作用と
効果が得られる。

【００３０】上記の反射型液晶表示装置においては、複
屈折層を通過する常光線および異常光線に対する屈折率
の差Δｎと複屈折層の厚さｄとの積（Δｎ・ｄ）の値
が、８０ｎｍ〜２００ｎｍであることが望ましい。

【００３１】上記の（Δｎ・ｄ）の値の範囲とすること
により、可視光の波長領域にわたって、複屈折層を４分
の１波長層として機能させることが可能となる。したが
って、複屈折層の進相軸と配向層の配向方向とのなす角
度を４５°にすれば、液晶を前方から透過した偏光が、
複屈折層を透過し、反射層で反射され、その複屈折層を
後方から前方へ透過したとき、９０°回転した偏光、す
なわち、２色性色素分子に平行な偏光となる。その結
果、液晶での光の吸収を効率良いものとすることが可能
となり、黒（暗）表示の輝度を低くでき、明状態とのコ
ントラスト比を高くすることが可能となる。

【００３２】上記の本発明の反射型液晶表示装置では、
ネマチック液晶分子の一方の基板上での配向方向と複屈
折層の進相軸とのなす角度が３０°〜６０°であること
が望ましい。

【００３３】上記の角度が４５°±１５°の範囲内にあ
るとき、液晶を前方から後方に透過した偏光は、複屈折
層を透過した後、円偏光となり、複屈折層の後方に配置
された反射層で反射され複屈折層を後方から前方へ透過
したとき、９０°偏光面が回転した偏光とすることがで
きる。この偏光をＧＨ型液晶に後方から入射させ、ＧＨ
型液晶中の２色性色素に効率良く吸収させることが可能
となる。この結果、黒（暗）表示の輝度を低くでき、コ
ントラスト比を高くすることが可能となる。

【００３４】上記の本発明の反射型液晶表示装置では、
２色性色素およびネマチック液晶の混合物中の分子が、
液晶層の厚さの１．５倍〜４倍のらせんピッチを有する
ことが望ましい。

【００３５】ネマチック液晶が負の誘電率異方性を示す
とき、上記のらせんピッチの範囲にあれば、電圧印加時
に、捩じれ配向させることが可能となり、輝度の低い黒
（暗）表示を得ることができ、コントラスト比を高くす
ることが可能となる。

【００３６】また、液晶材料が正の誘電率異方性を示す
とき、上記の範囲内にあれば、動作時にディスクリネー
ションラインの発生を抑制することができ、かつ１度デ
ィスクリネーションラインが発生した後もそのヒステリ
シスの発生を防止でき、円滑な駆動が可能となる。

【００３７】

【発明の実施の形態】次に、この発明の実施の形態であ
る反射型液晶表示装置について、図を用いて説明する。

【００３８】（実施の形態１）図１は、本発明の実施の
形態１における反射型液晶表示装置の構成断面図であ
る。図１（ａ）は電圧無印加時の状態を示し、また、図
１（ｂ）は電圧印加時の状態を示している。

【００３９】本実施の形態における反射型液晶表示装置
は、透明電極３、３’、配向層４、４’を内側に有する
２枚の基板２、２’間に挟持された液晶層１５を備え
る。液晶層１５に含まれる２色性色素６と液晶分子５と
は、上下の配向層間で１８０°捩じれた配向をしてい
る。また本実施の形態１で用いるネマチック液晶５は正
の誘電率異方性を有している。

【００４０】次に、上記の反射型液晶表示装置の製造工
程を説明する。まず、基板２、２’の上にそれぞれ透明
電極３、３’を設け、その透明電極３、３’の上にポリ
イミド溶液を塗布し、１８０℃で１時間焼成し、その
後、このポリイミド膜に液晶が平行配向となるようにラ
ビング処理を施し、配向層４、４’とする。次いで、上
記透明電極と配向層が設けられた２枚の基板２、２’
を、開口部が形成されるように貼り合わせ、セルギャッ
プ６μｍのセルを形成する。なお、対向する２枚の基板
２、２’のうち基板２を液晶の前方側（反射型液晶表示
装置の表示面側）とし、基板２’を液晶の後方側（背面
側）とする。後記する実施例等においても同様とする。

【００４１】次に、上記のセルにＧＨ型液晶を含む液晶
材料を注入する。ＧＨ型液晶を構成する２色性色素の２
色性比は約１０、液晶中の２色性の色素の濃度は５．０
％、誘電率異方性は＋１０である。また、液晶中には光
学活性化合物を約２％添加し、らせんピッチが約１４μ
ｍとなるように調整している。

【００４２】次に上記セルの背面側基板２’の後方に、
（Δｎ・ｄ）が１００ｎｍの複屈折フィルムを貼付して
複屈折層８を形成し、その背面に反射層１０としてアル
ミニウムを蒸着する。

【００４３】次に、本実施の形態における反射型液晶表
示装置の表示原理について説明する。２枚の透明電極
３、３’間に電圧を印加しないときには、図１（ａ）に
示すようにランダムな偏光からなる入射光１は、液晶層
１５に入射すると、２色性色素分子６の長軸方向と平行
な偏光が吸収される。本実施の形態においてはネマチッ
ク液晶分子５および２色性色素分子６は、配向層４、
４’の間において１８０°の捩じれ配向をしているた
め、２色性色素分子６は、液晶層の厚さ方向にわたって
見ると、すべての方向に長軸を向けて配向している。し
たがって、入射したランダムな偏光の入射光１のすべて
の偏光成分が、ある程度吸収される。

【００４４】しかしながら、液晶分子５および２色性色
素分子６は１８０°の捩じれ配向をしているため、前方
の配向層４および後方の配向層４’の表面およびその近
傍では紙面に平行方向に配向している。このため、２色
性色素分子６はすべての方向に均等にその長軸を向けて
いるのではなく、紙面に平行な方向に向けた存在確率が
最も高くその他の方向は低い。すなわち、上下の配向層
の配向の向きに平行な配置の２色性色素分子は、液晶層
１５の厚さ方向にわたって見ると、それに直角方向の２
色性色素分子に比較して数が多い。要するに、２色性色
素分子を１８０°捩じることにより、配向層における配
向方向に偏光した光は、それと直交する方向に偏光した
光よりも大きく吸収される。したがって、液晶セルを透
過した入射光７では、紙面に平行方向の光はほとんど吸
収され、紙面に垂直方向の偏光が多く存在している。

【００４５】つづいて、複屈折層８である４分の１波長
板を透過すると、それらの光は円偏光となり、反射層１
０で反射する。再び複屈折層８を後方から透過すると、
先の直線偏光から偏光方向が９０°回転した直線偏光と
なり、紙面に平行方向の光が多くなっている。再び液晶
セルを透過するとき紙面に平行方向の光はより吸収され
るので、液晶セルをほとんどの光が透過することができ
ず、黒（暗）状態となる。

【００４６】本発明においては、上記のように、液晶分
子を捩じり配向させて電圧に対する応答速度を高めたう
えで、液晶の前方から後方への透過および後方から前方
への透過の両方の透過とも、２色性色素分子が光を吸収
しやすい方向に光の偏光方向を向けている。この結果、
電圧印加に対する応答速度を高めたうえで、黒（暗）表
示の輝度を低下させることができる。

【００４７】一方、電極３、３’に電圧を印加すると図
１（ｂ）に示すように液晶分子５および２色性色素分子
６は基板２、２’面に対し垂直方向に配向するので、２
色性色素分子６による光の吸収は生じない。したがっ
て、光の吸収はなく液晶層１５および複屈折層８を透過
し、反射層１０で反射され、再度、複屈折層８を経て液
晶層１５に入射される。このときもまた、２色性色素は
いかなる偏光方向の光に対しても吸収を示さないので、
入射光１は原理的には全く減衰することなく液晶層１５
の背後から液晶層１５の前方へと透過して、白（明）状
態となる。

【００４８】白状態と黒状態の反射率（各状態において
液晶を後方から前方へ透過する光の光量と入射光の光量
との比）の比であるコントラスト比は、一定以上高くな
いと液晶表示の視認性を低下させる。上記のように黒状
態の反射率を低くできれば、白状態の反射率はもともと
高いので、高いコントラスト比を得ることが可能とな
る。

【００４９】（実施の形態２）図２は、実施の形態２に
おける反射型液晶表示装置を示す図である。図２（ａ）
は電圧無印加の状態を、また図２（ｂ）は電圧印加の状
態を示す。図２に示す反射型液晶表示装置では、液晶層
１５の前方に配置する基板２、透明電極３および配向層
４の観察者がわからの順序は、実施の形態１の場合と同
じである。しかしながら、液晶層１５の後方では、配向
層４’、透明電極３’、複屈折層８、反射層１０および
基板２’の順に配置される。すなわち、実施の形態１で
は、後方の基板２’の後方に複屈折層と反射層を配置す
るが、実施の形態２では、透明電極３’と基板２’の間
に、複屈折層８と反射層１０を配置する。

【００５０】上記の実施の形態２における構成において
は、光の偏光状態およびその強度は実施の形態１と大き
く変わることはない。しかし、反射層１０と液晶層１５
とが離れていることに起因する、斜め方向から観察する
とき生じる視差が小さくなり、表示品質が向上する。し
たがって、コントラスト比および電圧印加の応答速度を
高めたうえで、表示品位を向上させることが可能とな
る。

【００５１】なお、上記における後方の基板２’は、光
の透過および反射には関与しないので、実施の形態１の
場合と相違して、透明である必要はない。

【００５２】次に、ネマチック液晶および２色性色素の
材料特性について説明する。液晶の誘電率異方性Δε
は、１≦｜Δε｜≦１５の範囲、すなわち、Δεが負の
場合には、−１５≦Δε≦−１、また、Δεが正の場合
には、１≦Δε≦１５、であることが望ましい。｜Δε
｜が１未満のときは、電界に対する応答性が低いため、
駆動に高い電圧を必要とする。また｜Δε｜が１５を超
えるときは、液晶の分極が大きいため、イオン性不純物
等の不純物を包含しやすく、その結果、液晶の劣化が生
じやすい。

【００５３】また、２色性色素の２色性比は５以上であ
ることが望ましい。２色性比が５未満のときは、黒状態
での輝度が高くなり、コントラスト比が小さくなる。

【００５４】また、２色性色素の液晶層中の濃度は、
０．２％〜１５％が望ましい。２色性色素濃度が０．２
％未満のときは、吸光係数が小さくなり、十分なコント
ラスト比が得られないことがあり、また１５％を超える
とき、液晶中に２色性色素が析出したり、比抵抗低下の
原因となる。

【００５５】

【実施例】次に、上記の構成を有する反射型液晶表示装
置を実際に作製した実施例について説明する。

【００５６】（実施例１）使用した液晶は、誘電率異方
性Δε＝＋１０、２色性比＝１０、らせんピッチ＝１４
μｍ、２色性色素濃度＝５％とした。また、上下の配向
層のラビング方向を平行とし、液晶の配向を１８０°捩
じれとした。また、背面側に反射層を有する（Δｎ・
ｄ）が１００ｎｍの複屈折層（４分の１波長層）を液晶
層の背面側に配し、その進相軸を液晶の配向方向に対し
４５°の角度になるように貼付した。

【００５７】この反射型液晶表示装置の電圧無印加時の
反射率は２．３％であり、また電圧を７ボルト印加した
ときの反射率は５５％であった。したがって、コントラ
スト比は２３．９となり、良好な表示特性を得ることが
できた。

【００５８】上記の本発明の実施例１によれば、液晶を
１８０°捩じれとしていることにより、電圧無印加時の
状態で全方向に偏光を有する光を吸収することができ
る。また、４分の１波長層の進相軸に対し４５°方向の
偏光を有する光に対して、反射層で反射し、４分の１波
長層を透過後は直線偏光の偏光方向が９０°回転する。
この方向の直線偏光は２色性色素分子により再度吸収さ
れるため、黒状態における黒輝度が低くなる。さらに、
電圧印加時には原理的には入射光がロスなく反射され、
さらに出射されるので、白状態における白輝度が高く、
したがって、コントラスト比が高くかつ光の利用効率が
高い反射型液晶表示装置を得ることができる。

【００５９】（実施例２）２枚のガラス基板２、２’の
上に設けた透明電極３、３’の上に可溶性ポリイミドか
らなる溶液を塗布し、８０℃で１０分間乾燥した後、２
００℃で１時間焼成した。この膜に対してラビング処理
し、ラビング処理方向が平行配向になるように配向層
４、４’を形成した後、２枚の基板を一定間隔離して貼
り合わせた。この２枚の基板間の間隙にＧＨ液晶を含む
液晶を注入し、液晶パネルとした。ここで用いた液晶は
誘電率異方性＝＋８．０、２色性比＝８、らせんピッチ
＝１４μｍ、色素濃度４．２％であり、パネル間隙は約
７μｍであった。このとき液晶は２枚の基板間で安定し
た１８０°捩じれ配向を示した。このパネルの後方に
（Δｎ・ｄ）の値が１２０ｎｍの複屈折層（４分の１波
長層）を、その進相軸が配向層のラビング方向と４５°
の角度をなすように貼付した。さらにこの複屈折層の背
面にアルミニウム蒸着膜からなる反射層１０を貼付し、
反射型液晶表示装置を形成した。

【００６０】このようにして作製した反射型液晶表示装
置の電圧無印加時の可視光の反射率は４．０％であり、
また、電圧７．３ボルト印加したときの反射率は５０％
であった。したがって、コントラスト比は１２．５と高
く、コントラスト比、反射率とも良好な表示を得ること
ができた。

【００６１】（比較例１）実施の形態２と同様の方法に
より、２枚の基板を備えるセルを作製し、実施の形態２
と同一の液晶を注入した。ただし、本比較例においては
基板の重ね合わせにおいて、各々の配向方向が平行とな
るように組合されており、また液晶中にはカイラル材等
の光学活性化化合物を添加せず、らせん構造は示さない
ようにした。このようなセル内において液晶材料は捩じ
れ配向とはならず良好な平行配向となった。

【００６２】このセルの背面側に実施例２と同様の複屈
折層、反射層を貼付し、反射型液晶表示装置を得た。こ
のようにして形成された反射型液晶表示装置の電圧無印
加時の可視光の反射率は１２．８％であり、また、電圧
を７．３ボルト印加したときの反射率は４８％であっ
た。したがって、コントラスト比は３．８と低い値とな
った。この反射型液晶表示装置は反射率が高く光の利用
効率は良好であったが、コントラスト比が低く良好な表
示を得ることができなかった。また、電圧印加有無の間
の応答速度も小さかった。

【００６３】（比較例２）実施例２と同様の方法によ
り、２枚の基板を備えるセルを作製し、実施の形態２と
同一の液晶を注入した。ただし本比較例においては基板
の重ね合わせにおいて配向方向が９０°の角度をなすよ
うに組合されており、また液晶中にはカイラル材を添加
せずらせん構造は示さないようにした。このようなセル
内において液晶は９０°捩じれた、いわゆるＴＮ配向と
なった。

【００６４】このセルの背面側に実施例２と同様の複屈
折層、反射層を貼付し、反射型液晶表示装置を得た。こ
のようにして形成された反射型液晶表示装置の電圧無印
加時の可視光の反射率は１３．１％であり、また電圧を
６．８ボルト印加したときの反射率は４７％であり、し
たがって、コントラスト比は３．６と低い値となった。
この反射型液晶表示装置は反射率が高く、光の利用効率
は良好であったが、コントラスト比が低く良好な表示を
得ることはできなかった。

【００６５】（実施例３）前方に配置するガラス基板４
の上に透明電極３を設け、その透明電極３の上に、実施
例２と同一の溶液を塗布し、乾燥、焼成の後、ラビング
処理を行ない配向層４を形成した。後方に配置するガラ
ス基板２’の表面にアルミニウムを蒸着し反射層１０を
形成し、その上に高分子液晶からなる光学的異方性を有
する膜を成膜した。この膜の屈折率異方性（Δｎ）は
０．０５、また、膜厚（ｄ）は２．３５μｍであり、し
たがって、この複屈折層の（Δｎ・ｄ）の値は１１８ｎ
ｍであった。この複屈折層８の上に上記と同じ方法で配
向層４’を形成した。この配向層４’におけるラビング
処理方向は、複屈折層（４分の１波長層）の進相軸方向
と４５°の角度をなす方向とした。また、セルギャップ
は約７μｍとした。さらにこのセルに実施例１と同一の
液晶を注入し、反射型液晶表示装置を得た。すなわち、
この反射型液晶表示装置は実施の形態２と同じタイプ
の、反射層１０と液晶層１５とが近接している装置であ
る。

【００６６】このようにして作製した反射型液晶表示装
置の電圧無印加時の可視光の反射率は２．８％であり、
また、電圧を６．９ボルト印加したときの反射率は５３
％であり、したがって、コントラスト比は１８．９と高
い値が得られた。この液晶表示装置はコントラスト比が
高くかつ十分な反射率が得られるばかりでなく斜め方向
から観察するときの視差もなく良好な表示を得ることが
できた。

【００６７】（実施例４）実施例１と同様に作製した液
晶セルに、実施例１と同一の液晶を注入し、さらに複屈
折層、反射層の貼付も実施例１と同様に行ない、反射型
液晶表示装置を得た。ただし本実施例においては、複屈
折層の進相軸とラビング方向とは５０°の角度をなすよ
うにした。

【００６８】このようにして作製した反射型液晶表示装
置の電圧無印加時の可視光の反射率は３．４％であり、
また、電圧を７ボルト印加したときの反射率が５２％で
あった。したがって、コントラスト比は１５．３と高く
良好な表示を得ることができた。

【００６９】（比較例３）実施例４と同様に作製した液
晶セルに実施例４と同一の液晶を注入し、さらに複屈折
層、反射層の貼付も実施例４と同様に行ない、反射型液
晶表示装置を得た。ただし、本比較例においては、複屈
折層の進相軸とラビング方向とが７０°の角度をなすよ
うにした。

【００７０】このようにして作製した反射型液晶表示装
置の電圧無印加時の可視光の反射率は９．５％であり、
また、電圧を７ボルト印加したときの反射率は４０％で
あった。したがって、コントラスト比は４．２と低い値
となった。さらに本比較例により作製した反射型液晶表
示装置は、その表示に着色が大きく付き、良好な表示を
得ることができなかった。

【００７１】（実施例５）ガラス基板２、２’の上に設
けた透明電極３、３’の上に、可溶性ポリイミドからな
る垂直配向用の溶液を塗布し、８０℃で１０分間乾燥し
た後、２００℃で１時間焼成し、配向層４、４’を形成
した。この２枚の基板を対向させて組合せ、その間隙に
液晶を注入し、液晶パネルとした。ここで用いた液晶
は、誘電率異方性（Δε）＝−４．５、２色性比＝８、
らせんピッチ１４μｍ、２色性色素濃度４．２％であ
り、パネル間隙は約７μｍであった。このパネルの背面
側に（Δｎ・ｄ）の値が１２０ｎｍの複屈折層を貼付し
た。さらにこの複屈折層の背面側にアルミニウム蒸着膜
からなる反射層を貼付し、反射型液晶表示装置を作製し
た。

【００７２】このようにして作製した反射型液晶表示装
置の電圧無印加時の可視光の反射率は５０％であり、ま
た、電圧を７ボルト印加したときの反射率は４％であっ
た。したがって、コントラスト比は１２．５となり、コ
ントラスト比、反射率とも良好な表示を得ることができ
た。

【００７３】（比較例４）実施例５と同様にして作製し
た液晶セルに、実施例５と同一の液晶を注入し、さらに
複屈折層、反射層の貼付も実施例５と同様に行ない、反
射型液晶表示装置を得た。ただし、本実施例においては
液晶に捩じれ配向をさせず、また液晶のらせんピッチは
１０ミクロンとなるように電液晶材料中に添加するカイ
ラル材料の添加量を調整した。このようにして作製した
反射型液晶表示装置の電圧無印加時の可視光の反射率は
４０％、電圧を７ボルト印加したときの反射率は１２．
５％であった。したがって、コントラスト比３．２と低
い値となった。

【００７４】（比較例５）実施例５と同様にして作製し
た液晶セルに、実施例５と同一の液晶を注入し、さらに
複屈折層、反射層の貼付も実施例５と同様に行ない反射
型液晶表示装置を得た。ただし、本実施例においては液
晶に捩じれ配向をさせず、また液晶のらせんピッチは３
２μｍとなるように液晶材料中に添加するカイラル材料
を調整した。

【００７５】このようにして作製した反射型液晶表示装
置の電圧無印加時の可視光の反射率は４３％であり、ま
た、電圧を７ボルト印加したときの反射率は１４．２％
であった。したがって、コントラスト比は３％と低い値
となった。

【００７６】実施例１〜５、および比較例１〜５におけ
る反射型液晶表示装置の構成および各装置についてのコ
ントラスト比試験結果を表１にまとめて示す。

【００７７】

【表１】

【００７８】本発明の反射型液晶表示装置においては、
液晶分子の配向における捩じれ角は１５０°〜２１０°
の範囲であることが好ましい。この範囲外の比較例１お
よび２の場合、コントラスト比が低下し、視認性が低下
する。

【００７９】また基板上の配向層４、４’のラビング方
向と複屈折層の進相軸のなす角度は３０°〜６０°の範
囲であることが望ましい。この範囲外の比較例２、３の
場合、光が反射層で反射された後の復路における偏光方
向を往路の偏光方向から９０°回転させることができ
ず、コントラスト比、反射率が低下し、良好な表示を得
ることはできない。

【００８０】また、液晶材料のらせんピッチの値はセル
ギャップの１．５倍〜４倍が好ましい。この範囲外の比
較例４、５（誘電率異方性が負）の場合、コントラスト
比が低く、良好な表示を得ることができない。

【００８１】これらに対して、本発明の実施例１〜５に
おいては、本発明の要件を満たし、その結果、いずれに
おいても良好なコントラスト比を示すことが判明した。

【００８２】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。

【００８３】

【発明の効果】本発明によれば、偏光板を用いずに、複
屈折層と反射層を用い、ＧＨ液晶を含む液晶を捩じれ配
向させることにより、高コントラスト比を確保しながら
高速応答する反射型液晶表示装置を提供することが可能
となる。さらに、液晶を１５０°〜２１０°捩じれ配向
させ、（Δｎ・ｄ）の値が８０ｎｍ〜２００ｎｍの複屈
折層と組合せて用い、かつ液晶配向のためのラビング方
向と複屈折層の進相軸のなす角度を３０°〜６０°とす
ることにより、高輝度、かつ高コントラスト比の反射型
液晶表示装置を提供することができる。また、複屈折層
と反射層とを後方の基板と液晶層の間に配置することに
より、視差のない良好な表示とすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１における反射型液晶表
示装置の構成断面図である。

【図２】 本発明の実施の形態２における反射型液晶表
示装置の構成断面図である。

【図３】 従来の反射型液晶表示装置の構成断面図であ
る。

【図４】 従来の他の反射型液晶表示装置の構成断面図
である。

【符号の説明】

１ 入射光、２、２’ ガラス基板、３、３’ 電極、
４、４’ 配向層、５液晶分子、６ ２色性色素分子、
７ セルを透過した入射光、８ 複屈折層、１０ 反射
層、１５ 液晶層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H090 JB02 JB07 JB12 JB13 KA05 KA06 KA08 KA12 LA05 LA08 MA02 MB01 2H091 FA12Z FA16Z FB08 FD06 FD13 GA06 HA07 HA08 HA10 JA01 KA02 KA03 KA04 KA10 LA17 LA19

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶の前方から光が入射され、液晶を透
   過後に液晶の後方で反射されて液晶の後方から前方へと
   液晶を透過する光の多少により表示が形成される反射型
   液晶表示装置であって、 対向する１対の基板と、 前記１対の基板の間に少なくとも透明電極と配向層とを
   介して挟持される、２色性色素とネマチック液晶とを含
   む液晶層と、 前記液晶層の後方に配置された複屈折層と、 前記複屈折層の後方に配置された反射層とを備え、 前記液晶層に含まれる前記ネマチック液晶分子は、前記
   電極面に平行で、かつ前記配向層の間において捩じれ配
   向している反射型液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記ネマチック液晶分子が捩じれ配向す
   る捩じれ角度が１５０°〜２１０°である、請求項１に
   記載の反射型液晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記複屈折層および反射層が、前記液晶
   層と前記一対の基板のうちの後方の基板との間に、配置
   されている、請求項１または２のいずれかに記載の反射
   型液晶表示装置。
4. 【請求項４】 前記複屈折層および反射層が、前記一対
   の基板のうちの後方の基板の後方に配置されている、請
   求項１または２のいずれかに記載の反射型液晶表示装
   置。
5. 【請求項５】 前記液晶は負の誘電率異方性を有し、電
   圧印加時において、前記液晶層に含まれる前記ネマチッ
   ク液晶分子が前記電極面に平行で、かつ前記配向層の間
   において捩じれ配向している、請求項１〜４のいずれか
   に記載の反射型液晶表示装置。
6. 【請求項６】 前記複屈折層を通過する常光線および異
   常光線に対する屈折率の差Δｎと、前記複屈折層の厚さ
   ｄとの積（Δｎ・ｄ）の値が８０ｎｍ〜２００ｎｍであ
   る、請求項１〜５のいずれかに記載の反射型液晶表示装
   置。
7. 【請求項７】 前記ネマチック液晶分子の一方の基板上
   での配向方向と複屈折層の進相軸とのなす角度が３０°
   〜６０°である、請求項１〜６のいずれかに記載の反射
   型液晶表示装置。
8. 【請求項８】 前記２色性色素およびネマチック液晶の
   混合物中の分子が液晶層の厚さの１．５倍〜４倍のらせ
   んピッチを有する、請求項１〜７のいずれかに記載の反
   射型液晶表示装置。