JP2001183644A

JP2001183644A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2001183644A
Application number: JP37059799A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Mitsui; 精一三ツ井; Masayuki Okamoto; 正之岡本; Kiyoshi Minoura; 潔箕浦
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1999-12-27
Filing date: 1999-12-27
Publication date: 2001-07-06
Anticipated expiration: 2019-12-27
Also published as: JP3526429B2

Abstract

(57)【要約】【課題】薄型軽量、低消費電力で、光の利用効率が良
く、高コントラストを確保し、広い色再現性を示す反射
型液晶表示装置を提供する。【解決手段】入射光をほぼ円偏光光に変換する偏光変
換手段１５と、特定偏光成分の光のみ選択的に反射する
選択反射層２５と、偏光変換手段１５と選択反射層２５
との間に設けられ、光学的な複屈折性を示す液晶層３
と、液晶層３の複屈折量を電場で制御することにより液
晶層３からの出射光の偏光状態を変調して、選択反射層
２５からの反射光強度を変調させる変調制御手段２４
と、を備える。選択反射層２５は、２つ以上の異なる波
長域を反射するように設定されるか、もしくは可視光領
域に渡り反射するように設定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえばワードプ
ロセッサ、ノート型パソコンなどのＯＡ（オフィスオー
トメーション）機器、携帯情報端末、各種映像機器及び
ゲーム機器などに好適に用いられるカラー表示装置とし
て使用される液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、軽量、薄型であるとと
もに低消費電力であるという特徴を有し、携帯用情報端
末や携帯電話用の小型のものからパーソナルコンピュー
タ用といった大型のものまで幅広く用いられている。

【０００３】携帯用情報端末の表示装置として使用する
ためには、さらなる軽量化、薄型化が要求されるととも
に、電池等による長時間駆動が可能となるような低消費
電力化が要求されることとなる。そして、このような要
求に対応可能な表示装置として反射型液晶表示装置が注
目されている。

【０００４】この反射型液晶表示装置として、２枚の偏
光板と、ツイストネマチック液晶（以下、「ＴＮ液晶」
と称する。）或いはスーパーツイストネマチック液晶
（以下、「ＳＴＮ液晶」と称する。）と、を使用したも
のが挙げられる。この反射型液晶表示装置は、ＴＮ液晶
或いはＳＴＮ液晶よりなる液晶層を２枚の偏光板で挟み
込み、その背面に反射板を備えて構成される。

【０００５】また、反射型液晶表示装置として、１枚の
偏光板と、ＴＮ液晶或いはＳＴＮ液晶と、を使用したも
のが挙げられる。この反射型液晶表示装置は、ＴＮ液晶
或いはＳＴＮ液晶よりなる液晶層の一方に偏光板を配
し、その反対側に反射板を備えて構成される。反射板は
液晶層と接する位置に配置されることにより、視差を無
くすことが出来る。

【０００６】また、反射板として選択反射現象を利用し
て表示を行う方式も提案されている。この選択反射を示
す物質として、コレステリック液晶やカイラルネマティ
ック液晶やカイラルスメクティック液晶、そして、これ
らの液晶をフィルム化して分子配向を固定したものがあ
る。

【０００７】このコレステリック液晶がその螺旋ピッチ
に対応した波長の光を選択的に反射する現象は、よく知
られている。具体的には、右巻きのコレステリック液晶
は、液晶の屈折率異方性を△ｎ、ピッチをｐ、反射波長
範囲を△λとすれば、 △λ＝２△ｎ・ｐ（１）式の範囲にある入射光の右回りの円偏光成分のみを選択的
に反射し、それ以外の波長の右回り円偏光成分や全ての
波長の左回り円偏光成分は透過する。このとき、反射中
心波長λｍは、 λｍ＝ｎａ・ｐ（２）式で表される。ただし、ｎａは、液晶層の平均屈折率であ
る。

【０００８】また、左巻きのコレステリック液晶につい
ては、前述した右巻きのコレステリック液晶の場合とは
反対の作用をする。左巻きのコレステリック液晶の選択
反射現象を次に説明する。左巻きのコレステリック液晶
に右及び左円偏光成分が入射する場合、所定波長範囲に
ある入射光の左回りの円偏光成分のみを選択的に反射
し、それ以外の波長の左回り円偏光成分や全ての波長の
右回り円偏光成分はコレステリック液晶層を透過する。

【０００９】従来から、このコレステリック液晶の特異
な光学特性を利用し、１枚の偏光板と組み合わせた表示
装置が提案されている。例えば、コレステリック液晶ポ
リマーフィルムによる選択反射とＴＮ表示方式とを組み
合わせ、さらに１／４波長板を組み合わせて表示を行う
方式が開示されている（特開平６−２３０３６２号公
報）。これは、ＴＮ液晶セルによる旋光性を利用したも
のであり、電圧無印加時と電圧印加時で偏光方向を９０
°回転させることで、１／４波長板に入射する偏光方向
を切り替えて、左右円偏光光をスイッチングすることに
より表示を行うものである。この表示装置１´の構成を
図３に示している。図３において、上側基板１１´上に
透明電極１２´と配向膜１３´とが順次設けられて電極
基板が構成され、また、下側基板２１´上に透明電極２
２´と配向膜２３´とが順次設けられて電極基板が構成
される。これら電極基板を配向膜１３´、２３´が対向
するように配置し、その間に液晶層３´を挟持して液晶
セルが構成される。この液晶セルの上側基板１１´の光
入射側に偏光板１５´が設けられ、下側基板２１´に１
／４波長板２６´、コレステリック液晶ポリマーフィル
ム２４´さらに光吸収板２５´が設けられている。この
構成における１／４波長板２６´の作用について考察す
ると、液晶３´の９０度ツイストＴＮ層が光の偏光方向
をスイッチングする素子として作用しており、このた
め、ＴＮ層に電界を印加しない場合（ＯＦＦ）には、１
／４波長板２６´の光軸に対して−４５°の直線偏光光
が１／４波長板２６´に入射し、この１／４波長板２６
´を透過した後では、右円偏光光となる。これに対し
て、ＴＮ層に十分な電界を印加した場合（ＯＮ）は、こ
れとは逆の現象となる。即ち、１／４波長板２６´の光
軸に対して±４５°（−４５°又は＋４５°）の方向に
入射した直線偏光光は、その偏光方向によって右円偏光
光又は左円偏光光に変換される。このように、電圧無印
加時と電圧印加時で偏光方向を９０°回転させること
で、１／４波長板２６´に入射する偏光方向をＴＮ層で
切り替えて、左右円偏光光をスイッチングすることによ
り表示を行う。また、コレステリック液晶ポリマーによ
る選択反射、ＴＮ表示方式、マイクロカラーフィルタ
ー、さらに１／４波長板を組み合わせてカラー表示を行
う方式が開示されている（特開平１１−８４３６１号公
報）。表示原理は、特開平６−２３０３６２号公報と同
じである。

【００１０】ところで、上述したような反射型液晶表示
装置のうち、２枚の偏光板を使用するものにおいては、
入射光が出射されるまでに４回偏光板を通過することと
なり、偏光板によって入射光の７０％が表示に利用され
ることなく吸収されてしまい、明るさが不足する。ま
た、背面の偏光板を基板の後方に配置せざるを得ないた
め、視差が発生し、カラー化が困難である。

【００１１】これに対し、上述の反射型液晶表示装置の
うち、１枚の偏光板を使用するものにおいては、偏光板
による吸収を低減させ、明るさを向上することが可能で
ある。しかし、反射板に指向性を付与するために、プロ
セス上複雑な構成が必要であった。

【００１２】また、コレステリック液晶ポリマー層を選
択反射層として用い、種々の液晶表示方式と１／４波長
板とを組み合わせる従来の構成においては、何れも１／
４波長板を選択反射層に接するように形成する必要があ
り、そして、この１／４波長板として液晶性高分子を用
いて作製する為には、さらにその下に配向膜を形成する
必要がある。そのため、構造が複雑になり、製造コスト
も高くなるという問題があった。

【００１３】このように、従来の表示方式では、液晶表
示素子本来の薄型軽量、低消費電力という優れた特徴を
十分発揮しているとはいえず、携帯用情報端末の表示装
置としては不十分であり、明るく、視認性に優れ、カラ
ー表示が可能な新しい情報表示端末用の表示方式が求め
られている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、上
述の実情に鑑みて提案されるものであって、薄型軽量、
低消費電力で、光の利用効率が良く、高コントラストを
確保し、広い色再現性を示す反射型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】本発明は、入射光をほぼ
円偏光光に変換する偏光変換手段と、特定偏光成分の光
のみ選択的に反射する選択反射層と、前記偏光変換手段
と選択反射層との間に設けられ、光学的な複屈折性を示
す液晶層と、該液晶層の複屈折量を電場で制御すること
により液晶層からの出射光の偏光状態を変調して、選択
反射層からの反射光強度を変調させる変調制御手段と、
を備える液晶表示装置である。

【００１６】また、本発明は、前記選択反射層は、２つ
以上の異なる波長域を反射するように平列（Ｒ、Ｇ、Ｂ
にパターニング配置）に設定されるか、もしくは可視光
領域に渡り反射するように設定される液晶表示装置であ
る。

【００１７】そして、本発明は、前記偏光変換手段は、
１枚の偏光板と少なくとも１枚の位相差板とからなる液
晶表示装置である。

【００１８】更に、本発明は、前記液晶層は、任意の印
加電圧において１／２波長の位相差を発現させるように
設定され、選択反射層の上での偏光状態を入射した円偏
光とその逆回りの円偏光との２つの状態に変換する液晶
表示装置である。

【００１９】また、本発明は、前記選択反射層は、コレ
ステリック液晶、カイラルネマティック液晶又はカイラ
ルスメクティック液晶を含み、それをフィルム化あるい
はマイクロカプセル化した上記液晶あるいは液晶性高分
子を用いる液晶表示装置である。

【００２０】そして、本発明は、前記選択反射層の後方
に設けられ、前記選択反射層を透過した光を吸収する光
吸収層を有しており、そして、該光吸収層は、黒色の樹
脂を含むか、あるいは偏光板と１／４波長板とから構成
される液晶表示装置である。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の発明の実施の形態
について説明する。本発明の液晶表示装置の実施例につ
いて、図１及び図２を用いて説明する。図１は、実施例
１における液晶表示装置の構成を示す断面説明図であ
る。図２は、実施例２における液晶表示装置の構成を示
す断面説明図である。

【００２２】実施例１を説明する。本実施例の液晶表示
装置１は、図１にその液晶表示素子の構成を示す断面を
示すように、上側透明基板１１、透明電極１２、配向膜
１３、偏光子１５、１／４波長板１６、下側透明基板２
１、透明電極２２、配向膜２３、コレステリック液晶ポ
リマーフィルム２４、光吸収層２５、液晶層３、等から
なる。

【００２３】透明基板１１、２１は、所定間隔で配され
ており、上側透明基板１１上には透明電極１２と液晶分
子の配向膜１３とが順次設けられている。また、対向す
る下側透明基板２１上には、特定の波長域の光のみ選択
的に反射する選択反射層としてのコレステリック液晶ポ
リマー層２４が設けられて、その上には透明電極２２と
液晶分子の配向膜２３とが順次設けられている。コレス
テリック液晶ポリマー層２４は、赤、青、緑の選択波長
を反射するようにピッチを調整してある。

【００２４】配向膜１３、２３間には光学的な複屈折性
を示す液晶３が設けられて液晶セルが構成されている。
さらに、透明基板１１の入射側には、入射光を直線偏光
光に変換する偏光子１５と１／４波長板１６とが設けら
れており、透明基板２１の出射側には、特定波長域の光
を吸収する光吸収層２５が設けられている。

【００２５】そして、これら透明電極１２、２２に所定
の電圧を印加し、偏光子１５と１／４波長板１６からの
円偏光光が入射される液晶層３の複屈折量を、透明電極
１２、２２に印加される表示電圧による外場である電界
で制御することにより液晶層３からの出射光の偏光状態
を変調して、コレステリツク液晶ポリマー層２４からの
反射光強度を変調制御する。以上により、コレステリツ
ク液晶ポリマーと、複屈折量を外場によって変化させる
ことのできる液晶セルとを組み合わせることにより、反
射光強度を変調することができる光学素子としての反射
型液晶表示装置１が構成される。

【００２６】ここで、この反射型液晶表示装置１の製造
方法について、その一例を説明する。まず、透明基板１
１、２１として、厚みが０．７ｍｍのガラス基板（７０
５９；コーニンググラスワークス社製）を使用し、この
ガラス基板上に、透明電極１２としてＩＴＯ膜をスパッ
クリング法によつて形成する。対向するガラス基板２１
の上にはコレステリック液晶ポリマー層を形成し、ＩＴ
Ｏ膜をスパックリング法によって形成する。本実施例の
コレステリツク液晶ポリマー層の材料としては、光重合
可能なＷａｃｋｅｒ−ＣｈｅｍｉｅＧｍｂＨ社製のＴ
Ｃ３９５１Ｌを使用する。このＴＣ３９５１Ｌは、カイ
ラル材科のヘリカルツイストパワーの温度依存性による
コレステリック相のサーモクロミズム効果により特定の
温度で反射スヘクトルを変化させることができる。

【００２７】まず、ガラス基板の上にＴＣ３９５１Ｌか
らなる膜を形成し、画素に対応した所定のマスクを配置
する。ガラス基板を２５℃に熱すると赤の光を反射する
ようになるので、この状態でＵＶ照射して赤反射フィル
ターの領域部分を固定化する。次に、ガラス基板の温度
を７６℃（緑の光の反射に対応）に設定し、画素に対応
した所定のマスクを配置し、ＵＶ照射して緑反射フィル
ターの領域部分を固定化する。続いて、ガラス基板の温
度を１０５度（青の光の反射に対応）と変えて画素に対
応した所定のマスクを配置し、ＵＶ照射して青反射フィ
ルターの領域部分を固定化する。

【００２８】以上の様にして、ＲＧＢの光反射タイプの
フィルターが形成される。本実施例においては、左回り
の円偏光光を反射するように設定した。

【００２９】さらに、ＩＴＯ膜上にそれぞれ配向膜１
３、２３をそれぞれ形成する。これら配向膜１３、２３
は、ポリイミド（ＲＮ−１０２４；日産化学社製）をス
ピンコートにより均一に形成し、焼成後に上下の基板で
ラビング方向が反対になるようにラビング処理を施す。

【００３０】その後、透明基板１１、２１の間隔を一定
に保つために、４．５μｍのファイバーグラススペーサ
（図示せず）を散布し、液晶封止層（図示せず）として
５．０μｍのファイーバーグラススペーサを混入した接
着性シール材をスクリーン印刷することにより形成し貼
り合わせた。その後、２枚の基板間の真空脱気により液
晶を注入し、ＥＣＢ方式の液晶セルを作成した。本実施
例１の場合、平行配向となるように設定し、リタデーシ
ョンＲ＝△ｎ・ｄ（Δｎ：液晶の複屈折率差、ｄ：セル
厚）を波長の１／２に設定した。こういう設定により入
射した円偏光光は逆回りの円偏光光に変換できる。偏光
板１５と液晶層３の配向方向の関係であるが、円偏光光
を入射するためにどの方向であってもかまわない。上記
の手順で作製した液晶セルに、偏光子１５及び１／４波
長板１６を、偏光子１５の偏光軸が１／４波長板１６の
遅相軸と４５°の角度を成すようにして貼り付け、左ま
わりの円偏光光を入射できるように設定した。

【００３１】また、光吸収層２５としてカーボン微粒子
をバインダーに添加したものを印刷法によって透明基板
２１の裏面上に形成した。この光吸収層２５は、有機系
色素かまたは顔料系色素を、吸収波長域が少なくとも選
択反射波長域を含むように調整し、これをバインダーに
添加したものを印刷によって透明基板２１上に形成して
もよい。その他に、黒色紙などの光吸収性のシートを接
着剤によつて透明基板２１の裏面上に貼り付けてもよ
い。さらに、本実施例の液晶表示装置において、選択反
射層の後方に設けられた光吸収層を１／４波長位相差膜
と偏光板とにより形成することも出来る。

【００３２】上記構成により本実施例の液晶表示装置１
を完成する。以下、その作用を説明する。まず、上記偏
光子１５と１／４波長板１６によって、入射光は円偏光
光に変換される。このように、円偏光光に変換された入
射光は、液晶層３の複屈折効果によって常光と異常光に
位相差が生じることになり、任意の楕円率を有する楕円
偏光光に変換される。このとき、液晶層３を透過する常
光と異常光の光学的位相差δは、波長λ、リタデーショ
ンＲ（＝Δｎ・ｄ）として、 δ＝２π／λ・Ｒ（３）式の関係に従って変化する。

【００３３】一般に、偏光子１５と１／４波長板１６を
介して得られる円偏光光を複屈折性媒質である液晶層３
に入射した場合、出射光はその媒質の光学的位相差によ
り種々の楕円偏光光となる。例えば、光学的な位相差が
π／２ラジアンの場合、入射した円偏光光は、出射光は
逆回りの円偏光光となる。即ち、この液晶セルのリタデ
ーションＲを外場によって変化させることで、出射する
入射円偏光光を任意の楕円偏光光に変換することができ
る。この液晶層３で任意の楕円率を有する楕円偏光光に
変換された入射光は、コレステリック液晶ポリマー層２
４に入射され、その螺旋ピッチに対応した波長の光に関
して、その楕円率と極性に対応した光強度で反射され
る。例えば、コレステリック液晶ポリマーが例えば右巻
きの場合には右円偏光光は全て反射され、左円偏光光の
場合には全て透過されることになる。その両偏光光の中
間の状態の偏光光は一部が反射され、それ以外は透過さ
れることになる。

【００３４】さらに、透過した光は、コレステリック液
晶ポリマー層の後方に設置している光吸収層２５によつ
て吸収されて反射しない。液晶に印加する任意の電圧で
その条件を満たせば表示するできる。

【００３５】このように、実施例１の液晶表示素子にお
いて、コレステリック液晶ポリマー層２５に入射する偏
光光の楕円率の制御を、液晶層３の複屈折量を外場によ
って制御することで行うことにより、コレステリック液
晶層２５からの反射光強度を制御することができる。つ
まり、コレステリック液晶ポリマー層２４への入射光の
楕円率に応じた強度の反射光が得られることになる。本
実施例においては、左円偏光光を入射するように設定
し、コレステリック液晶ポリマーが左円偏光光を反射す
るように設定したため、ノーマリーホワイトの表示が実
現できる。例えば、右円偏光光を入射するように１／４
波長板１６の設定を変えるとノーマリーブラックの表示
が実現できる。

【００３６】本実施例１では、入射光の偏光状態を変調
する液晶素子として、基板に対して液晶分子を平行配向
させたＥＣＢ方式の液晶層を採用したが、複屈折量を外
場によって制御できるものであれば、どのような方式の
ものを用いてもよく、例えば、基板に対して液晶分子が
垂直に配向したＥＣＢ方式や、液晶のねじれた分子配向
を利用したＴＮ方式またはＳＴＮ方式なども使用でき、
さらに、ＦＬＣの複屈折を利用した方式なども使用でき
るため、設計の自由度が増すという特徴を有している。

【００３７】また、本実施例１の反射型液晶表示素子に
光吸収層２５を形成しない場合には、背面にバックライ
トを配置した透過型の液晶表示素子が実現でき、その場
合は、反射型と補色の表示が実現できる。

【００３８】本実施例では、１枚の１／４波長板を用い
たが、広帯域にわたって円偏光光を得るためには、２
枚、あるいは３枚の位相差板を組み合わせて用いること
ができる。この構成とすると、コントラストが良い表示
が得られることを確認している。

【００３９】以上により、本実施例１の構成によれば、
複屈折性を有する液晶層３によって入射直線偏光光を効
率的に円偏光光に変換できるため、外部光の半分が利用
でき、明るい表示が得られる。また、左円偏光光、右円
偏光光を入射することで、すべて反射またはすべて透過
に切り替えることができ、コントラストの良いフルカラ
ー表示が得られる。さらに、偏光状態を任意に変化でき
るため、中間調の表示も可能である。

【００４０】以下、本発明の第２の実施の形態につい
て、図２を参照しながら説明する。本発明に係る反射型
液晶表示装置の第２の実施の形態として、液晶として誘
電率異方性が負のネマチック液晶等を使用し、マイクロ
カラーフィルターを内蔵する液晶表示装置を挙げること
ができる。

【００４１】実施例２の液晶表示装置１ｂは、図２に模
式的に示すように、上側透明基板１１ｂ、透明電極１２
ｂ、配向膜１３ｂ、マイクロカラーフィルター１４ｂ、
偏光子１５ｂ、１／４波長板１６ｂ、下側透明基板２１
ｂ、透明電極２２ｂ、配向膜２３ｂ、広帯域コレステリ
ック液晶ポリマーフィルム２４ｂ、光吸収層２５ｂ、液
晶層３ｂ、等からなる。

【００４２】透明基板１１ｂ、２１ｂは、所定間隔で配
されており、上側透明基板１１ｂ上にはマイクロカラー
フィルター１４ｂ、透明電極１２ｂ、さらに液晶分子の
配向膜１３ｂが順次設けられている。また、対向する下
側透明基板２１ｂ上には、可視波長域の光を反射する選
択反射層としての広帯域コレステリック液晶ポリマー層
２４ｂが設けられて、その上には透明電極２２ｂ、さら
に液晶分子の配向膜２３ｂが順次設けられている。広帯
域コレステリック液晶ポリマー層２４ｂは、可視光の波
長を反射するようにピッチが連続的に変化する物を用い
てある。配向膜１３ｂ、２３ｂ間には光学的な複屈折性
を示し、誘電率異方性が負の液晶３ｂが設けられて液晶
セルが構成されている。

【００４３】さらに、透明基板１１ｂの入射側には、入
射光を直線偏光光に変換する偏光子１５ｂと１／４波長
板１６ｂが設けられており、透明基板２１ｂの出射側に
は、特定波長域の光を吸収する光吸収層２５ｂが設けら
れている。さらに、これら透明電極１２ｂ、２２ｂに所
定の電圧を印加し、偏光子１５ｂと１／４波長板１６ｂ
からの円偏光光が入射される液晶層３ｂの複屈折量を、
透明電極１２ｂ、２２ｂに印加される表示電圧による外
場である電界で制御することにより液晶層３ｂからの出
射光の偏光状態を変調して、広帯域コレステリック液晶
ポリマー層２４ｂからの反射光強度を変調制御する。以
上により、広帯域コレステリック液晶ポリマーと、複屈
折量を外場によって変化させることのできる液晶セルと
を組み合わせることにより、反射光強度を変調すること
ができる光学素子としての反射型液晶表示装置２ｂが構
成される。

【００４４】上記透明基板１１ｂの透明電極１２ｂと透
明基板１１ｂ間には、マイクロカラーフィルター１４ｂ
が配されている。このマイクロカラーフィルター１４ｂ
は、画素電極に対応するようにＲ、Ｇ、Ｂがストライプ
配列されてなるものである。本実施例の液晶表示装置１
ｂにおいては、一対の配向膜１３ｂ、２３ｂにより厚さ
方向に挟まれた液晶層３ｂを負の異方性を有するネガ型
のネマチック液晶により形成しており、透明電極１２
ｂ、２２ｂ間に電圧が印加されていない状態では液晶分
子はほぼ垂直方向に配向し、そして、透明電極１２ｂ、
２２ｂ間に電圧を印加すると基板に対して平行方向に配
向するようになされている。

【００４５】なお、上記一対の配向膜１３ｂ、２３ｂは
垂直配向性を有するポリイミド等より構成される。

【００４６】この基本的な表示原理は、実施例１と同じ
である。本実施例の液晶表示装置１ｂにおいては、液晶
層３ｂに電圧が印加されていない場合には、液晶層中の
液晶分子が透明基板１１ｂ及び対向基板２１ｂの面内方
向に対して垂直に配向しており、入射光は偏光子１５ｂ
と１／４波長板１６ｂにより円偏光光に変換され、液晶
層３ｂによる複屈折を受けることなく、固定化された広
帯域コレステリック液晶ポリマー層２４ｂの巻き方向と
同方向となるようにして入射し、散乱反射さてしまい、
「白」が表示されることとなる。なお、本実施例の液晶
表示装置１ｂにおいては、マイクロカラーフィルター１
４ｂが設けられているため、カラー表示がなされる。一
方、液晶層３ｂに電圧が印加されている場合には、入射
光が偏光板１５ｂと１／４波長板１６ｂにより円偏光光
に変換され、液晶層３ｂによる複屈折効果で、逆回りの
円偏光光となるため、固定化された広帯域コレステリッ
ク液晶ポリマー層２４ｂの巻き方向と逆方向となるよう
にして入射し固定化されたコレステリック液晶ポリマー
層２４ｂを透過し、光吸収層２５ｂに吸収されて、
「黒」が表示されることとなる。本実施例では、液晶層
のリターデーションとして３００ｎｍを用いたが、大き
なリターデーションを用いると急峻性が向上し、単純マ
トリックス駆動が可能となる。

【００４７】本実施例においては、高明度化されたカラ
ーフィルタ１４ｂを配置した。本実施例では、光吸収タ
イプのカラーフィルター層１４ｂの一例として、顔料分
散方式のカラーフィルターを以下のようにして作製す
る。透明な感光性樹脂の中に赤色の顔料が均一に分散さ
れた感光性着色レジストをガラス基板上に塗布する。具
体的には、富士ハントエレクトロニクステクノロジー
（株）社製のＣＲ２０００を用い、スピンコート法によ
り６５０回転／分で２．０μｍ厚の膜を形成する。その
後、８０℃でプリベークし、所定のマスクを用いて露
光、現像し、最後に２２０℃で３０分間ベークし、赤の
パターンを形成する。さらに、富士フィルムオーリン株
式会社製のＣＧ２０００、ＣＢ２０００、ＣＫ２０００
を同じプロセスにて、それぞれ緑、青及び黒のパターン
を形成し、カラーフィルター層１４ｂを形成する。さら
に、カラーフィルター層１４ｂとして用いた吸収タイプ
のカラーフィルターには、ゼラチン染色方法、電着法、
印刷法等の各種方式が適用可能である。このカラーフィ
ルタには、各画素間に色の混合を防止し、画素電極間の
電圧未印加部や電界乱れに伴う暗表示での反射光のもれ
を防止するブラックマトリクス（図中省略）を配してい
る。ブラックマトリクスは、ここに入射する光がすでに
概ね円偏光光になつており、ブラックマトリクスによる
反射光は出射時に再度光学位相差補償板の作用を受け偏
光板に吸収されるため、低コストの金属膜等を用いても
ブラックマトリクスが反射光を生じて視認性を悪化させ
ることはなかったが、さらに低反射処理を行うとより高
コントラストな表示に好適であるであることは言うまで
もない。また、ブラックマトリクスが無くても良い。さ
らに上側基板の透明電極等の界面反射は全て吸収される
ため、コントラストは高くなることを確認している。

【００４８】なお、本例の液晶表示装置においては、反
射型であることから低消費電力化が達成できることは言
うまでもない。

【００４９】上記実施例１〜２では、コレステリック液
晶ポリマーを選択反射層に用いたが、コレステリック液
晶又はカイラルネマティック液晶又はカイラルスメクテ
ィック液晶を含みそれをフィルム化あるいはマイクロカ
プセル化した上記液晶あるいは液晶性高分子を用いても
同様な効果を確認している。

【００５０】何れの実施例１〜２では、複屈折量を外場
によって制御できる液晶表示方式として平行配向あるい
は垂直配向したＥＣＢ方式の液晶セルを採用したが、同
様の効果を有する液晶表示方式としてＳＴＮ方式を用い
ても同様の効果が得られ、単純マトリクス駆動による大
容量表示が可能になるという優れた効果の発揮する。ま
た、複屈折性を示し、複屈折量を外場によって制御でき
るものであれば液晶に限らず、例えばＰＬＺＴやニオブ
酸リチウムなどの光学結晶に透明電極を形成し、電圧を
印加して複屈折量を可変することで同様の効果が得られ
る。さらにこの場合は、高速で動作させることが可能と
なり、また、メモリ性も有するという優れた特徴をも発
揮する。

【００５１】以上説明したように、偏光板と１／４波長
板を利用して円偏光光を入射させ、液晶の複屈折性を利
用して偏光状態を電場で変化させることにより表示を行
うため、種々の方式の表示モードが使用でき、設計の自
由度が増すだけではなく、選択反射層としての例えばコ
レステリック反射層に入射する偏光状態を制御すること
で反射光強度を変調することができ、また、偏光子を１
枚しか必要とせず、明るいフルカラー表示が得られる。

【００５２】

【発明の効果】本発明によれば、薄型軽量、低消費電力
で、光の利用効率が良く、高コントラストを確保し、広
い色再現性を示す反射型液晶表示装置を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１における液晶表示装置の構成を示す断
面説明図。

【図２】実施例２における液晶表示装置の構成を示す断
面説明図。

【図３】従来の液晶表示装置の構成例を示す断面説明
図。

【符号の説明】

１第１の反射型液晶表示装置１ｂ第２の反射型液晶表示装置１１、１１ｂ上側透明基板１２、１２ｂ透明電極１３、１３ｂ配向膜１４ｂマイクロカラーフィルター１５、１５ｂ偏光子１６、１６ｂ１／４波長板２１、２１ｂ下側透明基板２２、２２ｂ透明電極２３、２３ｂ配向膜２４コレステリック液晶ポリマーフィルム２４ｂ広帯域コレステリック液晶ポリマーフィルム２５、２５ｂ光吸収層３液晶層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者箕浦潔大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内Ｆターム(参考） 2H049 BA02 BA05 BA06 BA07 BA43 BB03 BC22 2H089 HA04 HA06 HA22 HA28 RA05 RA07 RA10 2H091 FA02Y FA08X FA11X FA14Z FA34Z FA35Y FA41Z FC05 FC06 FC23 FD10 FD15 GA06 GA08 GA09 HA07 HA09 HA10 JA02 KA02 LA11 LA15 LA17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入射光をほぼ円偏光光に変換する偏光変
換手段と、特定偏光成分の光のみ選択的に反射する選択
反射層と、前記偏光変換手段と選択反射層との間に設け
られ、光学的な複屈折性を示す液晶層と、該液晶層の複
屈折量を電場で制御することにより液晶層からの出射光
の偏光状態を変調して、選択反射層からの反射光強度を
変調させる変調制御手段と、を備える液晶表示装置。
【請求項２】前記選択反射層は、２つ以上の異なる波
長域を反射するように平列に設定されるか、もしくは可
視光領域に渡り反射するように設定される請求項１記載
の液晶表示装置。
【請求項３】前記偏光変換手段は、１枚の偏光板と少
なくとも１枚の位相差板とからなる請求項１又は２に記
載の液晶表示装置。
【請求項４】前記液晶層は、任意の印加電圧において
１／２波長の位相差を発現させるように設定され、選択
反射層の上での偏光状態を入射した円偏光とその逆回り
の円偏光との２つの状態に変換する請求項１〜３のいず
れか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】前記選択反射層は、コレステリック液
晶、カイラルネマティック液晶又はカイラルスメクティ
ック液晶を含み、それをフィルム化あるいはマイクロカ
プセル化した上記液晶あるいは液晶性高分子を用いる請
求項１〜４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項６】前記選択反射層の後方に設けられ、前記
選択反射層を透過した光を吸収する光吸収層を有してお
り、そして、該光吸収層は、黒色の樹脂を含むか、ある
いは偏光板と１／４波長板とから構成される請求項１〜
５のいずれか１項に記載の液晶表示装置。