JP2000267091A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】反射型液晶表示装置でありながら、高いコント
ラスト比の得られる液晶表示装置を提供する。 【解決手段】液晶層10と、液晶層10を上下から挟む
上側および下側基板11、12と、液晶層10の上側か
ら透過してきた光を液晶層10に向かって反射する反射
板21と、液晶層10に向かって光を照射するための発
光素子層31とを有する。発光素子層31は、液晶層1
0よりも上側に、液晶層10の表示部分を覆うように配
置され、発光素子層31は、上側に向かって発光した光
を液晶層10に向かって偏向するための反射層22を備
えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に関
し、特に、消費電力が低く、薄型軽量な反射型液晶表示
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】多機能な電子機器の操作を円滑にする為
に、インターフェイスの重要性が増している。薄型、軽
量、低消費電力を特徴とする液晶表示装置は、電子機器
の形態を大きく変更することなしに搭載可能であるた
め、これらのインターフェイスに最適である。
【0003】近年、低消費電力を実現するため、従来よ
り反射型カラー表示液晶装置が市販されている。反射型
カラー液晶表示装置は、外部から入射する光を反射して
表示しているため、低消費電力が期待できる。しかし、
晴天時の屋外等の明るい環境下では良好な表示が得られ
るものの、照明の弱い屋内等の暗い環境下では表示が認
識しにくくなり、視認性が低下するという問題がある。
具体的には、反射型カラー液晶表示装置には、偏光板を
1枚用いた単偏光板型、2色性色素を添加した液晶層を
用いたゲストホスト型等があるが、いずれもその反射率
とコントラスト比はカラーコピー等の印刷物に比べて低
いため、暗い環境下では視認性が低下しやすい。仮に、
印刷物と同等、あるいはそれ以上の反射率とコントラス
ト比を有する反射型カラー液晶表示装置が実現したとし
ても、より暗い環境下において視認性が低下することは
避けられない。
【0004】そのため、暗い環境下での視認性を向上す
るために、反射型カラー液晶表示装置には補助光源が必
須となる。従来の反射型カラー液晶表示装置には、フロ
ントライトと呼ばれる補助光源が備えられている。液晶
層を保持する基板を、使用者に近い順に第一の基板、第
二の基板とすると、フロントライトは第一の基板の上方
(使用者側)に備えられており、蛍光ランプと導光板か
ら構成されている。導光板は、空気よりも屈折率の大き
な材料からなり、第一の基板の全面を覆うように配置さ
れている。導光板の下面は、第一の基板に平行であるの
に対して、導光板の上面は傾いており、空気との界面を
形成している。蛍光ランプは、導光板の側面に配置さ
れ、ここで発生した光は導光板に入射する。導光板に入
射した光のうち、導光板の下面と平行に伝播する成分は
導光板の上面に達し、導光板と空気との屈折率差によ
り、第一の基板の方向に反射されて液晶表示部分を照明
する。
【0005】また、従来の反射型カラー液晶表示装置で
は、透過型カラー液晶表示装置と同様にカラーフィルタ
を用いてカラー表示を行う構成が知られている。この場
合、補助光源を使用しない場合における輝度を向上する
ために、反射型カラー液晶表示装置では、カラーフィル
タとして淡色カラーフィルタが用いられている。
【0006】上述のフロントライトについては、例えば
特開平10−268308号公報や特開平10−268
306号公報に記載されている。
【0007】また、特開平10−213799号公報に
は、液晶表示装置の全面を覆うように平面状の補助光源
を備えた液晶表示装置が開示されている。この補助光源
は、透明な光源であり、例として電極に透明電極を用い
たエレクトロルミネッセンス素子が開示されている。こ
の補助光源は、第一の基板の全面を覆うように配置され
ており、発光した光が液晶表示部分を直接照明する。ま
た、外部からの光は、補助光源の電極や発光層を透過し
て表示部分に到達する構成である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来のフロントライト
の導光体は3mm以上の厚さがあるため、反射型カラー
液晶表示装置の薄型軽量という特徴を損なう。また、フ
ロントライトの導光体の上面は、外部から入射した光を
反射するため、コントラスト比が低下するという問題も
ある。これにタッチパネルを組合わせた液晶表示装置を
作製しようとすると、空気との界面の数が更に増えるた
め、コントラスト比が更に低下する。
【0009】また、フロントライトでは、蛍光ランプの
光が導光板の下面に平行に伝播すれば理想的であるが、
実際にはそのように伝播しない成分も存在する。また、
導光板上面における光反射は、導光板と空気との屈折率
差を利用しているため反射率が低い。そのため、フロン
トライトの光利用効率は高くなく、充分な明るさを得る
ためには蛍光ランプの輝度を増大しなければならない。
フロントライトの使用は、暗い環境下に限定されている
ものの、その蛍光ランプの輝度を増大させるために消費
電力が増大すれば、反射型カラー液晶表示装置の低消費
電力という特徴が損なわれる。
【0010】一方、特開平10−213799号公報に
記載されている液晶表示装置の全面を覆う平面状の補助
光源は、液晶層側だけではなく、使用者の側にも発光す
る。そのため、使用者の側に直接向かう光は液晶表示装
置により変調されないため、コントラスト比が低下す
る。
【0011】この様に、従来の補助光源は、反射型カラ
ー液晶表示装置の薄型軽量、低消費電力という特徴を損
なう上に、コントラスト比を低下させるという問題があ
った。
【0012】また、反射型カラー液晶表示装置は、上述
のように淡色カラーフィルタを用いる必要があるが、淡
色カラーフィルタは、色素量が通常よりも少ないカラー
フィルタであるため、透過型カラー液晶表示装置用のカ
ラーフィルタよりも透過率が高い代わりに、色純度が低
い。
【0013】一般的に、カラーフィルタを用いた反射型
カラー液晶表示装置の場合、表示色の色純度は、カラー
フィルタの透過スペクトルの二乗と光源光の発光スペク
トルとの積で決定される。よって、反射型カラー液晶表
示装置は、淡色カラーフィルタを用いるため、光源光が
白色光の場合には、色純度は透過型カラー液晶表示装置
に比べて著しく低くなる。反射型カラー液晶表示装置は
補助光源を点燈しない場合には、周囲から入射する外光
が光源であり、その多くは白色光のため表示色の色純度
は低かった。また、従来のフロントライトは、白色光で
あるため、補助光源を点燈した場合にも色純度は低かっ
た。
【0014】本発明は、反射型液晶表示装置でありなが
ら、高いコントラスト比の得られる液晶表示装置を提供
することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、以下のような液晶表示装置が提供
される。
【0016】すなわち、液晶層と、前記液晶層を上下か
ら挟む上側および下側基板と、前記液晶層の上側から透
過してきた光を前記液晶層に向かって反射するために、
前記液晶層よりも下側に配置された反射板と、前記液晶
層に向かって光を照射するための発光素子層とを有し、
前記発光素子層は、前記液晶層よりも上側に、前記液晶
層の表示部分を覆うように配置され、前記発光素子層
は、上側に向かって発光した光を前記液晶層に向かって
偏向するための反射層を備えていることを特徴とする液
晶表示装置である。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態について、
図面を用いて説明する。
【0018】まず、本発明の一実施の形態の反射型液晶
表示装置の構成を図1を用いて説明する。
【0019】本実施の形態の反射型液晶表示装置は、図
1のように、第一の基板11と第二の基板12との間に
液晶層10を保持している。第二の基板12は、液晶層
10に近接する側に反射板と電極とを兼用する反射電極
21と、反射電極21に電圧を供給するアクティブ素子
46を備えている。第一の基板11は、液晶層10に近
接する側に平面光源31を備えている。
【0020】平面光源31は、積層構造を有し、積層さ
れた層のうちの一部の層(層35、22)は不透明であ
り、不透明な層35、22は、表示部分の全面を覆わず
にその一部分のみを覆う。図1の構成では、層35、2
2は、図3のように反射電極21が存在しない部分を中
心にマトリクス状に配置されている。これにより、平面
光源31の不透明な層35、22はブラックマトリクス
を兼用する。不透明な層35、22の形状は、マトリク
ス状以外にも、例えばストライプ状や櫛歯状の形状であ
ってもよい。
【0021】平面光源31は、対向する第二の基板12
の側に光を発し、第一の基板11側に発せられた光は、
層22により反射されることにより、第二の基板12の
側に進行する。よって、平面光源31から発せられた光
は、そのほとんどが液晶層10を透過し、平面光源31
からの光が使用者に直接出射されない構成である。
【0022】第一の基板11に近接する側の層35は、
低反射率の反射防止層であり、外部からの光が、層22
の上面で反射されて使用者に向かうのを防止している。
その理由は、この反射光が、液晶層10を透過していな
い光であるので、コントラスト比を低下させるためであ
る。
【0023】平面光源31は、積層構造を有し、そのう
ち発光する層31は、前記の不透明な層35、22より
も第二の基板12に近接する側に配置する。平面光源3
1は、例えばエレクトロルミネッセンス(EL)素子の
構成にすることができる。EL素子にする場合には、基
板11に近接する側より、各層を反射防止層35、第一
の光源電極22、第一の誘電体層24、発光層131、
第二の光源電極23を順次積層し、第一の光源電極22
を金属電極とし、第二の光源電極23を金属酸化物など
の透明な電極とする。この構成では、発光層131のう
ち第一の光源電極23の下部の部分のみが発光するた
め、第一の光源電極23とほぼ同形状のマトリクス状の
平面光源31が得られる。発光した光のうち使用者側
(基板11側)に出射された光は、第一の光源電極23
で反射されて基板12側に向かうため、使用者側に液晶
層10を通過していない光は、到達しない。
【0024】平面光源31と液晶層10の間には絶縁層
41を配置する。この絶縁層41には、単なる絶縁層で
はなく、平面光源31からの光を散乱させるための微粒
子を含む透明樹脂からなるようにすることができる。
【0025】平面光源31は、図10〜図13、図2
3、図26、図27〜30のように、第一の基板11の
基板平面に対して傾くように配置し、第一の基板11の
法線方向に対して傾いた方向に主に光を発するようにす
ることができる。平面光源31を傾けるためには、例え
ば、第一の基板上に傾斜を有するマトリクス状、ストラ
イプ状または櫛歯状の構造を形成し、その傾斜面に平面
光源を形成する構成とする。傾斜を有する構造を形成す
るためには、例えば窒化ケイ素膜を選択率の低いエッチ
ング液でエッチングする方法を用いることができる。
【0026】平面光源31は、有色光を発するものであ
ってもよく、あるいはまた白色光源であっても良い。有
色光を発する平面光源31の場合には、図23のよう
に、平面光源31と液晶層10との間に、B(青)G
(緑)R(赤)のカラーフィルタ51、52、53を配
置する構成とし、平面光源31の発光層26を構成する
発光種を、この平面光源31に近接するカラーフィルタ
51、52、53の色に対応するようにすることができ
る。即ち、緑のカラーフィルタ52に近接する平面光源
31の発光層26には、主に緑色の光を発する発光種を
入れる。青、赤のカラーフィルタ53、52についても
同様にする。この時、図23のように平面光源31の傾
きを利用することにより、平面光源31の光を主に対応
するカラーフィルタの方向に選択的に照射することが可
能になる。
【0027】反射電極21は、表面が鏡面となって使用
者の背景が写り込むのを防ぐために、表面に凹凸を有す
る形状にすることが望ましい。このとき、図27のよう
に反射電極21の凹凸面の法線が近接する平面光源31
の方向に傾くように形成するようにすることができる。
さらには、凹凸面の法線が主に近接する平面光源の方向
と基板法線方向を二等分するように形成することができ
る。
【0028】カラーフィルタを用いる場合には、凹凸面
の法線がカラーフィルタに対応する平面光源の方向に傾
くように形成すればよい。さらには、凹凸面の法線が主
にカラーフィルタに対応する平面光源の方向と基板法線
方向を二等分するように形成すればよい。
【0029】このように、本実施の形態の反射型液晶表
示装置では、基板11と液晶層10の間に平面光源を配
置したことにより、従来のフロントライトように導光に
伴う光の損失が生じないため、光利用効率の高い補助光
源が得られる。これにより、補助光源利用時の消費電力
を低減できる。また、従来3mm以上あった補助光源の
厚さを100μm程度にできるため、薄型軽量となる。
【0030】また、平面光源31に例えば有機EL素子
を用いた場合には、第一の光源電極22を金属電極に
し、第二の光源電極23を金属酸化物などの透明な電極
にすることにより、基板11側に出射された光は、光源
用電極22で反射され、対向する第二の基板12の方向
に向かう。一方、平面光源31から基板12側に発せら
れた光は、そのまま基板12側に向かうため、これによ
り、平面光源31は、主に基板12側に光を発すること
ができる。これを第二の基板12上の反射電極21で反
射すれば、外部から入射する光を反射する場合と同様
に、平面光源31を発した光は液晶層10を二回通過し
て使用者に到達する。
【0031】平面光源31を構成する各層のうち不透明
な層35、25を液晶層1の表示画素(反射電極21の
形状に対応)の間隙に対向するように配置しているた
め、平面光源31を液晶層10と第一の基板の間に配置
しても高い開口率が得られ、平面光源31を点燈せずに
明るい環境下で液晶表示装置を使用する場合にも高い輝
度が得られる。
【0032】また、平面光源31の発光層131の発光
する部分は、上述のように第一の光源電極22の形状に
対応するため、発光部は、画素の大きさに対して小さ
く、かつ画素の間隙に対向するように分布する。例え
ば、一つの画素(反射電極の外形)の大きさを85μm
×285μmにした場合、発光部の幅(第一の光源電極
22の幅)は、約15μmにできる。よって、平面光源
31を液晶層10から充分に離し、かつ平面光源31を
発した光が反射電極21に到達するまでの間に、これを
充分に散乱すれば、画素のより広い部分を照明すること
ができる。例えば、平面光源31と液晶層10の間に絶
縁層42を配置し、この絶縁層42を単なる絶縁層では
なく光を散乱させるための微粒子を含む透明樹脂により
構成した場合、平面光源31の光は絶縁層42により広
く散乱されるため、液晶層10の表示画素のより広い部
分を照明することができる。
【0033】平面光源31を第一の基板11の主平面に
対して傾くように配置し、第一の基板11の法線方向に
対して傾いた方向に主に発光するようにした場合にも、
液晶層10の画素のより広い部分を照明できるようにな
る。
【0034】また、平面光源31に有機EL素子を用い
た場合には、第一の光源電極22と第二の光源電極23
との間に5V程度の電圧を印加することにより発光させ
ることができる。平面光源31に無機EL素子を用いた
場合には、第一の光源電極22と第二の光源電極23と
の間に100V程度の電圧を印加することにより発光さ
せることができる。平面光源31と液晶層10とを充分
に絶縁することにより、平面光源31で生じる電界が液
晶層10に影響を及ぼさないようにすることができる。
前述のように平面光源31と液晶層10の間に絶縁層4
2を配置することにより、平面光源31で生じる電界を
遮断することができる。
【0035】平面光源31を有色光源として、平面光源
31と液晶層10との間にカラーフィルタを配置し、平
面光源31の発光層を構成する発光種を近接するカラー
フィルタの色に対応させる構成とした場合には、カラー
フィルタによる平面光源31の出射光の光吸収率を低減
でき、光の利用効率を増大できる。
【0036】従来技術でも述べたように、カラーフィル
タを用いた反射型カラー液晶表示装置の場合、表示色の
色純度は、光源光の発光スペクトルとカラーフィルタの
透過スペクトルの二乗の積で決定される。よって、平面
光源31を色純度の高い有色光源とすれば、平面光源点
燈時の色純度は白色光源を用いた場合に比べて著しく向
上し、透過型カラー液晶表示装置に近い色純度が得られ
る。
【0037】平面光源を色純度の高い有色光源とした場
合にも、平面光源31を第一の基板11の主平面に対し
て傾けることは有効である。これにより、対応する色の
カラーフィルタの方向に、光を選択的に向かうようにで
きるため、平面光源31点燈時の色純度をさらに向上で
きる。
【0038】使用者は、通常液晶表示装置を基板11の
法線方向から観察するが、本実施の形態の液晶表示装置
の場合、平面光源31は基板11の法線に対して斜めの
方向から反射電極21に対して光を照射する。そこで、
反射電極21の反射面に凹凸を形成し、その凹凸の形状
を制御することにより、使用者が観察する基板法線方向
により多くの平面光源光を反射できる。凹凸面の法線が
近接する平面光源31の方向に傾くように形成すること
により、基板11の法線方向に多くの平面光源光を反射
できる。さらに、凹凸面の法線が、主に近接する平面光
源31の方向と基板11の法線方向を二等分するように
形成すれば、最も理想的である。この場合、平面光源光
31は基板11の法線方向に正反射されるため、基板1
1の法線方向に最も多くの平面光源31の光を反射でき
る。
【0039】平面光源31を色純度の高い有色光源とし
た場合にも、反射電極21の反射面に凹凸を形成するこ
とは有効である。この場合、対応するカラーフィルタを
透過してきた光を、使用者が観察する基板法線方向に反
射するように凹凸の形状を設計しておくことにより、平
面光源点燈時の色純度をさらに向上できる。
【0040】以下、本発明の実施の形態の内容を、図面
を用いてより具体的に説明する。
【0041】「実施の形態1」本発明の第1の実施の形
態の液晶表示装置を図1を用いて説明する。
【0042】本実施の形態の液晶表示装置は、図1のよ
うに一対の基板11、12を備えている。
【0043】一対の基板11、12のうち、第一の基板
11は、ホウケイサンガラス製であり、厚さは0.7m
mである。基板11の液晶層10に近接する側の面に
は、平面光源31、第一の絶縁層42、共通電極20、
第一の配向膜15が順次積層されている。一方、第二の
基板12は、第一の基板11と同じ材質と厚さであり、
第二の基板12上には、反射電極21、アクティブ素子
46等が搭載されている。
【0044】平面光源31は、積層構造を有し、第一の
基板11に近接する側より順に反射防止層35、第一の
光源用電極22、第一の誘電体層24、発光層131、
第二の光源用電極23が積層された構成である。反射防
止層35は、酸化アルミからなり、その層厚は0.2μ
mである。第一の光源用電極22は、アルミからなり、
その層厚は1.0μmである。なお、反射防止層35を
酸化クロムで形成し、第一の光源用電極22をクロムで
形成してもよい。また、反射防止層35は、金属酸化物
または顔料などの光吸収体で形成してもよく、第一の光
源用電極22は、他の金属で形成してもよい。
【0045】平面光源31を構成する各層のうち、反射
防止層35と第一の光源用電極22は可視光を通さない
が、第一の誘電体層24、発光層131、第二の電極2
3は可視光に対して透明である。また、第一の光源用電
極22の形状は、基板11の法線方向から見て二組のス
トライプが直交したマトリクス状の形状である。第一の
光源用電極22のストライプの幅は35μmであり、ス
トライプとストライプの間の部分の幅は265μmであ
る。反射防止層35は、基板11の法線方向から見て、
第一の光源用電極22と同形状であり、第一の光源用電
極22と重なり合うように配置されている。
【0046】発光層131は、蛍光体粉末を含む有機バ
インダからなり、その層厚は50μmである。蛍光体粉
末は、本実施の形態ではMnを添加したZnSの粉末を
用い、その粒径は約5μmから20μmの範囲内に分布
している。有機バインダには、シアノエチルセルロース
を用いた。
【0047】第一の誘電体層24は、SiO2からな
り、その層厚は10μmとした。第一の誘電体層24
は、SiO2以外に、Y23、Al23、Ta25、S
34で形成しても良く、あるいはBaTiO3やPb
TiO3などの強誘電体で形成しても良い。
【0048】第二の光源用電極23は、ITO製であ
り、その層厚は0.2μmである。
【0049】図2に、第一の基板11の端部における、
第一の光源用電極22と発光層131、第一の誘電体層
24と、第二の光源用電極23の形状ならびに配置を示
す。第一の光源用電極22の露出部分と第二の光源用電
極23と共通電極20の露出部分は、何れも液晶層10
を封じるシール部81の外側にある。しかも、これら三
者は、互いに充分に離れているため、短絡を防止しなが
ら第一の光源用電極22と第二の光源用電極23間に電
界を印加することができる。本実施の形態の光源31の
構成の場合、第一の光源用電極22と第二の光源用電極
23間に、実効電圧が100V程度の交流電界を印加す
れば、波長が500nmから650nmの範囲の光を発
することができる。
【0050】第一の絶縁層42には、アクリル系の有機
高分子膜を用い、その厚さは約100μmである。共通
電極20はITO製であり、層厚は0.2μmである。
また、第一の配向膜15には日産化学製のポリイミド系
有機高分子膜を用いた。
【0051】第二の基板12上の反射電極21は、Al
製であり、層厚は2000Åである。アクティブ素子4
6は、逆スタガ型の薄膜トランジスタである。反射電極
21は、基板11側から液晶10を透過してきた光を反
射する反射板として機能と、共通電極20との間で液晶
層10に電界を印加することにより、液晶層10を光を
透過する明(オン)表示または透過させない暗(オフ)
表示に変化させる機能とを有している。反射電極21
は、予め定めた形状に互いに分離され、マトリクス状に
配置されている。その数は縦方向に480個、横方向に
640個である。マトリクス状の反射電極21のそれぞ
れが1画素を形成する。ここでは、反射電極21のを概
略正方形とし、その大きさは約275μm×275μm
とする。隣接する反射電極21は25μm離れており、
開口率は約84%である。
【0052】反射電極21にはそれぞれアクティブ素子
46が、導体の充填されたスルーホール41により接続
されている。反射電極21とアクティブ素子46との間
には、SiNx製の第二の絶縁層43と第一の凹凸形成
層45が配置され、これらにより絶縁されている。第一
の凹凸形成層45は、反射電極21の形状を凹凸にする
ために配置されている。反射電極21を凹凸形状にする
ことにより、液晶10を透過してきた光は散乱されて反
射されるため、使用者の背景等が反射電極21に写り込
むのを防ぐことができると共に、液晶層10全体を照明
することができる。
【0053】第一の凹凸形成層45は、ポジ型もしくは
ネガ型の感光性樹脂により形成されている。第一の凹凸
形成層45は、第二の絶縁層と反射電極の間に島状に多
数個配置されている。第一の凹凸形成層45をこのよう
な形状にする形成方法としては、感光性樹脂を塗布して
膜状にした後、フォトリソグラフにより円柱状に形成
し、その後に加熱してその形状を変形させ、図1に示し
たように緩やかな傾斜を有する島状の形状とする方法を
用いる。反射電極21は、この上に形成されるため、反
射電極21の表面は緩やかな凹凸面になり、光散乱性を
付与される。
【0054】第二の配向膜16には、第一の配向膜15
と同様に日産化学製のポリイミド系有機高分子を用い
た。第一の配向膜15と第二の配向膜16にはラビング
法で配向処理を施してある。そして、組み立て後の第一
の配向膜15と第二の配向膜16の配向方向が240度
を成すようにした。
【0055】これらの2枚の基板11、12は、双方の
配向膜が対向する様に対向しており、これらの間には液
晶層10が保持されている。基板11、12の周囲は、
シール部81により封止されている。また、2枚の基板
11、12間の間隔を保ち、液晶層厚を均一にするため
に、2枚の基板11、12の間には、スペーサ(不図
示)が挟まれている。スペーサは、球状のポリマービー
ズでその直径は7μmであり、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81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して形成した。
【0056】なお、液晶層10には、アントラキノン系
およびジアゾ系の2色性色素とMerck社製のカイラ
ル剤S811とMerck社製の液晶組成物MLZ47
92の混合物を用いた。S811の重量比は約0.9%
とした。 MLZ4792は、誘電率異方性が正で、ア
クティブ駆動が可能な高抵抗の液晶組成物である。
【0057】なお、図1では示していないが、平面光源
31ならびに反射電極21には、それぞれ駆動回路が接
続されている。また、基板11、12の周囲には、補強
用の金枠をつけられている。この状態での液晶表示装置
の厚さは5.1mmであった。 図1の液晶表示装置を
基板11の法線方向から見ると、第一の光源電極22と
反射電極21の位置関係は、図3のようになる。すなわ
ち、第一の光源電極22は、反射電極21の間隙に重な
るようにしてマトリクス状に分布している。このため、
光を通さない第一の光源用電極22を、液晶層10より
も第一の基板11側に配置したのにもかかわらず、高い
開口率が得られる。本実施の形態の液晶表示装置では、
この状態での開口率は78%である。
【0058】また、反射防止層35と第一の光源電極2
2は、ブラックマトリクスとしても機能し、反射電極2
2が存在せず、表示を行わない部分を隠すことによりコ
ントラスト比を増大する効果がある。
【0059】この液晶表示装置に、外部から白色光を照
射し、ゲートオープンの状態で反射電極21の印加電圧
を変化させて、反射率の印加電圧依存性を測定した。そ
の結果を図4に示す。ノーマリクローズ型の印加電圧依
存性が得られ、反射率が増大を始めるしきい値電圧は約
2.7Vにある。印加電圧の実効値が1Vの時の反射率
は10%であり、10Vの時の反射率は32%であり、
両電圧間で駆動することにより3.2:1のコントラス
ト比が得られた。
【0060】つぎに、平面光源31の第一および第二の
光源用電極22、23間に、周波数60Hz、実効電圧
100Vの交流電界を印加したところ、平面光源31は
発光し、液晶表示装置の表示部全体が黄橙色の光で照明
され、暗室においても表示を読み取ることができた。ま
た、その時のコントラスト比は3.0:1であり、外部
から白色光を照射して測定した場合とほぼ同様の値が得
られた。明表示の輝度は21cd/m2であった。この
ように高いコントラスト比が得られたのは、平面光源3
1が画素の間隙部分でのみ発光し、かつ、基板11側へ
向かって発光した光が第一の光源用電極22で反射され
るため、発光した光が使用者側には直接出射されないた
めである。これにより、外光照射時と同様に液晶層10
を2回通過して使用者側に到るため、発光した光を液晶
層10でほとんどすべて変調することができる。
【0061】以上のように、第一の基板の液晶層10に
近接する側に平面光源を備えたことにより、液晶表示装
置の厚さを増大せずに暗い環境下における表示の読み取
りを可能にした。しかも、平面光源31の点燈時に、外
光照射時と、ほぼ同様のコントラス比を得ることができ
た。
【0062】「実施の形態2」つぎに、本発明の第2の
実施の形態の液晶表示装置について図5を用いて説明す
る。図5の液晶表示装置は、平面光源31の層構造と発
光層131の材質とが図1の液晶表示装置とは異なる。
【0063】図5の液晶表示装置では、発光層131の
厚さを低減し、かつ、発光層131が第一の誘電体層2
4と第二の誘電体層25で挟まれる構造にした。発光層
131の厚さは1μmとし、第一の誘電体層24と第二
の誘電体層25の厚さはいずれも0.5μmとした。発
光層131の材質は、Mnを添加したZnSとし、Mn
とZnSを同時蒸着することにより形成した。他の構成
は、第1の実施の形態の図1の液晶表示装置と同じであ
るので説明を省略する。
【0064】このように、発光層131を蒸着により成
膜する方法を用いることにより、発光層131を大幅に
薄くすることができる。また、第一の誘電体層24と第
二の誘電体層25は、発光層131で発生するホットキ
ャリア等により第一の光源用電極22や第二の光源用電
極23が損傷するのを防ぐ機能を有する。
【0065】この液晶表示装置に、外部から白色光を照
射して反射率の印加電圧依存性を測定したところ、実施
の形態1と同様に3.0:1のコントラスト比が得られ
た。
【0066】また、平面光源31に、周波数1kHz、
実効電圧200Vの交流電界を印加したところ、液晶表
示装置の表示部全体が黄橙色の光で照明され、暗室にお
いても表示を読み取ることができた。明表示の輝度は2
2cd/m2であった。また、その時のコントラスト比
は3.5:1であり、反射光測定時とほぼ同様の値が得
られた。
【0067】以上の様に、発光層131を蒸着で形成す
ることによりその層厚を大幅に低減することができた。
また、図5の液晶表示装置の場合も、実施の形態1と同
様のに、第一の基板の液晶層10に近接する側に平面光
源を備えたことにより、液晶表示装置の厚さを増大せず
に暗い環境下における表示の読み取りが可能になった。
しかも、平面光源31の点燈時に、外光照射時と、ほぼ
同様のコントラス比を得ることができた。
【0068】「実施の形態3」本発明の第3の実施の形
態の液晶表示装置について説明する。
【0069】本実施の形態の液晶表示装置の断面構成
は、実施の形態2の図5の構成と同じであるが、平面光
源31の第一の光源用電極22及び反射防止層35の平
面形状が異なっている。
【0070】図6に、基板11の法線方向から見た本実
施の形態の第一の光源用電極22の形状と反射電極21
との形状を示す。第一の光源用電極22は、ストライプ
状であり、反射電極21の間隙部分に重なるように配置
されている。なお、各ストライプ状の第一の光源用電極
22は、表示部の外側において互いに接続されている。
反射防止層35も、第一の光源用電極22と同じ形状で
あり、第一の光源用電極22と重ねて配置されている。
このように、本実施の形態の液晶表示装置は、第一の光
源用電極22と反射防止層35をストライプ形状にした
ため、高い開口率が得られ、図6の状態での開口率は8
2%であった。この場合も、反射防止層35と第一の光
源用電極22は、ブラックマトリクスとしても機能す
る。
【0071】この液晶表示装置に白色光を照射して反射
率の印加電圧依存性を測定したところ、2.5:1のコ
ントラスト比が得られた。また、平面光源31に周波数
1kHz、実効電圧200Vの交流電界を印加して表示
部を照明した時のコントラスト比を暗室で測定したとこ
ろ3.0:1であり、白色光照射時とほぼ同様の値が得
られた。
【0072】以上のように、反射防止層35と第一の光
源用電極22の平面形状をストライプ状にした場合に
も、液晶表示装置の厚さを増大せずに暗い環境下での表
示の読み取りが可能な液晶表示装置を得ることができ
た。また、平面光源31の点燈時も外光照射時とほぼ同
様のコントラス比を得ることができた。
【0073】「実施の形態4」本発明の第4の実施の形
態の液晶表示装置について説明する。
【0074】本実施の形態の液晶表示装置の断面構成
は、実施の形態2の図5の構成と同じであるが、第2の
実施の形態とは、平面光源31の第一の光源用電極22
及び反射防止層35の平面形状が異なる。
【0075】図7に、基板11の法線方向から見た本実
施の形態の第一の光源用電極22の形状と反射電極21
の形状を示す。第一の光源用電極22は櫛歯状であり、
反射電極21の間隙部分に重なるように配置されてい
る。なお、各櫛歯状の第一の光源用電極22は、表示部
の外側において互いに接続されている。反射防止層35
は、第一の光源用電極22と同形状であり、第一の光源
用電極22と重ねて配置される。このように、本実施の
形態の液晶表示装置は、第一の光源用電極22と反射防
止層35を櫛歯状にしたため、反射防止層35と第一の
光源用電極22を第一の基板11上に配置したのにもか
かわらず、高い開口率が得られ、この状態での開口率は
78%であった。また、反射防止層35と第一の光源用
電極22は、ブラックマトリクスとしても機能する。
【0076】この液晶表示装置に白色光を照射して反射
率の印加電圧依存性を測定したところ、2.9:1のコ
ントラスト比が得られた。また、平面光源31に周波数
1kHz、実効電圧200Vの交流電界を印加して表示
部を照明した時のコントラスト比を暗室で測定したとこ
ろ3.3:1であり、白色光照射時とほぼ同様の値が得
られた。
【0077】以上のように、反射防止層35と第一の光
源用電極22の平面形状を櫛歯状にした場合にも、液晶
表示装置の厚さを増大せずに暗い環境下での表示の読み
取りが可能な液晶表示装置を得ることができた。また、
平面光源31の点燈時も外光照射時とほぼ同様のコント
ラス比を得ることができた。
【0078】「実施の形態5」本発明の第5の実施の形
態の液晶表示装置について説明する。
【0079】本実施の形態の液晶表示装置の断面構成
は、実施の形態2の図5の構成と同じであるが、第2の
実施の形態とは、平面光源31の第一の光源用電極22
及び反射防止層35の平面形状が異なる。
【0080】本実施の形態の液晶表示装置では、第一の
光源用電極22および反射防止層35を平面形状を両側
に歯を持つ櫛歯状に変えた。図8に、基板11の法線方
向から見た本実施の形態の第一の光源用電極22の形状
と反射電極21との形状を示す。第一の光源用電極22
は両側に歯をもつ櫛歯状であり、反射電極21の間隙部
分に重なるように配置されている。なお、各櫛歯状の第
一の光源用電極22は、表示部の外側において互いに接
続されている。反射防止層35は、第一の光源用電極2
2と同形状であり、第一の光源用電極22と重ねて配置
される。このような形状にしたため、本実施の形態の液
晶表示装置は、反射防止層35と第一の光源用電極22
を第一の基板11上に形成したのにもかかわらず高い開
口率が得られ、この状態での開口率は78%であった。
また、反射防止層35と第一の電極22はブラックマト
リクスとしても機能する。
【0081】本実施の形態の液晶表示装置に、白色光を
照射して反射率の印加電圧依存性を測定したところ、
2.9:1のコントラスト比が得られた。また、平面光
源31に周波数1kHz、実効電圧200Vの交流電界
を印加して表示部を照明した時のコントラスト比を暗室
で測定したところ3.3:1であり、白色光照射時とほ
ぼ同様の値が得られた。
【0082】以上のように、反射防止層35と第一の光
源用電極22の平面形状を両側に歯を持つ櫛歯状にした
場合にも、液晶表示装置の厚さを増大せずに暗い環境下
での表示の読み取りが可能な液晶表示装置を得ることが
できた。また、平面光源31の点燈時も外光照射時とほ
ぼ同様のコントラス比を得ることができた。
【0083】「実施の形態6」本発明の第6の実施の形
態の液晶表示装置について説明する。
【0084】本実施の形態の液晶表示装置では、実施の
形態2の液晶表示装置と同様の積層構成であるが、図9
のように、平面光源31の第一の誘電体層24と発光層
131と第二の誘電体層25と第二の光源用電極23の
平面形状を、第一の光源用電極22の平面形状と同様に
マトリクス状の形状とした。すなわち、第一の誘電体層
24と発光層131と第二の光源用電極23は、第一の
光源用電極22と重なる部分にのみ配置されている。ま
た、第二の誘電体層24は、第一の光源用電極22と重
なる部分に配置されているほか、発光層131の断面を
覆うように配置されている。第二の誘電体層24をこの
ような配置にすることにより、発光層131で発生した
高い運動エネルギーを有する電子が、発光層131の断
面を通って他の層に到達することを防ぐことができると
共に、製造プロセスにおける発光層131の損傷を軽減
することができる。
【0085】この液晶表示装置に、白色光を照射して反
射率の印加電圧依存性を測定したところ、3.6:1の
コントラスト比が得られた。また、平面光源31に周波
数1kHz、実効電圧200Vの交流電界を印加して表
示部を照明した時のコントラスト比を暗室で測定したと
ころ3.7:1であり、白色光照射時とほぼ同様の値が
得られた。
【0086】また、これらのコントラスト比は、第1〜
第5の実施の形態の液晶表示装置のコントラスト比より
も高い。その理由は、図9の構成では、第一の光源用電
極22の開口部に、第一の誘電体層24、発光層13
1、第二の誘電体層25、第二の光源用電極23が存在
しないため、開口部に存在する層数が減少したことによ
り、液晶層10を透過して使用者側に向かう光が通過す
る界面の数が減少したためである。これにより、界面反
射が減少し、第2の実施の形態をはじめ第1、第3〜5
の実施の形態の液晶表示装置に比べてもコントラスト比
が増大した。
【0087】「実施の形態7」本発明の第7の実施の形
態の液晶表示装置について説明する。
【0088】本実施の形態の液晶表示装置の断面構成
は、実施の形態2の図5の構成とほぼ同じであるが、第
一の絶縁層42の材質を、光を散乱する材質のものに変
更し、かつ、第一の凹凸形成層45を配置せず、第二の
絶縁層43上に直接反射電極21を配置した。したがっ
て、反射電極21は、凹凸のない平面となった。第一の
絶縁層42の材質は、具体的には、シリコン製の微粒子
を分散したアクリル系有機高分子にした。シリコン製微
粒子は、ほぼ球状で、その直径は3μmから10μmと
した。
【0089】第一の絶縁層42をシリコン製の微粒子を
分散したアクリル系有機高分子に変え、第一の絶縁層4
2に光散乱性を付与することにより、反射電極21を平
面としても光散乱性が得られ、実施の形態2の液晶表示
装置とほぼ同等の表示特性を得ることができた。しか
も、本実施の形態の液晶表示装置は、製造工程で、第一
の凹凸形成層45を形成する必要がないため、製造プロ
セスを簡略化することができる。
【0090】なお、本実施の形態の液晶表示装置に白色
光を照射して反射率の印加電圧依存性を測定したとこ
ろ、3.0:1のコントラスト比が得られた。また、平
面光源31に周波数1kHz、実効電圧200Vの交流
電界を印加して表示部を照明した時のコントラスト比を
暗室で測定したところ3.4:1であり、白色光照射時
とほぼ同様の値が得られた。
【0091】以上のように、第一の絶縁層42に光散乱
性を付与することにより、製造プロセスが簡単で、しか
も、高いコントラス比を得ることができる反射型液晶表
示装置を得ることができる。
【0092】「実施の形態8」本発明の第8の実施の形
態の液晶表示装置について説明する。
【0093】本実施の形態の液晶表示装置は、実施の形
態2の図5の液晶表示装置と同様の構成であるが、図1
0のように、第一の基板11と反射防止層35の間に断
面が三角形の傾斜層40を新たに形成し、傾斜層40の
一方の傾斜面の上に反射防止層35および第一の光源用
電極22を配置した点が実施の形態2とは異なる。傾斜
層40は、SiNxからなる。傾斜層40は、ここでは
その断面が2等辺三角形であり、その底辺の幅と高さは
それぞれ80μm、10μmとした。この傾斜層40を
形成する方法としては、基板11の上にSiNx層を成
膜し、これを選択比の低いエッチング液でエッチングす
る方法を用いることができる。
【0094】図10の液晶表示装置では、傾斜層40上
に反射防止層35と第一の光源用電極22を形成したこ
とにより、平面光源31は基板11の法線に対して傾い
た方向に主に発光する。これにより、平面光源31の発
する光がより多く反射電極21に達するようになり、輝
度を向上させることができる。
【0095】具体的には、平面光源31に周波数1kH
z、実効電圧200Vの交流電界を印加し、表示を行っ
たところ、明表示の輝度は27cd/m2であった。こ
の輝度は、実施の形態2の液晶表示装置を上回るもので
ある。
【0096】「実施の形態9」本発明の第9の実施の形
態の液晶表示装置について図11を用いて説明する。
【0097】本実施の形態の図11の液晶表示装置は、
実施の形態8の図10の液晶表示装置の構成と同様の構
成であるが、傾斜層40の大きさを図10よりも小さく
した点が実施の形態8とは異なる。そして、反射防止層
35と第一の光源用電極22は、傾斜層40の一方の斜
面と、傾斜層40の存在しない基板11部分とにまたが
るように配置している。具体的には、傾斜層40の底辺
の幅と高さをそれぞれ40μm、6μmとした。
【0098】このような構成にした場合も、平面光源3
1は基板11の法線に対して傾いた方向に主に発光する
ため、平面光源31の発する光がより多く反射電極21
に達するようになり、輝度を向上させることができる。
【0099】具体的には、平面光源31に周波数1kH
z、実効電圧200Vの交流電界を印加して表示を行っ
たところ、明表示の輝度は25cd/m2であった。こ
の輝度は、実施の形態2の液晶表示装置を上回るもので
ある。
【0100】「実施の形態10」本発明の第10の実施
の形態の液晶表示装置について図11を用いて説明す
る。
【0101】本実施の形態の図11の液晶表示装置は、
実施の形態8の図10の液晶表示装置の構成と同様であ
るが、傾斜層40の断面形状を台形とした点が実施の形
態8とは異なる。そして、反射防止層35と第一の光源
用電極22は、傾斜層44の台形の一方の斜面にのみ配
置している。ここでは、傾斜層40の台形の底辺の幅を
100μm、上辺の幅を20μm、高さを10μmとし
た。
【0102】これにより、平面光源31は基板11の法
線に対して傾いた方向に主に発光するため、平面光源3
1の発する光がより多く反射電極21に達するようにな
り、輝度を向上させることができる。平面光源31に周
波数1kHz、実効電圧200Vの交流電界を印加して
表示を行ったところ、明表示の輝度は27cd/m2
あった。この輝度は、実施の形態2の液晶表示装置を上
回るものである。
【0103】なお、上述の実施の形態8〜10は、傾斜
層40を三角形や台形にする例を示したが、これら以外
にも、傾斜層40の形状を種々に変えて平面光源の主な
発光方向を基板法線に対して傾ければ、同様にして輝度
向上の効果が得られる。
【0104】「実施の形態11」本発明の第11の実施
の形態の液晶表示装置について説明する。
【0105】本実施の形態の液晶表示装置は、図13に
示すように、実施の形態8の図10の液晶表示装置とほ
ぼ同様の構成であるが、第一の誘電体層24と発光層1
31と第二の光源用電極23の平面形状を、第一の光源
用電極22の平面形状と同じマトリクス状の形状とした
点が実施の形態8とは異なる。すなわち、第一の誘電体
層24と発光層131と第二の光源用電極23を、第一
の光源用電極22の下部のみに配置する。また、第二の
誘電体層24は、第一の光源用電極22と重なる部分に
配置しているほか、発光層131の断面を覆うように配
置しいる。
【0106】なお、このような形状の平面光源31を作
製する方法としては、第一の光源用電極22までを形成
した後、第一の光源用電極22が存在しない部分をマス
クで覆い、その後第一の誘電体層24と第二の誘電体層
25をスピンコートで成膜することにより、第一の光源
用電極22が存在する部分だけに選択的に形成する方法
を用いることができる。同様に、発光層131も第一の
光源用電極22が存在しない部分をマスクで覆った後に
蒸着で成膜することにより、第一の光源用電極22が存
在する部分だけに選択的に形成することができる。ただ
し、第二の誘電体層25形成時には開口部が第一の光源
用電極22形成時よりも広いマスクを用いる。
【0107】本実施の形態の液晶表示装置に白色光を照
射して反射率の印加電圧依存性を測定したところ、3.
6:1のコントラスト比が得られた。また、平面光源3
1に周波数1kHz、実効電圧200Vの交流電界を印
加して表示部を照明した時のコントラスト比を暗室で測
定したところ3.7:1であり、白色光照射時とほぼ同
様の値が得られた。またこの時の明表示の輝度は27c
d/m2であった。
【0108】このように実施の形態2よりも高いコント
ラスト比が得られたのは、実施の形態6の図9の液晶表
示装置の場合と同様に、第一の光源用電極22の開口部
に、第一の誘電体層24、発光層131、第二の誘電体
層25、第二の光源用電極23が存在しないため、開口
部に存在する層数が減少し、開口部の界面反射が減少し
たためである。また、平面光源31の主な発光方向を基
板法線に対して傾けた効果がこれに相乗し、実施の形態
2の液晶表示装置を上回る明表示の輝度を得ることがで
きた。
【0109】「実施の形態12」本発明の第12の実施
の形態の液晶表示装置について図14を用いて説明す
る。
【0110】本実施の形態の液晶表示装置は、実施の形
態2の図5の液晶表示装置と同様の構成であるが、第二
の配向膜16と液晶層10の間に、位相板47と第三の
配向膜17とを配置した点が実施の形態2とは異なる。
【0111】図14の液晶表示装置において、第一の配
向膜15と第三の配向膜17の配向方向は、互いに反平
行となるようにし、第二の配向膜16と第三の配向膜1
7の配向方向は45度をなすようにした。位相板47の
リタデーションは4分の1波長である。また、液晶層1
0を構成する液晶材料はカイラル材を含まないものとし
た。これにより液晶層10はホモジニアス配向とし、か
つ液晶層10の配向方向と位相板の配向方向のなす角を
45度にすることができる。
【0112】図14の液晶表示装置に白色光を照射し
て、ゲートオープンの状態で反射電極21の印加電圧を
変化させ、反射率の印加電圧依存性を測定した。その結
果を図18に示す。ノーマリクローズ型の印加電圧依存
性が得られ、実効値が1V、10V の電圧印加時の反
射率はそれぞれ5%、35%であり、両電圧間で駆動す
ることにより7.0:1のコントラスト比が得られた。
【0113】また、平面光源31に周波数1kHz、実
効電圧200Vの交流電界を印加したところ、液晶表示
装置の表示部全体が黄橙色の光で照明され、暗室におい
ても表示を読み取ることができた。明表示の輝度は22
cd/m2であった。また、その時のコントラスト比は
6.5:1であり、白色光照射時とほぼ同様の値が得ら
れた。
【0114】以上の様に、液晶層10をホモジニアス配
向とし、かつ液晶層の配向方向と位相板の配向方向のな
す角を45度にしたことにより、液晶層を伝播する2種
の固有偏光の両方を効率良く吸収できるようになり、コ
ントラスト比を増大することができた。また、平面光源
点燈時のコントラス比も非点燈時のコントラス比も、ほ
ぼ同様に向上することができた。
【0115】なお、本実施の形態の位相板47および第
三の配向膜17は、以下のような方法で形成することが
できる。位相板47の形成工程および第三の配向膜17
の形成工程を図15(a)〜(f)を用いて説明する。
【0116】ここでは、光重合性の液晶分子を重合させ
ることにより、位相板47を形成している。また、光配
向性の材料により、第三の配向膜17を形成している。
【0117】初めに、第二の配向膜16をスピンコート
法にて形成し(図15(a))、これにラビングロール
80を用いたラビング法により配向処理を施した(図1
5(b))。
【0118】次に、位相板47の形成のために、第二の
配向膜16の上に光重合性の液晶分子層を形成する。こ
こでは光重合性液晶分子としては、Dirk J.Broer, Rifa
t A.M. Hikment, Ger Challaらの文献(Makromol. Chem,
Vol 190, 3201 - 3215 (1989))に記載されているもの
を用いた。図17にその分子構造を示した様に、光重合
性液晶分子は両端のアクリル基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
造により液晶状態をとることができる。
【0119】まず、第二の配向膜16の上に、溶媒に溶
かした光重合性液晶分子をスピンコート法を用いて塗布
し、層1501を形成する(図15(c))。その後、
層1501の溶媒を除去し、160℃に加熱して光重合
性液晶分子をいったん等方層にする。さらに、温度を1
40℃に下げて光重合性液晶分子を液晶層とし、第二の
配向膜16の配向方向に配向させる。光重合性液晶分子
層は充分に薄いため第二の配向膜16による配向規制力
が層全体に及び、同層は第二の配向膜16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液晶分子を重合させ、配向方向を保
ったまま位相板47にした(図15(d))。光照射の
光源には波長360nmに輝線を有する高圧水銀燈を用
い、照射光量は5J/cm2、照射時間は5分とした。
重合後の複屈折は、重合条件に依存するものの、およそ
0.15から0.16の値になる。ここでは、位相板4
7の膜厚を約1μmとすることにより、そのリタデーシ
ョンを4分の1波長とした。
【0120】その後、光配向性の材料により、第三の配
向膜17を形成する。まず、スピンコート法にて光配向
性の材料の層1517を形成した(図15(e))。こ
こでは、光配向性の材料として、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る。その分子構
造を図16に示す。この材料は、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。また、この
材料により形成した層1517は、照射光として直線偏
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に垂直
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。
【0121】次に、層1517に光を照射することによ
り配向処理を施す(図15(f))。ここでは、配向処
理を行う際の光源には、波長360nmに輝線を有する
高圧水銀燈を用い、グラントムソンプリズムにより自然
光である光源光を直線偏光にした。照射光量は5J/c
2、照射時間は2分とした。
【0122】これらの光配向性材料と光配向技術に関し
ては、例えば特許公報第2608661号、Martin Sch
adt, Hubert Seiberle, Andreas Schusterらの文献(NAT
URE,Vol 381, 16 May 1995)に詳細に記載されている。
図16に示した光配向性材料の他にも、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。光重合
型の光配向膜の他にも光分解反応を利用した光配向性材
料や、光異性化反応を利用した光配向性材料を用いるこ
とができる。
【0123】「実施の形態13」つぎに、本発明の第1
3の実施の形態の液晶表示装置について説明する。
【0124】本実施の形態の液晶表示装置は、実施の形
態12の図14の液晶表示装置において、位相板47の
リタデーションと、第一の配向膜15、第二の配向膜1
6、第三の配向膜17の配向方向を変更したものであ
る。具体的には、位相板47の層厚を約0.5μmとす
ることによりそのリタデーションを75nmとした。ま
た、第三の配向膜17の配向方向は、第一の配向膜15
のそれに対して左回りに240度をなすように設定し、
かつ第二の配向膜16の配向方向は第三の配向膜16の
配向方向に対して左回りに45度をなすように設定し
た。また、液晶層10の液晶材料は実施の形態2と同様
にカイラル剤を0.9%含むものとした。
【0125】これにより、液晶層の配向状態を捻れ配向
とし、捻れ角は240度とし、捻れの方向は第一の基板
11から第二の基板12に向かって左回りとした。ま
た、位相板47の配向方向を近接する液晶層10の配向
方向に対して左回りに45度とした。
【0126】この液晶表示装置に白色光を照射して、ゲ
ートオープンの状態で反射率の印加電圧依存性を測定し
た。その結果を図19に示す。ノーマリクローズ型の印
加電圧依存性が得られ、実効値が1V、10 Vの電圧
印加時の反射率はそれぞれ4%、33%であり、両電圧
間で駆動することにより8.2:1のコントラスト比が
得られた。また、印加電圧の実効値が1Vにおける表示
色はほぼ無彩色になった。
【0127】また、平面光源31に周波数1kHz、実
効電圧200Vの交流電界を印加したところ、液晶表示
装置の表示部全体が黄橙色の光で照明され、暗室におい
ても表示を読み取ることができた。明表示の輝度は21
cd/m2であった。また、その時のコントラスト比は
7.1:1であり、白色光照射時とほぼ同様の値が得ら
れた。
【0128】以上の様に、液晶層10を捻れ配向とし、
かつ液晶層10の配向方向と近接する位相板47の配向
方向のなす角を左回りに45度にしたことにより、液晶
層10を伝播する2種の固有偏光の両方を可視波長全体
に渡って効率良く吸収できるようになり、コントラスト
比を増大できると共に、暗表示の表示色をほぼ無彩色に
することができた。
【0129】「実施の形態14」つぎに、本発明の第2
の実施の形態の液晶表示装置について図5を用いて説明
する。
【0130】本実施の形態の液晶表示装置は、図20の
ように、実施の形態2の図5の液晶表示装置と同様の構
成であるが、第二の配向膜16と液晶層10の間に位相
板47と第三の配向膜17を配置し、さらに、第一の配
向膜15と液晶層10の間に偏光板48と第四の配向膜
18を配置している点が実施の形態2とは異なる。
【0131】位相板のリタデーションは、実施の形態1
3と同様に4分の1波長とした。また、第三の配向膜1
7と第四の配向膜18の配向方向は、互いに反平行とな
るように設定した。これにより、液晶層10の配向状態
をホモジニアス配向とした。また、第一の配向膜15の
配向方向は、第三の配向膜17の配向方向に対して90
度をなすように設定した。第二の配向膜16の配向方向
は、第四の配向膜18の配向方向に対して45度をなす
ように設定した。
【0132】液晶層にはMerck社製のMLC−62
52を用い、スペーサには直径が4μmの球状のポリマ
ービーズを用いた。シール部にもこれと同様のポリマー
ビーズを用いた。これにより液晶層の厚さを約4μmに
し、液晶層のΔndを約0.32μmに設定した。
【0133】位相板47と第三の配向膜17の材質と形
成方法は実施の形態13と同様とした。
【0134】一方、偏光板48の形成過程は図15に示
した位相板47の形成過程とほぼ同様であるが、位相板
47では光重合性液晶分子を用いるのに対し、偏光板4
8では光重合性液晶分子と2色性色素の混合物を用いる
点が異なる。
【0135】偏光板48を形成する手順としては、初め
に、第一の配向膜15をスピンコート法にて形成し、こ
れにラビングロール80を用いたラビング法により配向
処理を施した。次に、第一の配向膜15の上に2色性色
素を混合した光重合性の液晶分子を形成した。光重合性
液晶分子と2色性色素の混合物からなる層は充分に薄い
ため、第一の配向膜15の配向規制力が層全体に及び、
同層は第一の配向膜15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する。この時、光重合性液晶
分子中の2色性色素も光重合性液晶分子に沿うようにし
てホモジニアス配向を形成する。その後この層に光照射
して光重合性液晶分子を重合させた。光重合性液晶分子
は、ホモジニアス配向を保ったまま重合して高分子化
し、同様に2色性色素もホモジニアス配向を保ったまま
高分子中に取り込まれる。そのため、光重合によって生
じた高分子と2色性色素の混合物は、偏光板48として
機能する。その後、第四の配向膜19をスピンコート法
にて形成した。第四の配向膜には光配向性の有機高分子
を用い、これに光を照射して配向処理を施した。
【0136】第一の配向膜15には、第二の配向膜16
と同様にポリイミド系の有機高分子を用いた。また、第
四の配向膜18には、第三の配向膜17と同様にパラメ
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。位相板47の形成方法は、実施の形態12の位相板
47と同じである。
【0137】この液晶表示装置に白色光を照射して、ゲ
ートオープンの状態で反射率の印加電圧依存性を測定し
た。その結果を図21に示す。概略ノーマリオープン型
の印加電圧依存性が得られ、印加電圧の実効値が2.2
Vの時に反射率は極大値である36%になり、10Vの
時に反射率は4%になり、両電圧間で駆動することによ
り9.0:1のコントラスト比が得られた。
【0138】また、平面光源31に周波数1kHz、実
効電圧200Vの交流電界を印加したところ、液晶表示
装置の表示部全体が黄橙色の光で照明され、暗室におい
ても表示を読み取ることができた。明表示の輝度は21
cd/m2であった。また、その時のコントラスト比は
6.1:1であり、反射光測定時の6割程度であるが実
用上充分な値が得られた。
【0139】以上の様に、第一の基板11の液晶層10
に近接する側の面上に偏光板48を形成したことによ
り、より高コントラスト比の表示を得ることができた。
【0140】「実施の形態15」本発明の第15の実施
の形態の液晶表示装置について図22、図23等を用い
て説明する。
【0141】本実施の形態の液晶表示装置は反射型カラ
ー液晶表示装置であり、図23のように、B(青)G
(緑)R(赤)のカラーフィルタ53、52、51を備
える。また、光源31を傾斜させて配置し、発光した光
が近接するカラーフィルターに向かって発せられるよう
にした。さらに、光源31とカラーフィルタ53、5
2、51との間に色変換層55、56、57を配置し
た。以下、これを具体的に説明する。
【0142】本実施の形態の液晶表示装置は、反射電極
21を概略長方形状とし、長辺と短辺の長さはそれぞれ
285μm、85μmとした。この反射電極21を長辺
の方向に480個、短辺の方向に640×3個配列し
た。これに合わせて、反射電極21に電圧を供給するア
クティブ素子46と両者を接続するスルーホールの総数
も、実施の形態2の液晶表示装置と比較して3倍に増や
した。反射電極21間の距離は15μmとした。この場
合の開口率は約80%である。
【0143】また、第一の光源電極22の形状は、櫛歯
状として、反射電極21の間隙部分に配置するようにし
た。また、第一の光源電極22の櫛歯の歯に相当する部
分は、反射電極21の短辺と短辺と間隙部分に対向する
ようにした。なお、第一の光源電極22の幅は20μm
とした。
【0144】また、第一の基板11と反射防止層35の
間には傾斜層40を配置し、その断面形状は台形とし
た。台形の底辺の長さは50μm、上辺の長さは10μ
m、台形の高さは10μmとした。図23に示すよう
に、反射防止層35、第一の光源電極22等は、傾斜層
40の台形の傾斜面上に配置されている。
【0145】また、本実施の形態の液晶表示装置では、
平面光源31の層構造と構成材料を上述してきた実施の
形態とは異なるものにした。すなわち、図23のよう
に、第一の発光電極22の側から順に、電子輸送層6
1、発光層26、正孔輸送層62、正孔注入層63を積
層し、その上に第二の光源用電極23を配置した。。
【0146】電子輸送層61は、トリス(8−キリノー
ル)アルミニウム錯体により形成した。発光層26は、
1,4−bis(2,2−diphenylviny
l)biphenylを母材として1,4−bis(N
−ethyl)calbazolvinyl biph
enylを4mol%混合したものにより形成した。正
孔輸送層62は、N,N’−bis−3−methyl
phenyl−N,N’−diphenyl−1,1’
−biphenyl−4,4’−diamineにより
形成した。正孔注入層63は、フタロシアニン銅錯体に
より形成した。これら各層は、マスクを用いた部分蒸着
により形成した。
【0147】また、第一の光源電極22の構成材料とし
ては、マグネシウムと銀を用い、蒸着により形成した。
【0148】また、平面光源31は、新たに配置した第
三の絶縁層44で覆うようにした。そして、第二の光源
電極23に第三の絶縁層44を挟んで対向する位置に、
色変換層55、56、57を新たに配置した。色変換層
55、56、57は、平面光源31から発せられた青色
光を吸収し、それぞれ赤、緑、青の光を発光するもので
ある。色変換層55、56、57の平面形状は、第一の
光源電極22と同様に櫛歯状とし、第一の光源電極22
に重なるように配置した。したがって、色変換層55、
56、57は、図22のように、反射電極21の間隙を
覆うような形状になる。
【0149】色変換層55、56、57は、色素を含む
バインダー樹脂からなる。色変換層55の色素にはシア
ニン系色素の4−ジシアノメチレン−2−メチル−6−
(p−ジメチルアミノスチルリル)−4H−ピランを用
いた。色変換層56の色素にはクマリン系色素の2、
3、5、6−1H、4H−テトラヒドロ−8−トリフロ
ロメチルキノリジノ(9、9a、1−gh)クマリンを
用いた。色変換層57の色素にはスチルベン系色素であ
る1、4−ビス(2−メチルスチル)ベンゼンを用い
た。色変換層55、56、57のバインダー樹脂にはポ
リメチルメタクリレートを用いた。
【0150】色変換層55の色素にはシアニン系色素の
他にもピリジン系色素、ローダミン系色素、オキサジン
系色素を用いることができる。色変換層57の色素に
は、スチルベン系色素の他にもクマリン系色素を用いる
ことができる。また、バインダー樹脂にはポリアクリレ
ート、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール等の透
明樹脂を用いることができる。
【0151】第一の絶縁層42と共通電極20の間に
は、ストライプ状のカラーフィルタ51、52、53が
並べて配置されている。カラーフィルタ51は、赤色を
呈し、カラーフィルタ52は緑色を呈し、カラーフィル
タ53の青色を呈する。これらストライプ上のカラーフ
ィルタ51、52、53の長手方向は、反射電極21の
長辺に平行である。これらカラーフィルタ51、52、
53は顔料分散法で作成した。その透過スペクトルは図
24に示したように赤のカラーフィルタ51、緑のカラ
ーフィルタ52、青のカラーフィルタ53でそれぞれお
よそ620nm、540nm、480nmの波長に極大
を示す。
【0152】また、平面光源31は、上述したように傾
斜層40の傾斜面上に配置されているため、平面光源3
1から出射された光は、近接するカラーフィルタに向か
って選択的に発せられる。また、色変換層55、56、
57は、対向している平面光源31の光が何色のカラー
フィルタに入射するかによって、発光する色が決定され
ている。すなわち、対向する平面光源31の光が赤のカ
ラーフィルタ51に向かって発せられる色変換層55
は、平面光源31の発する青色の光を吸収して赤色の光
を発光する材料により形成されている。また、対向する
平面光源31の光が緑のカラーフィルタ52に向かって
発せられる色変換層56は、平面光源31の発する青色
の光を吸収して緑色の光を発光する材料により形成され
ている。さらに、対向する平面光源31の光が青のカラ
ーフィルタ53に向かって発せられる色変換層57は、
平面光源31の発する青色の光を吸収して青のカラーフ
ィルタ53の最も透過しやすい波長の青色光を発光する
材料により形成されている。
【0153】また、液晶層10と第二の配向膜16の間
には、実施の形態12の液晶表示装置と同様に位相板4
7と第三の配向膜17を配置した。また、第一の配向膜
15は、第三の配向膜17と同様に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により形成し、偏光
した紫外光を照射して配向処理を行った。第一の配向膜
15、第二の配向膜16、第三の配向膜17の配向処理
方向は実施の形態12の液晶表示装置と同様にした。ま
た、位相板47のリタデーションも実施の形態12の液
晶表示装置と同様に4分の1波長にした。
【0154】この液晶表示装置に白色光を照射し、反射
率の印加電圧依存性を測定したところ、ノーマリクロー
ズ型の印加電圧依存性が得られ、実効値が1V、10V
の電圧印加時の反射率はそれぞれ4%、29%であり、
両電圧間で駆動することにより7.2:1のコントラス
ト比が得られた。また、赤、緑、青の各表示の色純度を
測定したところ、CIE色度座標系においてそれぞれ
(0.422、0.305)、(0.335、0.38
1)、(0.269、0.274)であった。これを色
度図上にプロットすると図25のようになった。
【0155】また、第一の光源電極22を陰極、第二の
光源電極23を陽極として、平面光源31に電圧6Vの
直流電界を印加したところ、液晶表示装置の表示部全体
がほぼ白色に照明され、暗室においても表示を読み取る
ことができた。明表示の輝度は20cd/m2であっ
た。また、その時のコントラスト比は6.0:1であ
り、白色光照射時とほぼ同様の値が得られた。また、
赤、緑、青の各表示の色純度を測定したところ、CIE
色度座標系においてそれぞれ(0.447、0.29
6)、(0.293、0.454)、(0.250、
0.237)であり、非点燈時に比べてより色純度の高
い表示色が得られた。これを色度図上にプロットすると
図25のようになり、各点を結ぶ三角形は平面光源31
を点燈しない時よりも大きく、より広い表色範囲が得ら
れた。
【0156】以上の様に、平面光源31をBGR3色の
有色光源とし、透過波長が発光色に対応するカラーフィ
ルタ51、52、53を各有色光源に近接するように配
置し、傾斜層40を用いてBGR3色の光を対応する色
のカラーフィルタに選択的に通過させることにより、平
面光源31点燈時の表色範囲を非点燈時よりも拡大する
ことができた。
【0157】なお、本実施の形態では、平面光源31と
して青色の光を発する構成とし、この光を色変換層5
5、56、57により青・緑・赤の三色の光に変換して
いるが、この構成にかぎらず、色変換層55、56、5
7を用いず、平面光源31として、青色の光を発する平
面光源、緑色の光を発する平面光源、赤色の光を発する
平面光源の三種類の平面光源にすることもできる。この
場合も、赤のカラーフィルタ51にむかって光を発する
平面光源31には、赤の光を発する平面光源を用いる。
同様に緑のカラーフィルタ52に向かって光を発する平
面光源には、緑の平面光源を、青のカラーフィルタ53
に向かって光を発する平面光源には、青の平面光源を用
いる。青・緑・赤の平面光源を構成するには、発光層2
6の材質をそれぞれの色ごとに適した材料にする。
【0158】色変換層55、56、57を用いず、平面
光源31として、白色光を発光する平面光源を用いるこ
ともできる。
【0159】「実施の形態16」本発明の第16の実施
の形態の液晶表示装置を図26を用いて説明する。
【0160】本実施の形態の液晶表示装置は、実施の形
態15の液晶表示装置と同様の構成であるが、カラーフ
ィルタ51、52、53の配置を変更したものである。
カラーフィルタ51、52、53は、非開口部(第一の
光源電極22の下部)にも配置され、かつ、そのフィル
タに向かって光を発する平面光源31に重なるように配
置した。
【0161】平面光源31を点燈して赤、緑、青の各表
示の色純度を測定したところ、CIE色度座標系におい
てそれぞれ(0.455、0.300)、(0.29
3、0.466)、(0.234、0.227)であっ
た。
【0162】このように、カラーフィルタ51、52、
53の配置を拡大し、かつ、対応する平面光源31に重
なるように配置したことにより、着色光源を発した光の
うちより多く光が対応する色のカラーフィルタ51、5
2、53を通過するようにすることができる。これによ
り、光源31の点燈時の表色範囲を非点燈時よりも拡大
することができた。
【0163】「実施の形態17」本発明の第17の実施
の形態の液晶表示装置を図27を用いて説明する。
【0164】本実施の形態の液晶表示装置は、実施の形
態8の液晶表示装置と同様の構成であるが、反射電極2
1と第一の凹凸形成層45の間に、第二の凹凸形成層4
9を新たに配置した点が実施の形態8とは異なる。第二
の凹凸形成層49は、最も厚い部分が、第一の凹凸形成
層45の中心ではなく、端部にずれて配置されている。
その結果、実施の形態8では、反射電極21の凹凸部の
形状は左右対称であったが、本実施の形態の液晶表示装
置では左右非対称となり、概略2等辺三角形を横に寝か
したような形状にした。すなわち、二等辺三角形の長辺
と短辺とが、反射電極21の表面の斜面となるようにし
た。
【0165】第二の凹凸形成層49は、第一の凹凸形成
層45と同様にポジ型もしくはネガ型の感光性樹脂によ
り形成する。第一の凹凸形成層45を円柱状に形成した
後に、その上に第二の凹凸形成層49をこれよりも小さ
く円柱状に形成する。その後、加熱して形状を変形し、
図27に示したように、断面が緩やかな傾斜の2等辺三
角形となるようにする。
【0166】これにより、反射電極21の反射面は2等
辺三角形の長辺に相当する斜面部分により主に光を反射
する。図27に示したように、長辺に相当する部分の反
射面は、平面光源31が配置されている傾斜層40にほ
ぼ平行になるように設計されている。そのため、図28
に示したように、反射電極21は、平面光源31からの
光を基板11の法線方向に、より高い効率で反射でき
る。
【0167】平面光源31に周波数1kHz、実効電圧
200Vの交流電界を印加して表示部を照明したとこ
ろ、明表示の輝度は37cd/m2であった。
【0168】このように、反射電極21と第一の凹凸形
成層45の間に第二の凹凸形成層49を新たに形成し、
凹凸部の断面形状を概略2等辺三角形を横に寝かした形
状にしたことにより、平面光源31の発する光がより多
く基板11の法線方向に向かうようになり、実施の形態
8の液晶表示装置を上回る輝度を得ることができた。
【0169】「実施の形態18」本発明の第18の実施
の形態の液晶表示装置を用いて説明する。
【0170】本実施の形態の液晶表示装置は、実施の形
態17の液晶表示装置と同様の構成であるが、第一の凹
凸形成層45と第二の凹凸形成層49の形状を変更し、
第一の凹凸形成層45と第二の凹凸形成層49を平面光
源に平行なストライプ状に形成した点が実施の形態17
とは異なる。なお、1画素(一つの反射電極21)内の
ストライプの数は8本とした。ストライプの幅は、第一
の凹凸形成層45は9μm、第二の凹凸形成層49は4
μmとした。また、実施の形態17と同じように第二の
凹凸形成層49の最も厚い部分が、第一の凹凸形成層4
5の端部に位置するようにした。その結果、実施の形態
17と同様に反射電極の凹凸部の断面を概略2等辺三角
形にした。また、このような凹凸形状がストライプ状に
配置されているため、2等辺三角形の長辺による斜面に
相当する部分が、実施の形態17よりも増加する。その
ため、反射電極21は平面光源からの光を基板11の法
線方向にさらに高い効率で反射できる。
【0171】凹凸形状をストライプ状の分布にしたこと
により、干渉が生じる可能性があるが、これを軽減する
ため第一の基板11の上部に光散乱性のフィルムを貼り
付けた。
【0172】平面光源31に周波数1kHz、実効電圧
200Vの交流電界を印加して表示部を照明したとこ
ろ、明表示の輝度は48cd/m2であった。
【0173】このように、本実施の形態では、反射電極
21と第一の凹凸形成層45の間に第二の凹凸形成層4
9を配置し、さらにこれらを平面光源31に平行なスト
ライプ状に形成したことにより、平面光源31の発する
光がさらに多く基板11の法線方向に向かうようにな
り、実施の形態17の液晶表示装置を上回る輝度を得る
ことができた。
【0174】「実施の形態19」本発明の第19の実施
の形態の液晶表示装置を図29を用いて説明する。
【0175】本実施の形態の液晶表示装置は、実施の形
態16の液晶表示装置と同様の構成であるが、反射電極
21と第一の凹凸形成層45の間に、第二の凹凸形成層
49を新たに形成した点が実施のけ痛い16とは異な
る。また、第二の凹凸形成層49は、実施の形態17と
同様に、最も厚い部分が、第一の凹凸形成層45の端部
に位置するようにした。これにより、凹凸部の形状を概
略2等辺三角形にした。
【0176】図29のような構成にしたことにより、例
えば平面光源31から出射され、赤色に変換されて赤色
のカラーフィルタ51を通過し、さらに液晶層10を通
過してきた光を、反射電極21の斜面により基板11の
法線方向に反射できる。これにより、再び、反射光は、
赤色のカラーフィルタ51に向かうため、同じ色のカラ
ーフィルタを2回透過させることができ、カラーフィル
タを透過する光を効率を高めることができる。他の色に
変換された光についても、それぞれ対応するカラーフィ
ルターを2回透過させることにより、透過する光の効率
を高めることができる。これにより、純度をさらに向上
させることができる。
【0177】平面光源31を点燈して赤、緑、青の各表
示の色純度を測定したところ、CIE色度座標系におい
てそれぞれ(0.465、0.305)、(0.28
6、0.479)、(0.219、0.227)であっ
た。
【0178】以上のように、反射電極21と第一の凹凸
形成層45の間に第二の凹凸形成層49を新たに形成し
て、凹凸部の形状を概略2等辺三角形にしたことによ
り、対応する色のカラーフィルタを通過した着色光源光
がより高い効率で基板11の法線方向に反射するため、
光源31の点燈時の表色範囲を非点燈時よりも拡大する
ことができた。
【0179】「実施の形態20」本発明の第20の実施
の形態の液晶表示装置を説明する。
【0180】本実施の形態では、実施の形態19の液晶
表示装置の第一の凹凸形成層45と第二の凹凸形成層4
9を、実施の形態18と同じようにストライプ状にし
た。
【0181】これにより、反射電極21は平面光源から
の光を基板11の法線方向にさらに高い効率で反射でき
る。
【0182】また、凹凸形状をストライプ状の分布にし
たことにより、光の干渉が生じるのを軽減するため、第
一の基板11の上部に光散乱性のフィルムを貼り付け
た。
【0183】本実施の形態の平面光源31を点燈して
赤、緑、青の各表示の色純度を測定したところ、CIE
色度座標系においてそれぞれ(0.479、0.30
5)、(0.283、0.494)、(0.209、
0.227)であり、さらに色純度の高い表示色が得ら
れた。
【0184】以上のように、反射電極21と第一の凹凸
形成層45の間に第二の凹凸形成層49を新たに形成
し、これをストライプ状にすることにより、光源点燈時
の表色範囲を非点燈時よりも拡大することができた。
【0185】「実施の形態21」本発明の第21の実施
の形態の液晶表示装置について説明する。
【0186】本実施の形態では、図30のように、実施
の形態20の液晶表示装置と同様の構成であるが、凹凸
形成層の形状を平面光源31からの距離に応じて、一画
素(一つの反射電極21)内で分布を持たせる構成とし
たものである。
【0187】すなわち、1画素内の8本のストライプの
うち、対応する平面光源31に近接する2本を、第一の
凹凸群91とし、次の3本を第二の凹凸群92とし、最
も遠い3本を第三の凹凸群93とした。そして、第一の
凹凸群91は、第一の凹凸形成層45だけで形成し、そ
の幅は9μmとした。第二の凹凸群92は、第一の凹凸
形成層45と第二の凹凸形成層49で形成し、その幅は
それぞれ9μm 、4μmとした。第三の凹凸群93
は、第一の凹凸形成層45と第二の凹凸形成層49と第
三の凹凸形成層60で形成し、その幅はそれぞれ9μm
、5μm、2μmとした。
【0188】これを加熱して断面を概略2等辺三角形を
横に寝かした形状とした。各凹凸群91、92、93の
傾斜は、それぞれ異なり、対応する平面光源31側の斜
面の角度に着目すると、第一の凹凸群91のものが最も
なだらかであり、第三の凹凸群93のものが最も急であ
り、第二の凹凸群92は両者の中間である。対応する平
面光源31に近接するほど、平面光源31側の斜面の角
度は小さくなる。
【0189】最も理想的には、対応する平面光源31の
光をすべて基板11の法線方向に正反射できることであ
るが、正反射条件を満たす反射面の傾き角は、対応する
平面光源31からの距離に応じて変化させる必要があ
る。そこで、本実施の形態では、対応する平面光源から
の距離に応じて反射面の傾き角を三段階に変えたことに
より、1画素のほぼ全ての部分において正反射条件を満
足できるようになった。
【0190】その結果、反射電極21は赤の色変換層5
5を発して赤のカラーフィルタ51を通過した光を、よ
り選択的に赤のカラーフィルタ51に向かって基板平面
法線方向に反射できる。緑色に変換された光と、青色に
変換された光についても同様である。
【0191】本実施の形態の液晶表示装置において、平
面光源31を点燈して赤、緑、青の各表示の色純度を測
定したところ、CIE色度座標系においてそれぞれ
(0.488、0.304)、(0.280、0.49
9)、(0.202、0.223)であり、さらに色純
度の高い表示色が得られた。
【0192】以上のように、反射電極21の斜面の角度
を対応する平面光源31からの距離に応じて三段階に変
えたことにより、対応する色のカラーフィルタを通過し
た着色光源光がより高い効率で基板平面法線方向に反射
させることができ、光源点燈時の表色範囲を非点燈時よ
りも拡大することができた。
【0193】「実施の形態22」本発明の第22の実施
の形態の液晶表示装置について説明する。
【0194】本実施の形態の液晶表示装置は、実施の形
態1の液晶表示装置と同様の構成であるが、反射電極2
1と第一の凹凸形成層45をとり除き、その代わりにI
TOからなる透明電極を形成した点が実施の形態1とは
異なる。さらに、第二の基板12の下方にバックライト
を配置した。バックライトは蛍光ランプと導光板と光散
乱板から構成されており、平面光源31点燈時には光散
乱板がその光を使用者側に反射する。
【0195】バックライト点燈時には背景が白色の表示
が得られ、平面光源31点燈時には背景が黄橙色の表示
が得られた。
【0196】このように、バックライトと平面光源を搭
載し、光源を切り替えることにより、背景色が異なる2
種類の表示が可能になった。
【0197】「実施の形態23」本実施の形態では、実
施の形態1の液晶表示装置において、反射電極21と第
一の凹凸形成層45を除き、その替わりにITOからな
る透明電極を形成した。さらに、第二の基板12の下方
に反射板を配置した。反射板は樹脂フィルム上にアルミ
を蒸着して作成したものである。樹脂フィルム上には押
し型加工により凹凸が形成されており、これにより反射
板は光散乱性を有する。
【0198】この液晶表示装置に垂直方向から光を入射
したところ、実施の形態1とほぼ同様のコントラスト比
が得られた。また、平面光源31点燈時には背景が黄橙
色の表示が得られた。
【0199】このように、液晶セルの外部に反射板を配
置した構成においても反射板を内蔵した場合とほぼ同様
の得られた。
【0200】「比較例1」比較例として、実施の形態1
の液晶表示装置において、第一の光源電極をITOから
なる透明電極とし、反射防止層35を除いた。また、第
一の光源電極22をマトリクス状の形状とせず、表示部
の全面に配置した。
【0201】平面光源31を点燈しない時のコントラス
ト比は2.6:1に、平面光源点燈時のコントラスト比
は2.1:1にそれぞれ減少した。
【0202】これは、表示部全面に透明電極を配置した
ことにより、開口部における界面数が増加して界面反射
が増大し、これにより、平面光源31を点燈しない時の
コントラスト比は実施の形態1よりも低下したものであ
る。また、表示部全面に透明電極を分布したことにより
平面光源31を発した光の一部は、使用者の方向に直接
向かう。この使用者の方向に直接向かう光は、液晶層1
0による変調を受けないため、明表示、暗表示にかかわ
らず常に一定量の光が使用者に向かうことになり、平面
光源31点燈時のコントラスト比が大幅に減少した。
【0203】「比較例2」比較例2として、実施の形態
2の液晶表示装置において、第一の光源電極22をIT
Oからなる透明電極とし、反射防止層35を除いた。ま
た、第一の光源電極22をマトリクス状の分布とせず、
表示部の全面に分布した。
【0204】平面光源を点燈しない時のコントラスト比
は2.7:1に、平面光源点燈時のコントラスト比は
2.3:1にそれぞれ減少した。
【0205】このように、コントラスト比が減少した理
由は、比較例1と同様の理由による。
【0206】
【発明の効果】上述してきたように、本発明によれば、
反射型液晶表示装置でありながら、高いコントラスト比
の得られる液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1の液晶表示装置の断面の
構成を示す断面図である。
【図2】図1の液晶装置において、第一の基板11の端
部における第一の光源用電極22と発光層131、誘電
体層24と、第二の電極23の形状を示す説明図であ
る。
【図3】実施の形態1の液晶表示装置の第一の光源用電
極22と反射電極21を基板11の法線方向から見た場
合の形状と位置関係を示す説明図である。
【図4】実施の形態1の液晶表示装置の反射率と、反射
電極21への印加電圧との関係を示すグラフである。
【図5】本発明の実施の形態2の液晶表示装置の断面の
構成を示す断面図である。
【図6】本発明の実施の形態3の液晶表示装置の第一の
光源用電極22と反射電極21を基板11の法線方向か
ら見た場合の形状と位置関係を示す説明図である。
【図7】本発明の実施の形態4の液晶表示装置の第一の
光源用電極22と反射電極21を基板11の法線方向か
ら見た場合の形状と位置関係を示す説明図である。
【図8】本発明の実施の形態5の液晶表示装置の第一の
光源用電極22と反射電極21を基板11の法線方向か
ら見た場合の形状と位置関係を示す説明図である。
【図9】本発明の実施の形態6の液晶表示装置の断面の
構成を示す断面図である。
【図10】本発明の実施の形態8の液晶表示装置の断面
の構成を示す断面図である。
【図11】本発明の実施の形態9の液晶表示装置の断面
の構成を示す断面図である。
【図12】本発明の実施の形態10の液晶表示装置の断
面の構成を示す断面図である。
【図13】本発明の実施の形態11の液晶表示装置の断
面の構成を示す断面図である。
【図14】本発明の実施の形態12の液晶表示装置の断
面の構成を示す断面図である。
【図15】(a)〜(f)本発明の実施の形態12の液
晶表示装置の位相板47と第三の配向膜17の形成工程
を示す説明図である。
【図16】本発明の実施の形態12の液晶表示装置の第
三の配向膜の形成に用いる光配向材料の分子構造を示す
説明図である。
【図17】本発明の実施の形態12の液晶表示装置の位
相板47の形成に用いる光重合性液晶分子の分子構造を
示す説明図である。
【図18】本発明の実施の形態12の液晶表示装置の反
射率と、反射電極21への印加電圧との関係を示すグラ
フである。
【図19】本発明の実施の形態13の液晶表示装置の反
射率と、反射電極21への印加電圧との関係を示すグラ
フである。
【図20】本発明の実施の形態14の液晶表示装置の断
面の構成を示す断面図である。
【図21】実施の形態14の液晶表示装置の反射率と、
反射電極21への印加電圧との関係を示すグラフであ
る。
【図22】本発明の実施の形態15の液晶表示装置にお
いて、基板11の法線方向から見た場合の色変換層5
5、56、57と反射電極21の形状および位置関係を
示す説明図である。
【図23】実施の形態15の液晶表示装置の断面の構成
を示す断面図である。
【図24】実施の形態15のカラーフィルタ51、5
2、53の透過スペクトルを示すグラフである。
【図25】実施の形態15の液晶表示装置の表示色を示
す式度図である。
【図26】本発明の実施の形態16の液晶表示装置の断
面の構成を示す断面図である。
【図27】本発明の実施の形態17の液晶表示装置の断
面の構成を示す断面図である。
【図28】実施の形態17の液晶表示装置において平面
光源31を発した光の光路を示す説明図である。
【図29】本発明の実施の形態19の液晶表示装置の断
面の構成を示す断面図である。
【図30】本発明の実施の形態21の液晶表示装置の断
面の構成と、平面光源31を発した光の光路を示す説明
図である。
【符号の説明】
1・・・液晶分子、2・・・二色性色素、10・・・液
晶層、11・・・第一の基板、12・・・第二の基板、
15・・・第一の配向膜、16・・・第二の配向膜、1
7・・・第三の配向膜、18・・・第四の配向膜、20
・・・共通電極、21・・・反射電極、22・・・第一
の光源用電極、23・・・第二の光源用電極、24・・
・第一の誘電体層、25・・・第二の誘電体層、26・
・・第一の発光層、31・・・第一の平面光源、35・
・・反射防止層、40・・・傾斜層、41・・・スルー
ホール、42・・・第一の絶縁層、43・・・第二の絶
縁層、44・・・第三の絶縁層、45・・・第一の凹凸
形成層、46・・・アクティブ素子、47・・・位相
板、48・・・偏光板、49・・・第二の凹凸形成層、
50・・・第三の凹凸形成層、51・・・赤のカラーフ
ィルタ、52・・・緑のカラーフィルタ、53・・・青
のカラーフィルタ、55・・・赤の色変換層、56・・
・緑の色変換層、57・・・青の色変換層、61・・・
電子輸送層、62・・・正孔輸送層、63・・・正孔注
入層、80・・・ラビングロール、81・・・シール
部、91・・・第一の凹凸群、92・・・第二の凹凸
群、93・・・第三の凹凸群。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 檜山 郁夫 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 足立 昌哉 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 廣田 昇一 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 Fターム(参考) 2H091 FA02Y FA14Y FA16Y FA31Y FA35Y FA37Y FA41Y FA44Y FB02 FB04 FB07 FB08 FC02 FC10 FD02 GA01 GA13 HA06 JA02 LA11 LA30 5G435 AA02 BB12 BB16 CC12 DD14 EE23 EE33 FF03 FF05 FF06 GG12 GG24 GG25 GG27 HH02 HH03 HH12 HH14 HH16

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】液晶層と、前記液晶層を上下から挟む上側
    および下側基板と、前記液晶層の上側から透過してきた
    光を前記液晶層に向かって反射するために、前記液晶層
    よりも下側に配置された反射板と、前記液晶層に向かっ
    て光を照射するための発光素子層とを有し、 前記発光素子層は、前記液晶層よりも上側に、前記液晶
    層の表示部分を覆うように配置され、 前記発光素子層は、上側に向かって発光した光を前記液
    晶層に向かって偏向するための反射層を備えていること
    を特徴とする液晶表示装置。
  2. 【請求項2】液晶層と、前記液晶層を上下から挟む上側
    および下側基板と、前記液晶層に電界を印加するための
    電極と、前記液晶層の上側から透過してきた光を前記液
    晶層に向かって反射するために、前記液晶層よりも下側
    に配置された反射板と、前記液晶層に向かって光を照射
    するための発光素子層とを有し、 前記発光素子層は、前記液晶層よりも上側に、前記液晶
    層の表示部分を覆うように配置され、 前記電極は、前記液晶層の表示画素ごとに分割された形
    状であり、 前記発光素子層の発光部分は、線状であり、前記分割さ
    れた電極と電極との間隙に対向する位置に配置されてい
    ることを特徴とする液晶表示装置。
  3. 【請求項3】請求項2に記載の液晶表示装置において、
    前記発光素子層は、前記線状の発光部分が上側に向かっ
    て発光した光を、前記液晶層に向かって偏向するために
    反射層を備えていることを特徴とする液晶表示装置。
  4. 【請求項4】請求項1に記載の液晶表示装置において、
    前記液晶層の表示画素ごとに電界を印加するために、前
    記液晶層の表示画素ごとに分割された形状の電極をさら
    に有し、前記発光素子層は、発光部が線状であり、前記
    発光部は、前記分割された電極と電極との間隙に対向す
    る位置に配置されていることを特徴とする液晶表示装
    置。
  5. 【請求項5】請求項1または3に記載の液晶表示装置に
    おいて、前記発光素子層は、前記反射層が、当該反射層
    の上面が外光を反射するのを防ぐために、前記反射層の
    上面を覆う反射防止層を備えることを特徴とする液晶表
    示装置。
  6. 【請求項6】請求項1または3に記載の液晶表示装置に
    おいて、前記発光素子層の反射層は、前記発光部に電界
    を印加するための電極を兼用していることを特徴とする
    液晶表示装置。
  7. 【請求項7】請求項2または4に記載の液晶表示装置に
    おいて、前記発光素子層は、発光層と、前記発光層に電
    圧を印加するために前記発光層を上下から挟むように配
    置された一対の発光用電極層とを有し、 前記発光用電極層の少なくとも一方は、前記発光部を線
    状にするために、形状が線状であることを特徴とする液
    晶表示装置。
  8. 【請求項8】請求項7に記載の液晶表示装置において、
    前記発光層は、前記線状の前記発光用電極層と同じ形状
    であることを特徴とする液晶表示装置。
  9. 【請求項9】請求項1または2に記載の液晶表示装置に
    おいて、前記発光素子層は、発光層と、前記発光層に電
    圧を印加するために前記発光層を上下から挟むように配
    置された一対の発光用電極層とを有し、 前記発光層は、前記液晶層の表示部全体にわたって配置
    され、前記発光層は、自らが発光する光に対して透明で
    あることを特徴とする液晶表示装置。
  10. 【請求項10】請求項7または9に記載の液晶表示装置
    において、前記一対の発光用電極層のうち下側の発光用
    電極層は、前記発光層が発光する光に対して透明である
    ことを特徴とする液晶表示装置。
  11. 【請求項11】請求項2または4に記載の液晶表示装置
    において、前記発光素子層は、発光層と、前記発光層に
    電圧を印加するために前記発光層を上下から挟むように
    配置された一対の発光用電極層とを有し、 前記発光層の前記一対の発光用電極層に挟まれた部分
    は、主平面が、前記基板の主平面から傾いていることを
    特徴とする液晶表示装置。
  12. 【請求項12】請求項1または2に記載の液晶表示装置
    において、前記発光素子層は、前記上側基板と前記液晶
    層との間に配置され、前記発光素子層と前記液晶層との
    間には、カラーフィルタが配置されていることを特徴と
    する液晶表示装置。
  13. 【請求項13】請求項2または4に記載の液晶表示装置
    において、前記カラーフィルタは、赤色フィルタ、青色
    フィルタ、緑色フィルタが主平面方向に配列された構成
    であり、 前記発光素子層の前記発光部は、赤色光発光部と青色光
    発光部と緑色光発光部とを有し、前記赤色光発光部は、
    前記赤色フィルタに近接して配置され、前記青色光発光
    部は、前記青色フィルタに近接して配置され、前記緑色
    光発光部は、前記緑色フィルタに近接して配置されてい
    ることを特徴とする液晶表示装置。
  14. 【請求項14】請求項13に記載の液晶表示装置におい
    て、前記発光素子層は、発光層と、前記発光層に電圧を
    印加するために前記発光層を上下から挟むように配置さ
    れた一対の発光用電極層とを有し、 前記赤色発光部の発光層は、発光する光を前記赤色フィ
    ルタに向かって出射するために、発光層の主平面が前記
    赤色フィルタに向けられ、前記青色光発光部の発光層
    は、発光する光を前記青色フィルタに向かって出射する
    ために、発光層の主平面が前記青色フィルタに向けら
    れ、前記緑色発光部の発光層は、発光する光を前記緑色
    フィルタに向かって出射するために、発光層の主平面が
    前記緑色フィルタに向けられていることを特徴とする液
    晶表示装置。
  15. 【請求項15】請求項14に記載の液晶表示装置におい
    て、前記赤色光発光部と青色光発光部と緑色光発光部
    は、発光層と、前記発光層に電圧を印加するために前記
    発光層を上下から挟むように配置された一対の発光用電
    極層と、前記発光層が発光した光を、それぞれ赤色光、
    青色光、緑色光に変化するための色変換層とを有するこ
    とを特徴とする液晶表示装置。
  16. 【請求項16】請求項1または2に記載の液晶表示装置
    において、前記発光素子層は、前記上側基板と前記液晶
    層との間に配置され、前記発光素子層と前記液晶層との
    間には、絶縁層が配置されていることを特徴とする液晶
    表示装置。
  17. 【請求項17】請求項16に記載の液晶表示装置におい
    て、前記絶縁層には、光を散乱させるための微粒子が含
    まれていることを特徴とする液晶表示装置。
  18. 【請求項18】請求項2または4に記載の液晶表示装置
    において、前記反射板は、前記液晶層の上側から透過し
    てきた光を散乱して反射するために、表面に凹凸を有す
    ることを特徴とする液晶表示装置。
  19. 【請求項19】請求項18に記載の液晶表示装置におい
    て、前記反射板の凹凸の反射面は、近接する前記発光素
    子層の発光部からの光を、前記基板の法線方向に反射す
    るために、非対称な形状であることを特徴とする液晶表
    示装置。
  20. 【請求項20】請求項19に記載の液晶表示装置におい
    て、前記反射板の凹凸の反射面は、近接する前記発光素
    子層の発光部との距離に応じて、前記反射面の傾斜角度
    が異なることを特徴とする液晶表示装置。
  21. 【請求項21】請求項2または4に記載の液晶表示装置
    において、前記線状の発光部は、マトリクス状、櫛歯
    状、または、ストライプ状に配置されていることを特徴
    とする液晶表示装置。
  22. 【請求項22】請求項1または2に記載の液晶表示装置
    において、前記発光素子層は、エレクトロルミネッセン
    スにより発光することを特徴とする液晶表示装置。
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