【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光吸収層、コレステリック液晶カラーフィルター層、液晶セル、λ／４板、そして直線偏光膜を有する反射型液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、基本的には、液晶セルと直線偏光膜とが必須の構成要素である。直線偏光膜を通過した直線偏光に対して、液晶セル内の（電圧の印加時と無印加時で異なる配向状態にある）棒状液晶性分子が光学的に機能することによって、画像が表示される。
液晶表示装置のカラー画像表示については、様々な方式が提案されているが、実用化されているのはカラーフィルターを用いる方式である。液晶ディスプレイ用カラーフィルターは、吸収波長が異なる複数（通常は、Ｒ、Ｇ、Ｂ）の領域に分割されている。光をカラーフィルターにより分光して、目的のＲＧＢの光を得て、これを混合してカラー画像を表示する。
カラーフィルターは、従来から染料または顔料を用いて製造されている。
【０００３】
特開平８−２３４１９６号、同８−２９７２８０号、同１０−１７７１６７号、同１０−２６０３８７号の各公報には、染料または顔料に代えて、コレステリック液晶をカラーフィルターに用いることが提案されている。コレステリック液晶層は、選択反射スペクトル形状が理想的な方形に近いため、表示色の純度を低下させることがない。そして、コレステリック液晶の螺旋ピッチを調節することで、Ｒ、Ｇ、Ｂの波長に対応することができる。
コレステリック液晶層は、液晶性分子のらせんと同じ回りの円偏光成分を反射する機能を有する。従って、コレステリック液晶をカラーフィルターとして用いる場合、コレステリック液晶層に加えて、直線偏光を円偏光に変換する（あるいは円偏光を直線偏光に変換する）機能を有するλ／４板を使用する必要がある。
【０００４】
コレステリック液晶カラーフィルター層を備えた反射型液晶表示装置では、光吸収層、コレステリック液晶カラーフィルター層、液晶セル、λ／４板、そして直線偏光膜をこの順序で積層した基本構成になる。
λ／４板と直線偏光膜との積層体が円偏光板として機能するためには、直線偏光膜の透過軸方向に対して、λ／４板の遅相軸方向が４５゜となるように配置する必要がある。なお、画像表示のため、λ／４板の遅相軸方向に対して、暗状態における液晶セル内の液晶の遅相軸方向は、実質的に平行（０゜）となるように配置する場合がある。
従来の技術では、以上の光学的な配置の都合と、製造の容易さとを考慮し、表示される画像、液晶セル、λ／４板および直線偏光膜を、画像の上下方向に対して、暗状態における液晶セル内の液晶の遅相軸方向が実質的に平行（０゜）または直交（９０゜）、λ／４板の遅相軸方向が実質的に平行（０゜）または直交（９０゜）、そして直線偏光膜の透過軸方向が実質的に４５゜となるように配置していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者がコレステリック液晶カラーフィルター層を備えた反射型液晶表示装置について研究を進めた結果、表示画像に対して、液晶セル、λ／４板および直線偏光膜の配置を変更することによって、表示画像をさらに改善できることが判明した。
本発明の目的は、コレステリック液晶カラーフィルター層を備えた反射型液晶表示装置を通常の方向から画像を観察した場合に、暗状態における反射光を削減し、コントラストを改善することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、下記（１）〜（３）の反射型液晶表示装置により達成された。
（１）光吸収層、コレステリック液晶カラーフィルター層、液晶セル、λ／４板、および直線偏光膜を有する反射型液晶表示装置であって、表示される画像、λ／４板および直線偏光膜が、画像の上下方向に対して、λ／４板の遅相軸方向が実質的に４５゜、そして直線偏光膜の透過軸方向が実質的に０゜または９０゜となるように配置されていることを特徴とする反射型液晶表示装置。
（２）光吸収層、コレステリック液晶カラーフィルター層、液晶セル、λ／４板、そして直線偏光膜をこの順序で有する（１）に記載の反射型液晶表示装置。（３）液晶セルが、画像の上下方向に対して、暗状態における液晶セル内の液晶の遅相軸方向が実質的に４５゜となるように配置されている（１）に記載の反射型液晶表示装置。
【０００７】
画像の上下方向は、通常は（長方形の画像表示領域を有する一般的な液晶表示装置では）、長方形の画像表示領域における縦方向を意味する。画像の上下方向は、液晶表示装置における画素の配列方向（の一方）にも対応する。例えば、６４０×４８０の解像度（ＶＧＡモード）の液晶表示装置ならば、６４０の配列方向（画像を縦に表示した場合）または４８０の配列方向（画像を横に表示した場合）が、画像の上下方向に相当する。
なお、本明細書において、遅相軸は屈折率が最大となる方向を意味し、透過軸は透過率が最大となる方向を意味する。遅相軸あるいは透過軸が画像の面に対して傾いている場合は、遅相軸あるいは透過軸を画像の面に投影して得られる方向を遅相軸方向あるいは透過軸方向とする。
また、本明細書において、実質的に０゜、４５゜あるいは９０゜とは、実際に測定した角度が、規定した角度±５゜の範囲内であることを意味する。実際に測定した角度は、規定した角度±４゜の範囲内であることが好ましく、規定した角度±３゜の範囲内であることがより好ましく、規定した角度±２゜の範囲内であることがさらに好ましく、規定した角度±１゜の範囲内であることが最も好ましい。
【０００８】
【発明の効果】
本発明者の研究により、従来のコレステリック液晶カラーフィルター層を備えた反射型液晶表示装置では、表示される画像の上下方向に対して、斜め４５゜の方向から画像を観察した場合に、画像のコントラストが良好であることが判明した。さらに本発明者が研究した結果、直線偏光膜の透過軸方向または透過軸に直交する方向から光を入射し、それが反射して表示される画像を、入射光と同じ方向から観察すると、暗状態における反射光が最も低減される。
しかし、表示される画像の上下方向に対して、斜め４５゜の方向から画像を観察することは困難であり、実際に観察することもない。そこで、本発明者は、表示画像に対して、液晶セル、λ／４板および直線偏光膜の配置を変更し、表示画像を通常のように画像の上下方向から観察した場合に、暗状態における反射光を最も低減させることに成功した。
従って、本発明に従う反射型液晶表示装置は、通常の方向から光を入射して、通常の方向から画像を観察すると、暗状態における反射光が削減され、コントラストが優れた画像を観察することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
［反射型液晶表示装置の構成］
図１は、コレステリック液晶カラーフィルター層とλ／４板との関係を示す断面模式図である。
図１に示すように、コレステリック液晶カラーフィルター層（Ｃｈ）は、コレステリック液晶の螺旋ピッチが異なる領域、すなわち、赤色光透過領域（Ｃｈｒ）、緑色光透過領域（Ｃｈｇ）および青色光透過領域（Ｃｈｂ）に分割されている。
コレステリック液晶層（Ｃｈ）は、液晶性分子のらせん（図１では右回り）とは逆回り（図１では左回り）の円偏光（１ｒ、１ｇ、１ｂ）を透過し、液晶性分子のらせんと同じ回り（図１では右回り）の円偏光成分を反射する。ただし、通常の反射と異なり、円偏光成分の向き（図１では右回り）は変化しない。
λ／４板（λ／４）は、円偏光（１ｒ、１ｇ、１ｂ）を直線偏光（２ｒ、２ｇ、２ｂ）に変換する機能を有する。一枚のλ／４板（λ／４）で、全ての波長領域の光に対応するため、λ／４板は広い波長領域でλ／４板として機能することが望ましい。
【００１０】
図２は、コレステリック液晶カラーフィルター層を備えた反射型液晶表示装置の断面模式図である。
図２に示すように、反射型液晶表示装置は、光吸収層（ＬＡ）、コレステリック液晶カラーフィルター層（Ｃｈ）、液晶セル（ＬＣ）、λ／４板（λ／４）、そして、直線偏光膜（Ｐ）が、この順に積層された構造を有する。
明状態（Ｂ）では、外部からの直線偏光（２１）が、直線偏光膜（Ｐ）を通過し、さらにλ／４板（λ／４）を通過することで円偏光（１１）に変換される。明状態（Ｂ）の液晶セル（ＬＣ）は、ガラス板と同様の光学的機能である。よって、円偏光（１１）は、そのまま円偏光（１２）として液晶セル（ＬＣ）を通過する。液晶セル（ＬＣ）を通過した円偏光（１２）は、コレステリック液晶カラーフィルター層（Ｃｈ）で反射される。通常の反射と異なり、コレステリック液晶カラーフィルター層（Ｃｈ）で反射した円偏光（１３）の向きは変化しない。反射した円偏光（１３）は、そのまま円偏光（１４）として液晶セル（ＬＣ）を通過する。円偏光（１４）は、λ／４板（λ／４）を通過することで直線偏光（２２）に変換され、直線偏光膜（Ｐ）を通過する。
暗状態（Ｄ）でも、外部からの直線偏光（２３）が、直線偏光膜（Ｐ）を通過し、さらにλ／４板（λ／４）を通過することで円偏光（１５）に変換される。暗状態（Ｄ）の液晶セル（ＬＣ）は、λ／２板と同様の光学的機能である。よって、円偏光（１５）は、液晶セル（ＬＣ）を通過すると、逆回りの円偏光（１６）に変換される。円偏光（１６）は、コレステリック液晶カラーフィルター層（Ｃｈ）を通過する。通過した円偏光（１７）は、光吸収層（ＬＡ）で吸収される。
【００１１】
図３は、従来の反射型液晶表示装置における各構成要素の配置を示す模式図である。
図３に示すように、従来の反射型液晶表示装置では、表示される画像の上下方向（Ｕ−Ｄ）に対して、直線偏光膜（Ｐ）の透過軸（ＴＡ）の方向が４５゜、そして、λ／４板（λ／４）の遅相軸（ＳＡ１）の方向が平行（０゜）となるように配置していた、なお、暗状態における液晶セル（ＬＣ）内の液晶の遅相軸（ＳＡ２）の方向が平行（０゜）となるように配置する場合もある。
入射光の方向（ＩＬ）および観察方向（ＶＡ）は、画面の法線方向ではなく、画面に対して若干傾いた方向になることが普通である。図３に示すように、入射光の方向（ＩＬ）および観察方向（ＶＡ）は、表示される画像の上下方向（Ｕ−Ｄ）に対して傾いた状態となる。言い換えると、画面の上側または下側から光を入射させることはあっても、画面の左側または右側から光を入射させることはほとんどない。同様に、画面の上側または下側から画像を観察することはあっても、画面の左側または右側から画像を観察することはほとんどない。
図３に示すように、入射光の方向（ＩＬ）および観察方向（ＶＡ）の傾きの方向と、直線偏光膜（Ｐ）の透過軸（ＴＡ）の方向とが相違すると、暗状態における反射光が増加し、コントラストが最高の状態にはならない。
【００１２】
図４は、本発明に従う反射型液晶表示装置（ＥＣＢ液晶セルを用いる反射型液晶表示装置）における各構成要素の配置を示す模式図である。
図４に示すように、本発明に従う反射型液晶表示装置では、表示される画像の上下方向（Ｕ−Ｄ）に対して、直線偏光膜（Ｐ）の透過軸（ＴＡ）の方向が平行（０゜）、λ／４板（λ／４）の遅相軸（ＳＡ１）の方向が４５゜、そして暗状態における液晶セル（ＬＣ）内の液晶の遅相軸（ＳＡ２）の方向が４５゜となるように配置する。
図４に示すように、入射光の方向（ＩＬ）および観察方向（ＶＡ）の傾きの方向と、直線偏光膜（Ｐ）の透過軸（ＴＡ）の方向とが一致すると、暗状態における反射光が減少し、コントラストが最高の状態になる。
【００１３】
［光吸収層］
光吸収層は、図２に示すように、コレステリック液晶層を通過した円偏光を吸収する機能を有する。
コレステリック液晶カラーフィルター層を備えた反射型液晶表示装置に設けられる光吸収層については、特開平８−２３４１９６号、同８−２９７２８０号、同１０−１７７１６７号、同１０−２６０３８７号の各公報に記載がある。
【００１４】
［コレステリック液晶カラーフィルター層］
コレステリック液晶の選択反射は、最も古くから知られている液晶の光学的性質の一つであって、様々な文献に記載がある。
反射型液晶表示装置に用いるカラーフィルターでは、一般に図１に示すように、フィルター層をコレステリック液晶の螺旋ピッチが異なる複数の領域に分割する。コレステリック液晶カラーフィルター層についても、特開平８−２３４１９６号、同８−２９７２８０号、同１０−１７７１６７号、同１０−２６０３８７号の各公報に記載がある。
【００１５】
［液晶セル］
液晶セルは、ＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ ）、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）、ＦＬＣ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒｙ Ｂｅｎｄ）、ＳＴＮ（Ｓｕｐｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ Ａｌｉｇｎｅｄ）、ＨＡＮ（Ｈｙｂｒｉｄ Ａｌｉｇｎｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）、ＧＨ（Ｇｕｅｓｔ Ｈｏｓｔ）のような様々な表示モードが採用できる。ＥＣＢ、ＴＮ、ＳＴＮおよびＨＡＮが好ましく、ＥＣＢおよびＴＮが特に好ましい。
液晶セルの構成要素については、従来の液晶表示装置と同様である。
【００１６】
［λ／４板］
全ての波長領域の光に対応するため、λ／４板は広い波長領域でλ／４板として機能できることが望ましい。そして、反射型液晶表示装置の軽量かつ薄型との長所を損なわないようにするため、なるべく軽く薄い手段で、広い波長領域におけるλ／４を達成することが望ましい。
広い波長領域でλ／４を達成するため、光学異方性を有する二枚のポリマーフイルムを積層したλ／４板が、特開平５−２７１１８号、同５−２７１１９号、同１０−６８８１６号および同１０−９０５２１号の各公報に記載されており、本発明にも利用できる。ただし、ポリマーフイルムを二枚を重ね合わせて使用すると、全体として厚くなり、貼合せ工程が必要なためコストが高くなりやすい。ポリマーフイルム一枚で広い波長領域でλ／４を実現したλ／４板が、特開２０００−１３７１１６号公報に記載されており、本発明にも利用できる。ポリマーとして具体的には、２．５〜２．８のアセチル化度を有するセルロースアセテートが用いられている。ただし、セルロースアセテートのみでは、光学異方性（複屈折率）が不足気味であって、λ／４板として必要なレターデーション値を得るためには、フイルムを厚くする必要がある。
【００１７】
特開２０００−１４７２６０号、同２０００−２０６３３１号、同２０００−２８４１２６号、同２００１−００４８３７号、同２００１−０２１７２０号、同２００１−０５６４１１号、同２００１−０９１７４１号、同２００１−１０８８２５号の各公報に、少なくとも二つの光学異方性層を有し、そして、少なくとも一つの光学異方性層が液晶性化合物から形成された層である広帯域λ／４板が開示されている。液晶性化合物から形成された層は、ポリマーフイルムと比較して、光学異方性の種類が多様であり、遅相軸の方向制御が容易であり、層を薄くできるとの利点がある。従って、ポリマーフイルムに代えて液晶性化合物を用いたλ／４板は、反射型液晶表示装置に特に好ましく用いることができる。
ＷＯ００／６５３８４号明細書に、複数の芳香族環を有する芳香族化合物をレターデーション上昇剤として含む一枚のセルロースエステルフイルムからなる広帯域λ／４板が開示されている。レターデーション上昇剤を使用することにより、高い光学異方性（複屈折率）が得られ、薄いセルロースエステルフイルム一枚でも広帯域λ／４を実現できる。従って、ＷＯ００／６５３８４号明細書に記載のλ／４板も、反射型液晶表示装置に特に好ましく用いることができる。
【００１８】
［直線偏光膜］
直線偏光膜には、ヨウ素系偏光膜、二色性染料を用いる染料系偏光膜やポリエン系偏光膜がある。ヨウ素系偏光膜および染料系偏光膜は、一般にポリビニルアルコール系フイルムを用いて製造する。
直線偏光膜は、一般に、その両側に二枚の透明保護膜を配置する。透明保護膜としては、セルロースアセテートフイルムが用いられる。
λ／４板と直線偏光膜との積層体は、円偏光板として機能する。
【００１９】
【実施例】
［比較例１］
（光学異方性層Ａの形成）
ポリカーボネートフイルムを延伸して、波長５５０ｎｍにおけるレターデーション値が２７４ｎｍである光学異方性層Ａを得た。
【００２０】
（光学異方性層Ｂの形成）
ステロイド変性ポリアミック酸の希釈液を、バーコーターを用いて光学異方性層Ａの上に１μｍの厚さに塗布した。塗布層を、６０℃の温風で２分間乾燥し、その表面をラビング処理して、下記の変性ポリイミドからなる配向膜を形成した。ラビング方向と光学異方性層Ａの遅相軸との角度は、６０゜であった。
【００２１】
【化１】
【００２２】
配向膜の上に、下記の組成の塗布液を塗布し、ディスコティック液晶性分子を垂直配向させた。形成された層の厚さは、６．２μｍであった。次に、紫外線を照射してディスコティック液晶性分子を重合させた。このようにして光学異方性層Ｂを形成した。
波長５５０ｎｍにおける光学異方性層Ｂのレターデーション値を測定したところ、１３７ｎｍであった。
このようにして、λ／４板を作製した。波長（λ）４８０ｎｍで測定したレターデーション値（Ｒｅ）は１１８ｎｍ（Ｒｅ／λ：０．２４６）、波長（λ）５５０ｎｍで測定したレターデーション値（Ｒｅ）は１３７．５０ｎｍ（Ｒｅ／λ：０．２５０）、そして、波長（λ）６３０ｎｍで測定したレターデーション値（Ｒｅ）は１５９ｎｍ（Ｒｅ／λ：０．２５２）であった。
【００２３】
────────────────────────────────────
光学異方性層Ｂ塗布液組成
────────────────────────────────────
下記のディスコティック液晶性分子（１） ３２．６質量％
セルロースアセテートブチレート ０．７質量％
下記の変性トリメチロールプロパントリアクリレート ３．２質量％
下記の増感剤 ０．４質量％
下記の光重合開始剤 １．１質量％
メチルエチルケトン ６２．０質量％
────────────────────────────────────
【００２４】
【化２】
【００２５】
【化３】
【００２６】
【化４】
【００２７】
（円偏光板の作製）
直線偏光膜と保護膜からなる偏光板を、直線偏光膜の偏光軸と光学異方性層Ａの遅相軸とが同一平面で１５゜の角度で交差し、かつ直線偏光膜の偏光軸と光学異方性層Ｂの遅相軸とが同一平面内で７５゜の角度で交差するように、λ／４板の光学異方性層Ａ側に積層して、円偏光板を得た。
【００２８】
（コレステリック液晶カラーフィルター層の形成）
ガラス基板をアルカリ超音波洗浄した後、ポリイミド配向膜材料（ＬＸ−１４００、日立化成デュポン社製）をスピンコートし、８０℃で２０分間乾燥し、さらに２５０℃で６０分間加熱した。配向膜をラビング処理した後、下記の組成のコレステリック液晶性Ｂインクをスピンコートし、１２０℃で１０分間加熱して、液晶性分子を配向させた。
【００２９】
【００３０】
【化５】
【００３１】
【化６】
【００３２】
形成した液晶性Ｂインクの膜をフォトマスクを用いて紫外線露光後、溶媒現像およびリンス処理を行い、幅１００μｍ、ピッチ３００μｍの青色選択反射カラーフィルターを形成した。
次に、下記の組成のコレステリック液晶性Ｇインクを用いて、同様に、緑色選択反射カラーフィルターを形成した。
【００３３】
【００３４】
さらに、下記の組成のコレステリック液晶性Ｒインクを用いて、同様に、赤色選択反射カラーフィルターを形成した。
【００３５】
【００３６】
２５０℃で１０分間ポストベーク処理を行い、三色カラーフィルター基板を得た。
三色カラーフィルター基板に、左円偏光と右円偏光とを照射して、その反射を顕微鏡で観察した。右円偏光に対しては、各ピクセル毎に着色した反射像が観察できた。一方、左円偏光に対しては反射光は観察されず、カラーフィルターが形成されていることが確認できた。
【００３７】
（反射型液晶表示装置の作製）
三色カラーフィルター基板の上に、ＩＴＯ膜をスパッタリング法により形成し、ストライプ状にエッチング処理した。次に、ポリイミド垂直配向膜材料（ＳＥ−７５１１Ｌ、日産化学（株）製）をスピンコート法で塗布し、８０℃で２０分乾燥し、さらに１８０℃で６０分間加熱した。配向膜をラビング処理した。
別の基板の上に、上記と同様にＩＴＯのストライプ電極を形成し、ポリイミド配向膜を形成して、ラビング処理した。この基板を、ラビング方向が反平行となるように配向膜を対向させて、三色カラーフィルター基板と貼り合わせた。貼り合わせには、直径６μｍの球状スペーサーを混合した熱硬化性エポキシ樹脂を使用した。
基板の間隙に、ｎ型液晶（ＺＬＩ−４３１８、メルクジャパン社製）を注入し、周囲を封止した。
三色カラーフィルターが設けられていない基板側に、作製した円偏光板を接着剤を介して貼り合わせた。各構成要素は、図３に示す角度で配置した。
作製した反射型液晶表示装置を暗状態にして、入射光を表示画像の上下方向に倒しながら、反射率をゴニオメーター（シグマ光機社製）を用いて測定した。結果を図５に示す。
図５に示されるように、高い反射強度が測定された。
【００３８】
［実施例１］
（反射型液晶表示装置の作製）
反射型液晶表示装置の各構成要素の配置を、図４に示すように変更した以外は、比較例１と同様に反射型液晶表示装置を作製した。
作製した反射型液晶表示装置を暗状態にして、入射光を表示画像の上下方向に倒しながら、反射率をゴニオメーター（シグマ光機社製）を用いて測定した。結果を図６に示す。
図６に示されるように、反射強度は低い値であった。
【図面の簡単な説明】
【図１】コレステリック液晶カラーフィルター層とλ／４板との関係を示す断面模式図である。
【図２】コレステリック液晶カラーフィルター層を備えた反射型液晶表示装置の断面模式図である。
【図３】従来の反射型液晶表示装置における各構成要素の配置を示す模式図である。
【図４】本発明に従う反射型液晶表示装置における各構成要素の配置を示す模式図である。
【図５】比較例１で作製した反射型液晶表示装置を暗状態にして、入射光を表示画像の上下方向に倒しながら、測定した反射率である。
【図６】実施例１で作製した反射型液晶表示装置を暗状態にして、入射光を表示画像の上下方向に倒しながら、測定した反射率である。
【符号の説明】
１ｒ、１ｇ、１ｂ、１１〜１７ 円偏光
２ｒ、２ｇ、２ｂ、２１〜２３ 直線偏光
Ｂ 明状態
Ｃｈ コレステリック液晶カラーフィルター層
Ｃｈｒ 赤色光透過領域
Ｃｈｇ 緑色光透過領域
Ｃｈｂ 青色光透過領域
Ｄ 暗状態（図２）または表示画像の下方向（図３、４）
ＩＬ 入射光
ＬＡ 光吸収層
ＬＣ 液晶セル
Ｐ 直線偏光膜
ＲＰ 反射型偏光板
ＳＡ１ λ／４板の遅相軸
ＳＡ２ 暗状態における液晶セル内の液晶の遅相軸
ＴＡ 直線偏光膜の透過軸
Ｕ 表示画像の上方向
ＶＡ 観察方向
λ／４ λ／４板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a reflective liquid crystal display device having a light absorption layer, a cholesteric liquid crystal color filter layer, a liquid crystal cell, a λ / 4 plate, and a linearly polarizing film.
[0002]
[Prior art]
A liquid crystal display device basically includes a liquid crystal cell and a linear polarizing film as essential components. For linearly polarized light that has passed through the linearly polarizing film, an image is displayed by the optical function of the rod-like liquid crystalline molecules in the liquid crystal cell (in different alignment states when voltage is applied and when no voltage is applied). .
Various methods have been proposed for displaying a color image in a liquid crystal display device, but a method using a color filter is in practical use. The color filter for liquid crystal display is divided into a plurality of regions (usually R, G, B) having different absorption wavelengths. The light is spectrally separated by a color filter to obtain target RGB light, which is mixed to display a color image.
The color filter is conventionally manufactured using a dye or a pigment.
[0003]
JP-A-8-234196, 8-297280, 10-177167, and 10-260387 propose to use a cholesteric liquid crystal as a color filter in place of a dye or a pigment. . Since the cholesteric liquid crystal layer has a selective reflection spectrum shape close to an ideal square, the purity of the display color is not lowered. By adjusting the helical pitch of the cholesteric liquid crystal, it is possible to cope with the wavelengths of R, G, and B.
The cholesteric liquid crystal layer has a function of reflecting a circularly polarized component around the same spiral as the liquid crystal molecule. Therefore, when using cholesteric liquid crystal as a color filter, it is necessary to use a λ / 4 plate having a function of converting linearly polarized light into circularly polarized light (or converting circularly polarized light into linearly polarized light) in addition to the cholesteric liquid crystal layer. .
[0004]
A reflective liquid crystal display device having a cholesteric liquid crystal color filter layer has a basic structure in which a light absorption layer, a cholesteric liquid crystal color filter layer, a liquid crystal cell, a λ / 4 plate, and a linearly polarizing film are laminated in this order.
In order for the laminate of the λ / 4 plate and the linearly polarizing film to function as a circularly polarizing plate, the slow axis direction of the λ / 4 plate is 45 ° with respect to the transmission axis direction of the linearly polarizing film. Need to be placed. For image display, the slow axis direction of the liquid crystal in the liquid crystal cell in the dark state is arranged substantially parallel (0 °) to the slow axis direction of the λ / 4 plate. There is.
In the conventional technology, in consideration of the convenience of the optical arrangement described above and the ease of manufacturing, the displayed image, the liquid crystal cell, the λ / 4 plate, and the linearly polarizing film are darkened with respect to the vertical direction of the image. In the state, the slow axis direction of the liquid crystal in the liquid crystal cell is substantially parallel (0 °) or orthogonal (90 °), and the slow axis direction of the λ / 4 plate is substantially parallel (0 °) or orthogonal (90 And the transmission axis direction of the linearly polarizing film is substantially 45 °.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As a result of researches on a reflective liquid crystal display device having a cholesteric liquid crystal color filter layer, the present inventor has changed the arrangement of a liquid crystal cell, a λ / 4 plate, and a linearly polarizing film on a display image, thereby displaying It has been found that the image can be further improved.
An object of the present invention is to reduce reflected light in a dark state and improve contrast when an image is observed from a normal direction in a reflective liquid crystal display device having a cholesteric liquid crystal color filter layer.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The object of the present invention has been achieved by the following reflective liquid crystal display devices (1) to (3).
(1) A reflective liquid crystal display device having a light absorbing layer, a cholesteric liquid crystal color filter layer, a liquid crystal cell, a λ / 4 plate, and a linearly polarizing film, wherein the displayed image, the λ / 4 plate and the linearly polarizing film are The slow axis direction of the λ / 4 plate is substantially 45 ° with respect to the vertical direction of the image, and the transmission axis direction of the linearly polarizing film is substantially 0 ° or 90 °. A reflection-type liquid crystal display device.
(2) The reflective liquid crystal display device according to (1), which has a light absorption layer, a cholesteric liquid crystal color filter layer, a liquid crystal cell, a λ / 4 plate, and a linearly polarizing film in this order. (3) The reflective type according to (1), wherein the liquid crystal cell is arranged such that the slow axis direction of the liquid crystal in the liquid crystal cell in the dark state is substantially 45 ° with respect to the vertical direction of the image. Liquid crystal display device.
[0007]
The vertical direction of the image usually means the vertical direction in the rectangular image display area (in a general liquid crystal display device having a rectangular image display area). The vertical direction of the image also corresponds to the pixel arrangement direction (one of them) in the liquid crystal display device. For example, in the case of a liquid crystal display device having a resolution of 640 × 480 (VGA mode), the arrangement direction of 640 (when the image is displayed vertically) or the arrangement direction of 480 (when the image is displayed horizontally) is Corresponds to the direction.
In the present specification, the slow axis means the direction in which the refractive index is maximum, and the transmission axis means the direction in which the transmittance is maximum. When the slow axis or the transmission axis is inclined with respect to the image plane, the direction obtained by projecting the slow axis or the transmission axis onto the image plane is defined as the slow axis direction or the transmission axis direction.
In the present specification, “0 °, 45 ° or 90 °” means that the actually measured angle is within the range of the specified angle ± 5 °. The actually measured angle is preferably within the range of the specified angle ± 4 °, more preferably within the range of the specified angle ± 3 °, and within the range of the specified angle ± 2 °. Is more preferable, and it is most preferable that the angle is within a range of a specified angle ± 1 °.
[0008]
【The invention's effect】
According to the research of the present inventor, in the reflection type liquid crystal display device having the conventional cholesteric liquid crystal color filter layer, when the image is observed from a direction at an angle of 45 ° with respect to the vertical direction of the displayed image, The contrast was found to be good. As a result of further research by the present inventor, when light is incident from the transmission axis direction of the linearly polarizing film or a direction orthogonal to the transmission axis and an image displayed by reflection is observed from the same direction as the incident light, The reflected light in the state is most reduced.
However, it is difficult to observe the image from an oblique direction of 45 ° with respect to the vertical direction of the displayed image, and it is not actually observed. Therefore, the present inventor changed the arrangement of the liquid crystal cell, the λ / 4 plate, and the linearly polarizing film with respect to the display image, and in the dark state when the display image was observed from the vertical direction of the image as usual. We succeeded in reducing the reflected light most.
Therefore, when the reflection type liquid crystal display device according to the present invention receives light from a normal direction and observes an image from the normal direction, the reflected light in the dark state is reduced and an image with excellent contrast can be observed. it can.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[Configuration of reflective liquid crystal display device]
FIG. 1 is a schematic sectional view showing the relationship between a cholesteric liquid crystal color filter layer and a λ / 4 plate.
As shown in FIG. 1, the cholesteric liquid crystal color filter layer (Ch) has different cholesteric liquid crystal spiral pitches, that is, a red light transmission region (Chr), a green light transmission region (Chg), and a blue light transmission region (Chb). ).
The cholesteric liquid crystal layer (Ch) transmits circularly polarized light (1r, 1g, 1b) that is counterclockwise (clockwise in FIG. 1) to the liquid crystal molecular spiral (clockwise in FIG. 1), and the liquid crystal molecule spiral The circularly polarized component of the same rotation as (in the clockwise direction in FIG. 1) is reflected. However, unlike normal reflection, the direction of the circularly polarized light component (clockwise in FIG. 1) does not change.
The λ / 4 plate (λ / 4) has a function of converting circularly polarized light (1r, 1g, 1b) into linearly polarized light (2r, 2g, 2b). Since one λ / 4 plate (λ / 4) corresponds to light in all wavelength regions, the λ / 4 plate desirably functions as a λ / 4 plate in a wide wavelength region.
[0010]
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a reflective liquid crystal display device provided with a cholesteric liquid crystal color filter layer.
As shown in FIG. 2, the reflective liquid crystal display device includes a light absorption layer (LA), a cholesteric liquid crystal color filter layer (Ch), a liquid crystal cell (LC), a λ / 4 plate (λ / 4), and linearly polarized light. The film (P) has a structure in which the films are stacked in this order.
In the bright state (B), the linearly polarized light (21) from the outside is converted into circularly polarized light (11) by passing through the linearly polarizing film (P) and further passing through the λ / 4 plate (λ / 4). The The liquid crystal cell (LC) in the bright state (B) has the same optical function as that of the glass plate. Therefore, the circularly polarized light (11) passes through the liquid crystal cell (LC) as it is as circularly polarized light (12). The circularly polarized light (12) that has passed through the liquid crystal cell (LC) is reflected by the cholesteric liquid crystal color filter layer (Ch). Unlike normal reflection, the direction of the circularly polarized light (13) reflected by the cholesteric liquid crystal color filter layer (Ch) does not change. The reflected circularly polarized light (13) passes through the liquid crystal cell (LC) as it is as circularly polarized light (14). The circularly polarized light (14) is converted into linearly polarized light (22) by passing through the λ / 4 plate (λ / 4) and passes through the linearly polarizing film (P).
Even in the dark state (D), the linearly polarized light (23) from the outside is converted into circularly polarized light (15) by passing through the linearly polarizing film (P) and further passing through the λ / 4 plate (λ / 4). The The liquid crystal cell (LC) in the dark state (D) has an optical function similar to that of the λ / 2 plate. Therefore, when the circularly polarized light (15) passes through the liquid crystal cell (LC), it is converted into reversely circularly polarized light (16). Circularly polarized light (16) passes through the cholesteric liquid crystal color filter layer (Ch). The passed circularly polarized light (17) is absorbed by the light absorption layer (LA).
[0011]
FIG. 3 is a schematic diagram showing the arrangement of each component in a conventional reflective liquid crystal display device.
As shown in FIG. 3, in the conventional reflective liquid crystal display device, the direction of the transmission axis (TA) of the linearly polarizing film (P) is 45 ° with respect to the vertical direction (UD) of the displayed image. The slow axis (SA1) of the λ / 4 plate (λ / 4) is arranged so that the direction of the slow axis (SA1) is parallel (0 °). Note that the liquid crystal slows down in the liquid crystal cell (LC) in the dark state. In some cases, the phase axis (SA2) may be arranged in parallel (0 °).
The direction of incident light (IL) and the direction of observation (VA) are generally not normal to the screen, but are slightly inclined with respect to the screen. As shown in FIG. 3, the incident light direction (IL) and the observation direction (VA) are inclined with respect to the vertical direction (UD) of the displayed image. In other words, even though light is incident from the upper side or the lower side of the screen, light is hardly incident from the left or right side of the screen. Similarly, although an image is observed from the upper side or the lower side of the screen, the image is rarely observed from the left side or the right side of the screen.
As shown in FIG. 3, if the direction of the incident light direction (IL) and the direction of observation (VA) is different from the direction of the transmission axis (TA) of the linearly polarizing film (P), the reflected light in the dark state Increases and the contrast is not at its maximum.
[0012]
FIG. 4 is a schematic view showing the arrangement of each component in the reflective liquid crystal display device (reflective liquid crystal display device using an ECB liquid crystal cell) according to the present invention.
As shown in FIG. 4, in the reflective liquid crystal display device according to the present invention, the direction of the transmission axis (TA) of the linearly polarizing film (P) is parallel to the vertical direction (UD) of the displayed image ( 0 °), the direction of the slow axis (SA1) of the λ / 4 plate (λ / 4) is 45 °, and the direction of the slow axis (SA2) of the liquid crystal in the liquid crystal cell (LC) in the dark state is 45 °. Arrange so that
As shown in FIG. 4, when the direction of the incident light direction (IL) and the inclination direction of the observation direction (VA) coincides with the direction of the transmission axis (TA) of the linear polarizing film (P), the reflected light in the dark state Decreases and contrast is at its maximum.
[0013]
[Light absorption layer]
As shown in FIG. 2, the light absorption layer has a function of absorbing circularly polarized light that has passed through the cholesteric liquid crystal layer.
Regarding the light absorption layer provided in the reflection type liquid crystal display device provided with the cholesteric liquid crystal color filter layer, JP-A-8-234196, JP-A-8-297280, JP-A-10-177167, and JP-A-10-260387 are disclosed in each publication. There is a description.
[0014]
[Cholesteric liquid crystal color filter layer]
The selective reflection of cholesteric liquid crystal is one of the optical properties of liquid crystal that has been known for a long time, and is described in various documents.
In a color filter used in a reflective liquid crystal display device, as shown in FIG. 1, the filter layer is generally divided into a plurality of regions having different cholesteric liquid crystal helical pitches. Cholesteric liquid crystal color filter layers are also described in JP-A-8-234196, 8-297280, 10-177167, and 10-260387.
[0015]
[Liquid Crystal Cell]
The liquid crystal cell, ECB (Electrically Controlled Birefringence), TN (Twisted Nematic), IPS (In-Plane Switching), FLC (Ferroelectric Liquid Crystal), OCB (Optically Compensatory Bend), STN (Supper Twisted Nematic), VA (Vertically Aligned ), HAN (Hybrid Aligned Nematic), and GH (Guest Host). ECB, TN, STN and HAN are preferred, with ECB and TN being particularly preferred.
The components of the liquid crystal cell are the same as those of the conventional liquid crystal display device.
[0016]
[Λ / 4 plate]
In order to cope with light in all wavelength regions, it is desirable that the λ / 4 plate can function as a λ / 4 plate in a wide wavelength region. In order to avoid losing the advantages of the light-weight and thin reflective liquid crystal display device, it is desirable to achieve λ / 4 in a wide wavelength region with as light and thin means as possible.
In order to achieve λ / 4 in a wide wavelength region, λ / 4 plates in which two polymer films having optical anisotropy are laminated are disclosed in JP-A-5-27118, JP-A-5-27119, and JP-A-10-68816. And 10-90521 and can be used in the present invention. However, if two polymer films are used in an overlapping manner, the thickness of the polymer film increases as a whole, and a bonding process is required, which tends to increase costs. A λ / 4 plate that realizes λ / 4 in a wide wavelength region with a single polymer film is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-137116 and can also be used in the present invention. Specifically, cellulose acetate having a degree of acetylation of 2.5 to 2.8 is used as the polymer. However, with cellulose acetate alone, the optical anisotropy (birefringence index) tends to be insufficient, and in order to obtain the necessary retardation value for the λ / 4 plate, the film needs to be thickened.
[0017]
JP-A Nos. 2000-147260, 2000-206331, 2000-284126, 2001-004837, 2001-021720, 2001-056411, 2001-091741, 2001-108825 The publication discloses a broadband λ / 4 plate that has at least two optically anisotropic layers, and in which at least one optically anisotropic layer is a layer formed of a liquid crystalline compound. A layer formed of a liquid crystal compound has advantages in that the types of optical anisotropy are various as compared with a polymer film, the direction control of the slow axis is easy, and the layer can be thinned. Accordingly, a λ / 4 plate using a liquid crystal compound instead of the polymer film can be particularly preferably used for a reflective liquid crystal display device.
WO 00/65384 discloses a broadband λ / 4 plate made of a single cellulose ester film containing an aromatic compound having a plurality of aromatic rings as a retardation increasing agent. By using a retardation increasing agent, high optical anisotropy (birefringence) can be obtained, and a wide band λ / 4 can be realized even with a single thin cellulose ester film. Therefore, the λ / 4 plate described in the specification of WO00 / 65384 can be particularly preferably used for the reflection type liquid crystal display device.
[0018]
[Linear polarizing film]
Examples of the linear polarizing film include an iodine polarizing film, a dye polarizing film using a dichroic dye, and a polyene polarizing film. The iodine polarizing film and the dye polarizing film are generally manufactured using a polyvinyl alcohol film.
In general, two transparent protective films are arranged on both sides of a linear polarizing film. As the transparent protective film, cellulose acetate film is used.
A laminate of the λ / 4 plate and the linear polarizing film functions as a circularly polarizing plate.
[0019]
【Example】
[Comparative Example 1]
(Formation of optically anisotropic layer A)
The polycarbonate film was stretched to obtain an optically anisotropic layer A having a retardation value of 274 nm at a wavelength of 550 nm.
[0020]
(Formation of optically anisotropic layer B)
A diluted solution of steroid-modified polyamic acid was applied on the optically anisotropic layer A to a thickness of 1 μm using a bar coater. The coating layer was dried with hot air at 60 ° C. for 2 minutes, and the surface was rubbed to form an alignment film made of the following modified polyimide. The angle between the rubbing direction and the slow axis of the optically anisotropic layer A was 60 °.
[0021]
[Chemical 1]
On the alignment film, a coating solution having the following composition was applied to vertically align the discotic liquid crystalline molecules. The thickness of the formed layer was 6.2 μm. Next, the discotic liquid crystalline molecules were polymerized by irradiation with ultraviolet rays. In this way, an optically anisotropic layer B was formed.
When the retardation value of the optically anisotropic layer B at a wavelength of 550 nm was measured, it was 137 nm.
In this way, a λ / 4 plate was produced. The retardation value (Re) measured at a wavelength (λ) of 480 nm is 118 nm (Re / λ: 0.246), and the retardation value (Re) measured at a wavelength (λ) of 550 nm is 137.50 nm (Re / λ: 0). 250), and the retardation value (Re) measured at a wavelength (λ) of 630 nm was 159 nm (Re / λ: 0.252).
[0023]
────────────────────────────────────
Optically anisotropic layer B coating solution composition ────────────────────────────────────
The following discotic liquid crystal molecules (1) 32.6% by mass
Cellulose acetate butyrate 0.7% by mass
The following modified trimethylolpropane triacrylate 3.2% by mass
0.4% by mass of the following sensitizer
1.1% by mass of the following photopolymerization initiator
Methyl ethyl ketone 62.0% by mass
────────────────────────────────────
[0024]
[Chemical 2]
[Chemical 3]
[Formula 4]
(Production of circularly polarizing plate)
A polarizing plate composed of a linearly polarizing film and a protective film, the polarizing axis of the linearly polarizing film and the slow axis of the optically anisotropic layer A intersect at an angle of 15 ° in the same plane, and the polarizing axis of the linearly polarizing film A circularly polarizing plate was obtained by laminating on the optically anisotropic layer A side of the λ / 4 plate so that the slow axis of the optically anisotropic layer B intersected at an angle of 75 ° within the same plane.
[0028]
(Formation of cholesteric liquid crystal color filter layer)
After the glass substrate was subjected to alkaline ultrasonic cleaning, a polyimide alignment film material (LX-1400, manufactured by Hitachi Chemical DuPont) was spin-coated, dried at 80 ° C. for 20 minutes, and further heated at 250 ° C. for 60 minutes. After the alignment film was rubbed, a cholesteric liquid crystalline B ink having the following composition was spin coated and heated at 120 ° C. for 10 minutes to align liquid crystalline molecules.
[0029]
[Chemical formula 5]
[Chemical 6]
The formed liquid crystalline B ink film was exposed to ultraviolet rays using a photomask, and then subjected to solvent development and rinsing treatment to form a blue selective reflection color filter having a width of 100 μm and a pitch of 300 μm.
Next, a green selective reflection color filter was similarly formed using a cholesteric liquid crystalline G ink having the following composition.
[0033]
Further, a red selective reflection color filter was similarly formed using a cholesteric liquid crystalline R ink having the following composition.
[0035]
A post-baking treatment was performed at 250 ° C. for 10 minutes to obtain a three-color color filter substrate.
The three-color filter substrate was irradiated with left circularly polarized light and right circularly polarized light, and the reflection was observed with a microscope. For right circularly polarized light, a colored reflection image could be observed for each pixel. On the other hand, no reflected light was observed for the left circularly polarized light, and it was confirmed that a color filter was formed.
[0037]
(Production of reflective liquid crystal display device)
An ITO film was formed on the three-color filter substrate by a sputtering method and etched into a stripe shape. Next, a polyimide vertical alignment film material (SE-7511L, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) was applied by spin coating, dried at 80 ° C. for 20 minutes, and further heated at 180 ° C. for 60 minutes. The alignment film was rubbed.
On another substrate, an ITO stripe electrode was formed in the same manner as described above, and a polyimide alignment film was formed and rubbed. This substrate was bonded to the three-color filter substrate with the alignment film facing each other so that the rubbing direction was antiparallel. For the bonding, a thermosetting epoxy resin mixed with a spherical spacer having a diameter of 6 μm was used.
An n-type liquid crystal (ZLI-4318, manufactured by Merck Japan) was injected into the gap between the substrates, and the periphery was sealed.
The produced circularly polarizing plate was bonded to the substrate side on which the three-color filter was not provided via an adhesive. Each component was arranged at an angle shown in FIG.
The reflectance was measured using a goniometer (manufactured by Sigma Kogyo Co., Ltd.) while making the produced reflective liquid crystal display device in a dark state and tilting incident light in the vertical direction of the display image. The results are shown in FIG.
As shown in FIG. 5, high reflection intensity was measured.
[0038]
[Example 1]
(Production of reflective liquid crystal display device)
A reflective liquid crystal display device was produced in the same manner as in Comparative Example 1 except that the arrangement of the components of the reflective liquid crystal display device was changed as shown in FIG.
The reflectance was measured using a goniometer (manufactured by Sigma Kogyo Co., Ltd.) while making the produced reflective liquid crystal display device in a dark state and tilting incident light in the vertical direction of the display image. The results are shown in FIG.
As shown in FIG. 6, the reflection intensity was a low value.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the relationship between a cholesteric liquid crystal color filter layer and a λ / 4 plate.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a reflective liquid crystal display device provided with a cholesteric liquid crystal color filter layer.
FIG. 3 is a schematic diagram showing the arrangement of each component in a conventional reflective liquid crystal display device.
FIG. 4 is a schematic diagram showing the arrangement of each component in the reflective liquid crystal display device according to the present invention.
5 is a reflectance measured while the reflective liquid crystal display device manufactured in Comparative Example 1 is in a dark state and incident light is tilted vertically in a display image. FIG.
6 is a reflectance measured while the reflective liquid crystal display device manufactured in Example 1 is in a dark state and incident light is tilted vertically in a display image. FIG.
[Explanation of symbols]
1r, 1g, 1b, 11-17 Circularly polarized light 2r, 2g, 2b, 21-23 Linearly polarized light B Bright state Ch Cholesteric liquid crystal color filter layer Chr Red light transmitting region Chg Green light transmitting region Chb Blue light transmitting region D Dark state ( 2) or downward direction of the display image (FIGS. 3 and 4)
IL incident light LA light absorption layer LC liquid crystal cell P linearly polarizing film RP reflective polarizing plate SA1 slow axis SA2 of λ / 4 plate slow axis TA of liquid crystal in liquid crystal cell in dark state transmission axis U of linearly polarizing film Display Image upward VA Observation direction λ / 4 λ / 4 plate
