JP2000267091A

JP2000267091A - 液晶表示装置

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Publication number: JP2000267091A
Application number: JP11072032A
Authority: JP
Inventors: Osamu Ito; 理伊東; Shinichi Komura; 真一小村; Ikuo Hiyama; 郁夫檜山; Masaya Adachi; 昌哉足立; Shoichi Hirota; 昇一廣田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-03-17
Filing date: 1999-03-17
Publication date: 2000-09-29
Anticipated expiration: 2019-03-17
Also published as: JP3487782B2; US6556260B1; KR20000062934A

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、Ｙ₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｔａ₂Ｏ₅、Ｓ
ｉ₃Ｎ₄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、ＳｉＮ_x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ＳｉＮ_x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。

【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
ｍ²、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、１０Ｖ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）ｃａｌｂａｚｏｌｖｉｎｙｌｂｉｐｈ
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

【特許請求の範囲】

【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。