JP2013200510A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カラー画像を表示することができ、コントラスト特性を向上することができる、ＧＨ方式を採る反射型の液晶表示装置を提供する。
【解決手段】液晶表示装置は、複数の第１画素電極１５及び複数の第２画素電極１６を有した第１基板と、光反射層６と、第２基板と、カラーフィルタ４と、液晶層３と、を備えている。カラーフィルタ４は、第１基板又は第２基板に設けられ、複数の第２画素電極１６に対向し、互いに色相が異なる複数の着色層４Ｒ、４Ｇ、４Ｂを有している。液晶層３は、第１基板及び第２基板間に挟持され、二色性色素が添加された液晶材料で形成され、複数の第１画素電極１５と対向した層厚が複数の第２画素電極１６と対向した層厚より大きい。
【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、液晶表示装置に関する。

一般に、液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力等の特徴を有しているため、ＯＡ（オフィス−オートメーション）機器、情報端末機、時計及びテレビジョン受像機等様々な分野で利用されている。

液晶表示装置の表示方式としては、ＴＮ（Twisted Nematic）方式を挙げることができる。また、近年では、液晶表示装置の表示方式としては、ネマチック液晶を用いたＯＣＢ（Optically Compensated Birefringence）方式、ＶＡＮ（Vertically Aligned Nematic）方式、ＨＡＮ（Hybrid Aligned Nematic）方式、π配列方式や、スメクチック液晶を用いた界面安定型強誘電性液晶（ＳＳＦＬＣ：Surface Stabilized Ferroelectric Liquid Crystal）方式、及び反強誘電性液晶（ＡＦＬＣ）方式等について検討されている。

また、液晶表示装置は利用する光源により、透過型と反射型に分類される。透過型とはバックライトユニットと呼ばれる照明装置を液晶表示装置の背面に備えた構成であり、反射型とは液晶層の背面に光反射層を設けて入射外光の反射光を光源とする構成である。近年では、携帯電話やＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などの携帯情報端末機器への関心が高まり、透過型に比べて消費電力が小さく、軽薄で携帯性に勝った反射型の液晶表示装置の要求が高まっている。

その一例として、ＧＨ（Guest-Host）方式を採る液晶表示装置が知られている。ＧＨ方式にも、Heilmeier型、λ／４波長板型、２層型、相転移型、ＰＤＬＣ（Polymer Dispersed Liquid Crystal）型など、種々のタイプがあるが、ここでは一例としてツイスト型を示す。この例では、液晶表示装置は垂直配向膜を利用し、液晶層は二色性色素及びカイラル剤が添加された液晶材料で形成されている。

液晶層に電圧を印加していないＯＦＦ状態では、液晶分子は基板に対して垂直に配向する。二色性色素分子は、液晶分子と方向を揃えて配列する。このため、二色性色素分子も基板に対して垂直に配向する。この状態で、表示面側に外光が入射されると、光反射層で反射され、反射光は表示面側に出射される。

一方、液晶層に電圧を印加しているＯＮ状態では、二色性色素分子は液晶分子と共にツイストしながら傾斜する。表示面へ入射される外光がランダムな偏光状態をもっていても、外光は全方位で二色性色素分子に吸収されるため、比較的高いコントラストを得ることができる。

特開２００７−４１７２号公報

ところで、反射型の液晶表示装置の重要な特性指標の一つは光反射率である。特に、カラー反射型では、着色層で光が吸収されてしまうため、高い光反射率の実現は困難である。このため、コントラスト特性の向上が求められている。
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、カラー画像を表示することができ、コントラスト特性を向上することができる、ＧＨ方式を採る反射型の液晶表示装置を提供することにある。

一実施形態に係る液晶表示装置は、
複数の第１画素電極と、複数の第２画素電極と、を有した第１基板と、
前記第１基板に設けられた光反射層と、
前記第１基板に隙間をおいて対向配置された第２基板と、
前記第１基板又は第２基板に設けられ、前記複数の第２画素電極に対向し互いに色相が異なる複数の着色層を有したカラーフィルタと、
前記第１基板及び第２基板間に挟持され、二色性色素が添加された液晶材料で形成され、前記複数の第１画素電極と対向した層厚が前記複数の第２画素電極と対向した層厚より大きい液晶層と、を備えていることを特徴としている。

図１は、第１の実施形態に係る液晶表示装置を示す斜視図である。 図２は、図１に示した液晶表示装置の一部を示す断面図である。 図３は、図１及び図２に示したアレイ基板の一部を示す概略構成図である。 図４は、上記液晶表示装置の配線構造を概略的に示す平面図である。 図５は、第２の実施形態に係る液晶表示装置の一部を示す断面図である。 図６は、上記アレイ基板の変形例の一部を示す概略構成図である。 図７は、比較例に係る液晶表示装置の一部を示す断面図である。

以下、図面を参照しながら第１の実施形態に係る液晶表示装置について詳細に説明する。
図１乃至図４に示すように、液晶表示装置は、アレイ基板１と、このアレイ基板に所定の隙間を置いて対向配置された対向基板２と、これらアレイ基板及び対向基板間に挟持された液晶層３と、カラーフィルタ４と、光反射層６と、を備えている。液晶表示装置は、矩形状の表示領域Ｒを備えている。

アレイ基板１は、第１基板として矩形状のガラス基板１０を有している。対向基板２は、第２基板として矩形状のガラス基板２０を有している。第１基板及び第２基板はガラス基板に限らず、透明な絶縁基板であれば良い。表示領域Ｒにおいて、液晶表示装置は、ガラス基板１０及びガラス基板２０間にマトリクス状に設けられた複数の絵素Ｐを有している。各絵素Ｐは、第２方向ｄ２に隣合って並んだ複数の副画素を有している。

各絵素Ｐの複数の副画素は、無彩色の第１副画素及び互いに色相の異なる複数の第２副画素である。複数の第２副画素から出射される光は、白色光を合成する。この実施形態において、各絵素Ｐは４つの副画素ＳＰＲ、ＳＰＧ、ＳＰＢ、ＳＰＷを有している。第１副画素は、無彩色の副画素ＳＰＷである。複数の第２副画素は、赤色の副画素ＳＰＲと、緑色の副画素ＳＰＧと、青色の副画素ＳＰＢである。

アレイ基板１において、ガラス基板１０上に、第１方向ｄ１に延びているとともに第１方向と直交した第２方向ｄ２に間隔を置いて並んだ複数の信号線１１と、複数の信号線と交差して第２方向に延びているとともに第１方向に間隔を置いて並んだ複数の走査線１２とが格子状に配置されている。各副画素ＳＰＲ、ＳＰＧ、ＳＰＢ、ＳＰＷは、隣合う２本の信号線１１及び隣合う２本の走査線１２で囲まれた領域に重なって設けられている。

ガラス基板１０上の信号線１１及び走査線１２の交差部近傍に、複数のスイッチング素子として、例えば複数のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）１３が設けられている。ＴＦＴ１３は、走査線１２の一部を延出したゲート電極１３ａ、ゲート電極上に設けられたゲート絶縁膜１３ｂ、ゲート絶縁膜を介してゲート電極と対向した半導体層１３ｃ、半導体層の一方の領域に接続されたソース電極１３ｄ及び半導体層の他方の領域に接続されたドレイン電極１３ｅを有している。

ソース電極１３ｄは、信号線１１に接続され、ドレイン電極１３ｅは、後述する画素電極１５に接続されている。ＴＦＴ１３は、共通のゲート絶縁膜１３ｂで形成されている。ＴＦＴ１３は副画素ＳＰＲ、ＳＰＧ、ＳＰＢ、ＳＰＷに１つずつ設けられ、副画素を構成している。

ガラス基板１０、信号線１１、走査線１２及びＴＦＴ１３上に、層間絶縁膜１４が形成されている。表示領域Ｒにおいて、層間絶縁膜１４上に、複数の第１画素電極１５及び複数の第２画素電極１６がマトリクス状に設けられている。第１画素電極１５及び第２画素電極１６は、ＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）等の透明な導電材料により形成されている。各第１画素電極１５及び第２画素電極１６は、層間絶縁膜１４に形成されたコンタクトホール１４ｈを通って対応するＴＦＴ１３のドレイン電極１３ｅと電気的に接続されている。第１画素電極１５は副画素ＳＰＷに１つずつ設けられ、副画素を構成している。第２画素電極１６は、副画素ＳＰＲ、ＳＰＧ、ＳＰＢに１つずつ設けられ、副画素を構成している。層間絶縁膜１４、第１画素電極１５及び第２画素電極１６上に、垂直配向膜１７が成膜されている。

対向基板２において、ガラス基板２０上に、格子状の第１遮光部２１と矩形枠状の第２遮光部２２とが設けられている。第１遮光部２１は、副画素ＳＰＲ、ＳＰＧ、ＳＰＢ、ＳＰＷを囲んで形成されている。第２遮光部２２は、表示領域Ｒを囲んで形成されている。第１遮光部２１及び第２遮光部２２は、ブラックマトリクスとして機能する。

ガラス基板２０上にはカラーフィルタ４が配設されている。カラーフィルタ４は、互いに色相が異なる複数の着色層を有している。互いに色相が異なる複数の着色層を透過した光は、白色光を合成する。

カラーフィルタ４は、赤色の第１着色層４Ｒと、緑色の第２着色層４Ｇと、青色の第３着色層４Ｂとを有している。この実施形態において、第１着色層４Ｒ、第２着色層４Ｇ及び第３着色層４Ｂの厚みは約１μｍである。

第１着色層４Ｒは、ストライプ状に形成され、第１方向ｄ１に延びているとともに第２方向ｄ２に間隔を置いて並んでいる。第１着色層４Ｒは、その周縁部が第１遮光部２１に重なって配設されている。第１着色層４Ｒは、副画素ＳＰＲを形成している。

第２着色層４Ｇは、ストライプ状に形成され、第１方向ｄ１に延びているとともに第２方向ｄ２に間隔を置いて並んでいる。第２着色層４Ｇは、その周縁部が第１遮光部２１に重なって配設されている。第２着色層４Ｇは、副画素ＳＰＧを形成している。

第３着色層４Ｂは、ストライプ状に形成され、第１方向ｄ１に延びているとともに第２方向ｄ２に間隔を置いて並んでいる。第３着色層４Ｂは、その周縁部が第１遮光部２１に重なって配設されている。第３着色層４Ｂは、副画素ＳＰＢを形成している。

カラーフィルタ４上には、ＩＴＯ等の透明な導電材料からなる対向電極２３が形成されている。対向電極２３上に垂直配向膜２５が成膜されている。対向基板２は、アレイ基板１に対して反対側に表示面Ｓを含んでいる。

アレイ基板１及び対向基板２は、複数のスペーサとして、図示しない球状スペーサにより所定の隙間を置いて対向配置されている。球状スペーサとしては、例えば直径が５μｍのパールを利用することができる。なお、スペーサとしては、球状スペーサに限られるものではなく、柱状スペーサ等他のスペーサであってもよい。アレイ基板１及び対向基板２は、両基板の周縁部に配設されたシール材３１により互いに接合されている。

液晶層３は、アレイ基板１及び対向基板２間に挟持されている。シール材３１の一部には液晶注入口３２が形成され、液晶注入口３２は封止材３３で封止されている。液晶層３は誘電率異方性が負の液晶材料で形成されている。この実施形態において、液晶材料には、二色性色素及びカイラル剤が添加されている。

液晶層３は、液晶分子ｍ１の配向が垂直配向となる垂直配向型である。液晶分子ｍ１の長軸は、初期状態でアレイ基板１及び対向基板２の平面に垂直な方向を向いている。二色性色素分子ｍ２は、液晶分子ｍ１と方向を揃えて配列する。このため、液晶層３に電界を印加すると液晶分子ｍ１のスイッチングに伴って二色性色素分子ｍ２の方向も変化する。

液晶層３は、副画素ＳＰＷを形成する第１液晶層３ａと、副画素ＳＰＲ、ＳＰＧ、ＳＰＢを形成する第２液晶層３ｂとを有している。第１液晶層３ａは、複数の第１画素電極１５と対向している。第２液晶層３ｂは、複数の第２画素電極１６と対向している。第１液晶層３ａの層厚は、第２液晶層３ｂの層厚より大きい。これは、副画素ＳＰＷは着色層無しに形成されているのに対し、副画素ＳＰＲ、ＳＰＧ、ＳＰＢは、それぞれ着色層を用いて形成しているためである。

光反射層６は、アレイ基板１に設けられている。この実施形態において、光反射層６は、ガラス基板１０の外面に設けられている。光反射層６は、少なくとも表示領域Ｒに重なっている。光反射層６は、光拡散性を示している。光反射層６は、アレイ基板１に対向した側に小さな凹凸状の表面を有している。

上記のように、絵素Ｐのサイズが同一の場合、赤色、緑色及び青色の３色構成の絵素を、赤色、緑色、青色及び無彩色（透明）の４色構成の絵素とすることにより、次に挙げる効果を得ることができる。

・無彩色の副画素ＳＰＷに光を吸収する着色層が存在しないため、白表示時の輝度レベルを向上させることができる。

・副画素ＳＰＷの液晶層３の層厚を着色層が存在しない分だけ大きくすることができるため、黒表示時の光吸収性（光遮光性）を向上させることができる。

次に、上記のように構成された液晶表示装置の製造方法について詳細に説明する。
図１乃至図４に示すように、まず、ガラス基板１０を用意する。用意したガラス基板１０上には、成膜およびパターニング等を繰り返す等、通常の製造工程により、信号線１１、走査線１２およびＴＦＴ１３等を形成した。

より詳しくは、スパッタリング法を用い、モリブデンをガラス基板１０上に膜厚約０．３μｍに成膜する。続いて、フォトリソグラフィ法を用い、成膜されたモリブデンを所定の形状にパターニングする。これにより、走査線１２およびゲート電極１３ａが形成される。その後、ガラス基板１０、走査線１２およびゲート電極１３ａ上に、二酸化珪素または窒化珪素を膜厚０．１５μｍに成膜し、ゲート絶縁膜１３ｂを形成する。

続いて、ゲート絶縁膜１３ｂ上に半導体膜を成膜し、成膜された半導体膜をパターニングし、半導体層１３ｃを形成する。その後、アルミニウム（Ａｌ）を、ゲート絶縁膜１３ｂおよび半導体層１３ｃ上に膜厚０．３μｍに成膜し、成膜されたアルミニウムをパターニングし、信号線１１、ソース電極１３ｄおよびドレイン電極１３ｅを形成する。これにより、信号線１１、走査線１２およびＴＦＴ１３が形成される。

次いで、スピンナを用い、感光性レジストを、ゲート絶縁膜１３ｂ上全体に塗布し、絶縁膜を形成する。続いて、フォトリソグラフィ法を用い、成膜された絶縁膜を所定の形状にパターニングする。これにより、複数のコンタクトホール１４ｈが形成された層間絶縁膜１４が形成される。

その後、スパッタリング法を用い、ＩＴＯを層間絶縁膜１４上に膜厚約０．１μｍに成膜し、成膜されたＩＴＯ膜をパターニングし、第１画素電極１５及び第２画素電極１６を形成する。続いて、垂直配向膜材料を、層間絶縁膜１４、第１画素電極１５及び第２画素電極１６上に膜厚７０ｎｍに塗布し、垂直配向膜１７を成膜する。これにより、アレイ基板１が完成する。

一方、対向基板２の製造方法においては、まず、ガラス基板２０を用意する。用意したガラス基板２０上に、ＣｒＯ_ＸおよびＣｒを連続して成膜する。続いて、フォトリソグラフィ法を用い、ＣｒＯ_ＸおよびＣｒの積層膜をパターニングする。これにより、ガラス基板２０上に、第１遮光部２１および第２遮光部２２が形成される。

続いて、赤色の顔料を分散させた感光性レジスト（以下、赤色レジストと称する）を、ガラス基板２０上全面に塗布する。次いで、フォトリソグラフィ法を用い、塗布された赤色レジストをパターニングする。これにより、赤色の第１着色層４Ｒが形成される。

その後、第１着色層４Ｒと同様、フォトリソグラフィ法を用い、緑色の第２着色層４Ｇと、青色の第３着色層４Ｇとを順に形成する。
これによりそれぞれの厚みが１μｍである、第１着色層４Ｒ、第２着色層４Ｇ及び第３着色層４Ｇを有したカラーフィルタ４が形成される。

次いで、スパッタリング法を用い、ＩＴＯをカラーフィルタ４上に膜厚約０．１μｍに堆積する。これにより、カラーフィルタ４上に対向電極２３が形成される。その後、垂直配向膜材料を、ガラス基板２０、カラーフィルタ４及び対向電極２３上に膜厚７０ｎｍに塗布し、垂直配向膜２５を成膜する。これにより、対向基板２が完成する。

その後、ガラス基板１０又はガラス基板２０の周縁部に、例えば、紫外線硬化型のシール材３１を印刷し、ガラス基板１０又はガラス基板２０上に複数のパール（スペーサ）を散布する。

次いで、治具を用いてアレイ基板１及び対向基板２の位置合せを行い、アレイ基板１及び対向基板２を複数のパールにより所定の隙間を置いて対向配置させ、アレイ基板及び対向基板の周縁部同士をシール材３１により貼り合せる。その後、シール材３１に紫外線を照射して硬化させ、アレイ基板１及び対向基板２を固定する。

続いて、真空注入法により、シール材３１の一部に形成された液晶注入口３２から、二色性色素及びカイラル剤が添加されている誘電率異方性が負の液晶材料を注入する。その後、液晶注入口３２を、例えば紫外線硬化型樹脂からなる封止材３３により封止する。これにより、アレイ基板１、対向基板２及びシール材３１間に液晶が封入され、液晶層３が形成される。
そして、アレイ基板１の外面に光反射層６を配置することにより、ＧＨ（Guest-Host）方式を採る反射型の液晶表示装置が完成する。

次に、本実施形態に係る液晶表示装置の動作について説明する。
上記のように、本実施形態において、液晶材料にカイラル剤が添加されているため、液晶表示装置のタイプはツイスト型である。

液晶層３への電界無印加時（第１画素電極１５及び第２画素電極１６と、対向電極２３との間に電圧が印加されていないとき）に、液晶分子ｍ１の長軸及び二色性色素分子ｍ２の長軸は、基板の平面に垂直な方向を向く。この時は液晶層３では光吸収が起こらない。このため、液晶表示装置の表示面Ｓに拡散した光（外光）が入射されると、光は液晶層３などを透過して光反射層６に入射される。光反射層６は、入射される光をそのまま反射し、再び液晶層３などを透過して表示面Ｓ側に出射させる。このため、画像表示を良好に行うことが可能となる。また、上記のように無彩色の副画素ＳＰＷを有しているため、副画素ＳＰＷ無しに形成した場合に比べて約２倍の反射率を得ることができ、輝度レベルの向上を図ることができる。

液晶層３への電界印加時（第１画素電極１５及び第２画素電極１６と、対向電極２３との間に電圧が印加されているとき）に、液晶分子ｍ１の長軸及び二色性色素分子ｍ２は、共にツイストしながら傾斜する。液晶表示装置の表示面Ｓに拡散した光（外光）が入射されると、光は二色性色素分子ｍ２で吸収される。このため、黒表示を良好に行うことが可能となる。また、上記のように第１液晶層３ａの層厚は、最も大きいため、副画素ＳＰＷにおいては、一層、光を吸収することができる。ひいては、高いコントラストを得ることができる。

（比較例）
ここで、比較例の液晶表示装置について説明する。
図７に示すように、カラーフィルタ４が無彩色の第４着色層４Ｗをさらに有している以外、比較例の液晶表示装置は、上記実施形態に係る液晶表示装置と同様に形成されている。第４着色層４Ｗは透明である。第４着色層４Ｗの厚みは約１μｍである。

第４着色層４Ｗは、ストライプ状に形成され、第１方向ｄ１に延びているとともに第２方向ｄ２に間隔を置いて並んでいる。第４着色層４Ｗは、その周縁部が第１遮光部２１に重なって配設されている。第４着色層４Ｗは、副画素ＳＰＷを形成している。
第１液晶層３ａの層厚は、第２液晶層３ｂの層厚と同一である。

次に、比較例の液晶表示装置の動作について説明する。
上記のように、比較例の液晶表示装置も無彩色の副画素ＳＰＷを有している。このため、液晶層３への電界無印加時に、副画素ＳＰＷ無しに形成した場合に比べて約２倍の反射率を得ることができ、輝度レベルの向上を図ることができる。

また、上記のように、第１液晶層３ａ及び第２液晶層３ｂの層厚は均一である。このため、液晶層３への電界印加時に、副画素ＳＰＷ（第１液晶層３ａ）において光を充分に吸収することはできなかった。これにより、低いコントラスト特性しか得ることができなかった。

上記したように構成された第１の実施形態に係る液晶表示装置によれば、液晶表示装置は、アレイ基板１と、光反射層６と、対向基板２と、複数の絵素Ｐと、液晶層３と、を備えている。各絵素Ｐは、無彩色の副画素ＳＰＷと、互いに色相の異なる副画素ＳＰＲ、ＳＰＧ、ＳＰＢとを有している。液晶層３は、二色性色素及びカイラル剤が添加された液晶材料で形成されている。液晶層３は、副画素ＳＰＷを形成する第１液晶層３ａと、副画素ＳＰＲ、ＳＰＧ、ＳＰＢ形成する第２液晶層３ｂとを有している。第１液晶層３ａの層厚は、第２液晶層３ｂの層厚より大きい。

液晶表示装置は、無彩色の副画素ＳＰＷを有しているため、副画素ＳＰＷ無しに形成した場合に比べて約２倍の反射率を得ることができ、輝度レベルの向上を図ることができる。

また、上記のように第１液晶層３ａの層厚は、最も大きいため、副画素ＳＰＷにおいては、一層、光を吸収することができる。このため、本実施形態に係る液晶表示装置は、比較例の液晶表示装置より、高いコントラストを得ることができる。

本実施形態に係る液晶表示装置は、第４着色層４Ｗ無しに形成することができ、比較例に比べて製造工程数を１ＰＥＰ（Photo Engraving Process）削減することができる。このため、製造コストの低減を図ることができる。

副画素ＳＰＷのセルギャップ（第１液晶層３ａの層厚）が最も大きく、副画素ＳＰＷのリタデーション値（Δｎｄ）は、副画素ＳＰＲ、ＳＰＧ、ＳＰＢのリタデーション値と異なる。しかし、二色性色素を用いたＧＨモードの液晶表示素子においては、液晶の複屈折性を利用した一般的な偏光板方式の液晶表示素子と異なり、リタデーション値のズレが表示に与える影響は小さく、絵素Ｐとしての階調表示を行うための画像処理が複雑になることはない。

一方、副画素ＳＰＷの液晶分子のツイスト角は、セルギャップの影響を受ける。液晶材料にカイラル剤を添加した場合のツイスト配向の角度は２πｄ／Ｐ（ｄ：セルギャップ、Ｐ：らせんピッチ）で表される。しかし、第１着色層４Ｒ、第２着色層４Ｇ及び第３着色層４Ｂの厚みは約１μｍと僅かであり、液晶層界面の配向角度は主にラビング方向により規定されるため、副画素ＳＰＷと、副画素ＳＰＲ、ＳＰＧ、ＳＰＢとの間で、ツイスト配向の状態が大きくずれることは無い。
上記のことから、カラー画像を表示することができ、コントラスト特性を向上することができる、ＧＨ方式を採る反射型の液晶表示装置を得ることができる。

次に、第２の実施の形態に係る液晶表示装置について詳細に説明する。
図５に示すように、液晶表示装置は、λ／４波長板７をさらに備えている。λ／４波長板７は、液晶層３と、光反射層６との間に設けられている。この実施形態において、λ／４波長板７は、ガラス基板１０の外面と、光反射層６との間に設けられている。λ／４波長板７は、少なくとも表示領域Ｒに重なっている。

アレイ基板１には垂直配向膜１７が、対向基板２には、垂直配向膜２５が形成されている。垂直配向膜１７及び垂直配向膜２５にはそれぞれラビング（配向処理）が施されている。垂直配向膜１７に施されたラビングの方向と、垂直配向膜２５に施されたラビングの方向は、反平行である。

この実施形態において、第１着色層４Ｒ、第２着色層４Ｇ及び第３着色層４Ｂの厚みは３μｍである。液晶層３は誘電率異方性が負の液晶材料で形成されている。液晶層３を形成する液晶材料には、二色性色素は添加されているが、カイラル剤は添加されていない。
なお、第２の実施形態において、他の構成は上述した第１の実施形態と同一であり、同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略した。

次に、本実施形態に係る液晶表示装置の動作について説明する。
上記のように、本実施形態において、λ／４波長板７を利用しているため、液晶表示装置のタイプはλ／４波長板型である。

液晶層３への電界無印加時（第１画素電極１５及び第２画素電極１６と、対向電極２３との間に電圧が印加されていないとき）、すなわち初期状態において、液晶分子ｍ１の長軸及び二色性色素分子ｍ２は、基板の平面に垂直な方向を向く。この時は液晶層３では光吸収が起こらない。このため、液晶表示装置の表示面Ｓに拡散した光（外光）が入射されると、光は液晶層３などを透過して光反射層６に入射され、再び液晶層３などを透過して表示面Ｓ側に出射させる。このため、画像表示を良好に行うことが可能となる。また、上記のように無彩色の副画素ＳＰＷを有しているため、副画素ＳＰＷ無しに形成した場合に比べて約２倍の反射率を得ることができ、輝度レベルの向上を図ることができる。

液晶層３への電界印加時（第１画素電極１５及び第２画素電極１６と、対向電極２３との間に電圧が印加されているとき）は、液晶層３はホモジニアス配向を採る。このため、液晶表示装置の表示面Ｓに拡散した光（外光）が入射されると、液晶層３は、直線偏光としてλ／４波長板７に出射する。λ／４波長板７は、入射される直線偏光の位相を１/４波長ずらし、右回りの円偏光（以下、右旋円偏光と称する）として光反射層６に出射させる。

右旋円偏光が光反射層６に入射すると反射されて左回りの円偏光（以下、左旋円偏光と称する）となり、再びλ／４波長板７に入射される。すると、λ／４波長板７は入射される左旋円偏光の位相をさらに１/４波長ずらし、直線偏光として液晶層３に出射させる。λ／４波長板７から液晶層３に出射する直線偏光は、液晶層３からλ／４波長板７に出射する直線偏光と９０°ずれている。このため、λ／４波長板７から液晶層３に出射する直線偏光は、液晶層３で吸収される。このため、黒表示を良好に行うことが可能となる。また、上記のように第１液晶層３ａの層厚は、最も大きいため、副画素ＳＰＷにおいては、一層、光を吸収することができる。ひいては、高いコントラストを得ることができる。

上記したように構成された第２の実施形態に係る液晶表示装置によれば、液晶表示装置は、アレイ基板１と、光反射層６と、対向基板２と、複数の絵素Ｐと、液晶層３と、λ／４波長板７とを備えている。各絵素Ｐは、無彩色の副画素ＳＰＷと、互いに色相の異なる副画素ＳＰＲ、ＳＰＧ、ＳＰＢとを有している。液晶層３は、二色性色素が添加された液晶材料で形成されている。液晶層３は、副画素ＳＰＷを形成する第１液晶層３ａと、副画素ＳＰＲ、ＳＰＧ、ＳＰＢ形成する第２液晶層３ｂとを有している。第１液晶層３ａの層厚は、第２液晶層３ｂの層厚より大きい。

液晶表示装置は、無彩色の副画素ＳＰＷを有しているため、副画素ＳＰＷ無しに形成した場合に比べて約２倍の反射率を得ることができ、輝度レベルの向上を図ることができる。

また、上記のように第１液晶層３ａの層厚は、最も大きいため、副画素ＳＰＷにおいては、一層、光を吸収することができる。このため、本実施形態に係る液晶表示装置は、比較例の液晶表示装置及び上記第１の実施形態に係る液晶表示装置より、高いコントラストを得ることができる。

本実施形態に係る液晶表示装置は、第４着色層４Ｗ無しに形成することができ、比較例に比べて製造工程数を１ＰＥＰ削減することができる。このため、製造コストの低減を図ることができる。
上記のことから、カラー画像を表示することができ、コントラスト特性を向上することができる、ＧＨ方式を採る反射型の液晶表示装置を得ることができる。

なお、この発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。

例えば、各絵素Ｐの複数の副画素ＳＰＲ、ＳＰＧ、ＳＰＢ、ＳＰＷは、第２方向ｄ２に隣合って並んでいるが、これに限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、図６に示すように、各絵素Ｐの複数の副画素ＳＰＲ、ＳＰＧ、ＳＰＢ、ＳＰＷは、第１方向ｄ１及び第２方向ｄ２に隣合って並んでいてもよい。

カラーフィルタ４は、対向基板２側に限らず、アレイ基板１側に設けてもよい。
各絵素Ｐの複数の第２副画素は、副画素ＳＰＲ、ＳＰＧ、ＳＰＢに限らず、白色光を合成する光を出射すればよい。例えば、各絵素Ｐの複数の第２副画素は、シアンの副画素と、マゼンダの副画素と、イエローの副画素とであってもよい。

１…アレイ基板、２…対向基板、３…液晶層、３ａ…第１液晶層、３ｂ…第２液晶層、４…カラーフィルタ、４Ｒ…第１着色層、４Ｇ…第２着色層、４Ｂ…第３着色層、６…光反射層、７…λ／４波長板、１０，２０…ガラス基板、１５…第１画素電極、１６…第２画素電極、ｍ１…液晶分子、ｍ２…二色性色素分子。

Claims (7)

1. 複数の第１画素電極と、複数の第２画素電極と、を有した第１基板と、
   前記第１基板に設けられた光反射層と、
   前記第１基板に隙間をおいて対向配置された第２基板と、
   前記第１基板又は第２基板に設けられ、前記複数の第２画素電極に対向し互いに色相が異なる複数の着色層を有したカラーフィルタと、
   前記第１基板及び第２基板間に挟持され、二色性色素が添加された液晶材料で形成され、前記複数の第１画素電極と対向した層厚が前記複数の第２画素電極と対向した層厚より大きい液晶層と、を備えていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記互いに色相が異なる複数の着色層を透過した光は、白色光を合成することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記互いに色相が異なる複数の着色層は、赤色、緑色及び青色の着色層であることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
4. 前記液晶材料の誘電率異方性は負であり、
   前記液晶材料にカイラル剤がさらに添加され、
   前記液晶層の液晶分子の長軸は、初期状態で前記第１基板及び第２基板の平面に垂直な方向を向いていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の液晶表示装置。
5. 前記第１基板及び第２基板は、それぞれ垂直配向膜を有していることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 前記液晶層と、前記光反射層との間に設けられたλ／４波長板をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の液晶表示装置。
7. 前記第１基板及び第２基板は、それぞれ配向膜を有し、互いに反平行にラビングが施されていることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。

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