JP4499268B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置に関するものであり、特に、ＵＶ（紫外線）キュアラブル液晶を用いたリバースモード・ポリマー分散型鏡面反射液晶表示装置の黒表示状態における鏡面反射に起因する表示反転を防止するための構造に特徴のある液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、アクティブマトリクスを用いた液晶パネルにおいて、軽量、薄型、低消費電力が実現できる反射型液晶表示装置が注目されており、各社より各種の方式の反射型液晶表示装置が提案されている。
【０００３】
現在、反射パネルとして実用化されているものとしてはＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）液晶を用いた一枚偏光板方式を用いたものであるが（必要ならば、特開平５−２３２４６５号公報、及び、特開平８−３３８９９３号公報参照）、この方式は偏光板を用いるため、原理的に光の利用率が半分以下となり、充分な輝度を得にくいという問題がある。
【０００４】
そこで、明るい表示を得るために、偏光板を用いない方式として、ＧＨ（Ｇｕｅｓｔ Ｈｏｓｔ）型液晶を用いた反射型パネル（必要ならば、Ｈ．Ｓ．Ｃｏｌｏ ａｎｄ Ｒ．Ａ．Ｋａｓｈｎｏｗ，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．３０，ｐ．６１９，１９７７参照）や、ポリマー中にネマティック液晶を分散させた高分子分散型液晶の一種としてのＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）を用いた反射型液晶パネルが提案（必要ならば、特開平１−１９８７２５号公報参照）されている。
【０００５】
ここで、図９を参照して、従来のλ／４位相差板を用いたＧＨ型液晶パネルを説明する。
図９（ａ）参照
図９（ａ）は、電圧を印加しない状態における従来のＧＨ型液晶パネルの概念的断面図であり、ＴＦＴ基板となるガラス基板４１上に、画素電極となるＩＴＯからなる透明電極４２を設けるとともに、透明電極４２を覆うように水平配向膜４３を設ける。
【０００６】
一方、ＴＦＴ基板と対向する共通電極側のガラス基板６１上には、ＩＴＯからなる透明電極６２を設けるとともに、透明電極６２を覆うように水平配向膜６３を設け、対向するガラス基板４１とガラス基板６１との間に正の誘電率異方性（Δε＞０）を有するｐ型の液晶４７とｐ型の２色性色素４８とからなるＧＨ液晶を注入して、ＧＨ液晶層４６とする。
この場合、水平配向膜４３，６３をラビング処理することで、ＧＨ液晶層４６をホモジニアス配向させる。
【０００７】
また、ガラス基板４１の他方の面には、ＧＨ液晶のダイレクタ（≒液晶分子の長軸方向）と４５°交差する方向に遅相軸が位置するようにλ／４位相差板４４を設けるとともに、その背後にＡｌ反射板４５を設ける。
【０００８】
この場合、ＧＨ液晶層４６を構成する液晶４７と２色性色素４８は、電源から電圧が印加されていないので、水平配向膜４３，６３の配向規制力によってほぼ水平に配向され、ガラス基板６１側から入射光６４を入射させた場合、２色性色素４８によって半分の光が吸収される。
【０００９】
吸収されなかった残りの光は直線偏光で出射され、λ／４位相差板４４で円偏光に偏光されたのち、Ａｌ反射板４５によって反射されて、逆回転の円偏光の反射光６５として反射される。
この逆回転の円偏光の反射光６５は、λ／４位相差板４４によって、入射光６４の偏光軸に対して９０°回転した直線偏光に変換されたのち、ＧＨ液晶層４６を構成する２色性色素４８に吸収されてガラス基板６１側から出射されることがないので、黒表示となる。
【００１０】
図９（ｂ）参照
図９（ｂ）は電圧を印加した場合の概念的断面図であり、電源から電圧を印加することによって、印加電圧に応じて液晶４７と２色性色素４８のダイレクタが垂直に配向し、２色性色素４８による光吸収が最小となるので、入射光６４はほぼそのまま反射され、反射光６５が出射光６６として出射されるので白表示となる。
【００１１】
次に、図１０を参照して、従来の反射型ＧＨ−ＰＤＬＣ液晶パネルを説明する。
図１０（ａ）参照
図１０（ａ）は、電圧を印加しない状態における従来の反射型ＧＨ−ＰＤＬＣ液晶パネルの概念的断面図であり、ＴＦＴ基板となるガラス基板４１上に、画素電極となるＡｌ反射電極４９を設けるとともに、Ａｌ反射電極４９を覆うように水平配向膜４３を設ける。
【００１２】
一方、ＴＦＴ基板と対向する共通電極側のガラス基板６１上には、ＩＴＯからなる透明電極６２を設けるとともに、透明電極６２を覆うように水平配向膜６３を設け、対向するガラス基板４１とガラス基板６１との間にｐ型液晶中にｐ型の２色性色素を混合してカプセル化したカプセル化ＧＨ液晶５１をポリマー５２中に分散したものを注入して、液晶層５０とする。
なお、この混合過程で、ポリマー５２中にも２色性色素が混入することになる。
【００１３】
この場合、カプセル化ＧＨ液晶５１内における液晶分子の配向は、電源から電圧が印加されていないので、カプセルの壁面に沿って同心球面状に配向しているので光吸収が大きくなり、ガラス基板６１側から入射光６４を入射させた場合、カプセル化ＧＨ液晶５１内の色素によって光が吸収されたり、或いは、散乱されて散乱光６７となる。
【００１４】
吸収されなかった残りの光はＡｌ反射電極４９によって反射され、反射光６８は、再び、カプセル化ＧＨ液晶５１内の色素によって吸収されてガラス基板６１側から出射されることがないので、黒表示となる。
【００１５】
図１０（ｂ）参照
図１０（ｂ）は電圧を印加した場合の概念的断面図であり、カプセル化ＧＨ液晶５１内の２色性色素のダイレクタが垂直に配向し、２色性色素による光吸収が最小となるので、入射光６４はＡｌ反射電極４９によって反射され、反射光６５が出射光６６として出射されるので白表示となる。
【００１６】
また、この様な高分子分散型液晶の一種として、ポリマーとしてＵＶキュアラブル液晶を重合させて用いる方式も提案されており（必要ならば、特開平４−２２７６８４号公報参照）、この提案において、液晶性ポリマーと液晶分子の配向を制御した高分子分散型液晶が初めて開示された。
【００１７】
この様なＵＶキュアラブル液晶を用いた高分子分散型液晶方式液晶表示装置においては、画素電極と共通電極とが平行平板電極構造になっており、電極上に設けた水平配向膜にラビング処理を施したものであり、ツイスト角等を最適化することも提案されている（必要ならば、特開平８−５２０３６２号公報及び特開平１１−９５１９５号公報参照）。
【００１８】
このＵＶキュアラブル液晶を用いた高分子分散型液晶方式の反射型液晶表示装置においては、液晶性ポリマー中に分散されたｐ型ネマティック液晶を構成する液晶分子と液晶性ポリマーとの屈折率ミスマッチによる光の散乱を利用するものであり、通常は、電圧を印加しない状態で白表示になり、一方、電圧を印加した状態で散乱状態となり、印加電圧に応じて黒表示或いは中間調表示を得るものである。
【００１９】
近年、この様なＵＶキュアラブル液晶を用いた高分子分散型液晶方式の反射型液晶表示装置において、電圧無印加状態を黒表示として使用するリバースモードの液晶パネルが、ＩＲＩＳ（Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ Ｉｎｖｅｒｔｅｄ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）方式の反射型液晶パネルとして提案（必要ならば、Ｔ．Ｓｏｎｅｈａｒａ ｅｔ ａｌ．，ＳＩＤ ９７ ＤＩＧＥＳＴ，ｐ．１０２３−１０２６，１９９７，参照）されているので、図１１を参照して説明するが、基本的構造は、従来のＵＶキュアラブル液晶を用いた高分子分散型液晶方式の反射型液晶表示装置と同様である。
【００２０】
図１１（ａ）参照
図１１（ａ）は、電圧を印加しない状態における従来のＩＲＩＳ方式の反射型液晶パネルの概念的断面図であり、ＴＦＴ基板となるガラス基板４１上に、画素電極となるＡｌ反射電極４９を設けるとともに、Ａｌ反射電極４９を覆うように水平配向膜４３を設ける。 なお、この場合、Ａｌ反射電極４９は、鏡面性に優れた状態に成膜する必要がある。
【００２１】
一方、ＴＦＴ基板と対向するＣＦ基板となるガラス基板６１上には、ＩＴＯからなる透明電極６２を設けるとともに、透明電極６２を覆うように水平配向膜６３を設け、対向するガラス基板４１とガラス基板６１との間にｐ型ネマティック液晶、ＵＶキュアブル液晶、及び、光重合開始剤の混合液を注入し、紫外線を照射することによってＵＶキュアブル液晶を重合させて立体的網状構造を有する液晶性ポリマー５４とし、ｐ型ネマティック液晶５５を立体的網状構造を有する液晶性ポリマー５４中に分散させた液晶層５３を形成する。
【００２２】
この場合、液晶性ポリマー５４中に分散されたｐ型ネマティック液晶５５を構成する液晶分子は、電源から電圧が印加されていないので、水平配向膜４３，６３の配向規制力によってほぼ水平に配向され、ガラス基板６１側から入射光６４を入射させた場合、散乱されずにＡｌ反射電極４９で反射されて、そのまま出射光６６としてガラス基板６１側から出射される。
【００２３】
図１１（ｂ）参照
図１１（ｂ）は電圧を印加した場合の概念的断面図であり、電源から電圧を印加することによって、印加電圧に応じてｐ型ネマティック液晶５５を構成する液晶分子は電界方向に沿って立ち上がり、液晶性ポリマー５４との屈折率ミスマッチにより光を散乱することになり、光散乱強度は印加電圧に依存することになる。
【００２４】
この電圧を印加した状態において、ガラス基板６１側から入射光６４を入射させた場合、液晶層５３中で散乱され、散乱光６７の一部及び反射光６８の一部は出射光６７としてガラス基板６１側から出射される。
【００２５】
次に、図１２を参照して、このＩＲＩＳ方式の反射型液晶パネルの表示原理を説明する。
図１２参照
図１２は、電圧オフ時と電圧オフ時の受光角度分布を概念的に示した図であり、照明等の光源７０及び周辺光による入射光６４が液晶パネルに入射した場合、電圧オフ時、即ち、液晶層５３がクリアな状態においては、ほば正反射位置に狭い受光角度分布の出射光が得られ、一方、電圧オン時、即ち、液晶層５３が散乱状態においては、散乱により正反射位置をピークとする幅広い受光角度分布の出射光が得られる。
【００２６】
したがって、観測者の観測点が、正反射位置からずれている場合には、電圧オフ時には出射光が到達しないので黒表示となり、一方、電圧オン時には、拡散光が観測点に到達するので白表示となる。
即ち、電圧オフ時には、Ａｌ反射電極４９、即ち、鏡面を見ていることになるので、液晶パネルに光源７０が映り込まない場合には、光の存在しない鏡面を見ているので黒表示となる。
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の偏光板を用いない反射型液晶パネルにおいては、各種の問題がある。
例えば、図９に示したλ／４位相差板を用いたＧＨ型液晶パネル及び図１０に示したＧＨ−ＰＤＬＣ液晶パネルにおいては、その光吸収原理に起因して、カラー化する場合には、各色に対応するＧＨ層毎の液晶パネルが必要になるという問題がある。
【００２８】
この様なカラー化液晶パネルの内、λ／４位相差板を用いたＧＨ型液晶パネルについては、シアン，マゼンタ，イエローの３層を積層した液晶パネルが東北大学の内田教授によって、１９８４年にＯｐｔｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇにおいて提案されている。
【００２９】
また、ＧＨ−ＰＤＬＣ液晶パネルについては、２色性色素を混合したＰＤＬＣ（特開昭５７−５０３１６１号公報参照）を３層積層することが提案（Ｊ．Ｌ．Ｆｅｒｇａｓｏｎ ｅｔ ａｌ．，ＳＩＤ Ｓｙｍｐ．Ｄｉｇｅｓｔ，ｐ．１２６，１９８６参照）されている。
【００３０】
しかし、いずれの方式の場合にも、カラー化を実現するためには、色数だけのパネルを積層するため、ガラス基板の厚さが大半を占めるパネルの厚みが３倍になるため、視差により表示品位が低下し、且つ、駆動の点から実用的とは言えないものであった。
【００３１】
また、ＩＲＩＳ方式の反射型液晶パネルにおいては、カラー化に際しては液晶パネルを積層させる必要はないが、その表示原理に起因して、観測位置によっては表示反転が起こる問題があるので、この事情を図１３及び図１４を参照して説明する。
【００３２】
図１３（ａ）参照
図１３（ａ）は、液晶層５３が電圧オンにより散乱モードになった場合を示しており、照明等の入射光６４は液晶層５３で色々な方向に散乱されて、観測点Ａ及び観測点Ｂ等のいずれの観測方位においても散乱光による出射光６９が到達するので白表示となる。
【００３３】
図１３（ｂ）参照
図１３（ｂ）は、液晶層５３が電圧オフによりクリアーモードになった場合を示しており、照明等の入射光６４は液晶層５３の下に設けられたＡｌ反射電極によって正反射されて、正反射位置に出射光６６として出射される。
したがって、観測点Ｂには出射光６６が到達しないので、通常の黒表示となるが、正反射位置の観測点Ａにおいては、電圧オン時の白表示より明るくなり、白黒反転、即ち、表示反転が発生する。
【００３４】
図１４参照
図１４は、ＩＲＩＳ方式の反射型液晶パネルと、従来の一枚偏光板方式の反射型ＴＮ液晶パネルにおける反射特性を示す図であり、３０°入射における反射率の受光角度依存性を示している。
【００３５】
図から明らかなように、従来の一枚偏光板方式の反射型ＴＮ液晶パネルにおいては、全体の反射率は低いものの、如何なる受光角度においても表示反転、即ち、白黒反転は生じていない。
【００３６】
一方、ＩＲＩＳ方式の反射型液晶パネルの場合には、３０°入射の正反射位置に対応する３０°の受光角度近傍で白黒反転が生じているのが理解される。
なお、白黒反転の受光角度領域が±５°程度の拡がりを有しているのは、光源が厳密に平行ではなく、多少の拡がりを有しているためである。
【００３７】
したがって、本発明は、偏光板を用いることなく、カラー化が容易で、明るく且つ表示反転の生じない液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００３８】
【課題を解決するための手段】
ここで、図１を参照して本発明における課題を解決するための手段を説明するが、図において、符号１，２はガラス基板等の基板であり、３はＩＴＯ等の透明電極、４はＡｌ等の反射電極、及び、１１は水平配向膜である。
図１参照
上述の目的を達成するために、本発明においては、リバースモードの散乱型パネルと、ＧＨ液晶を組み合わせることによって、表示反転を生ずることなく、高い反射率を実現するものであり、且つ、カラーには、ＧＨ液晶における光吸収ではなく、カラーフィルタを用いることによって低電圧駆動を可能にするものである。
【００３９】
即ち、通常の表示原理としては、リバースモードの散乱型パネルの表示原理を用いて、照明等の光源の映り込みによる正反射位置での表示反転をＧＨ液晶による光吸収で防止するものである。
したがって、表示反転をなくすためには、リバースモードの散乱型パネルが散乱モードになる前にＧＨ液晶がクリアーにならないように、ＧＨ液晶層のしきい値電圧を散乱型パネルのしきい値電圧より高くする必要がある。
【００４０】
また、散乱型パネルを構成する光散乱層５は、立体的網状構造を形成する紫外線キュアラブル液晶６、及び、立体的網状構造が構成する空間に分散されたネマティック液晶７によって構成するものである。
【００４１】
特に、光吸収層８は２色性色素９と液晶１０を混合したＧＨ型液晶として、電圧印加状態或いは電圧無印加状態のいずれかにおいてホモジニアス配向をとるＧＨ型液晶を用いるものである。
【００４２】
ホモジニアス配向をとるＧＨ型液晶を用いた場合には、λ／４位相差板として作用する層の遅相軸と、ＧＨ型液晶のダイレクタの方向とのなす角Φを、０°＜Φ＜９０°、より好適にはΦ≒４５°とする。
【００４３】
また、カプセル化したＧＨ型液晶を用いる場合には、カプセル化したＧＨ型液晶を押圧して偏平状にして、カプセル壁の配向規制力を低減することが望ましく、それによって、低しきい値電圧化が可能になる。
なお、偏平状のカプセル化ＧＨ液晶を用いる場合には、２層以上の層を積層することが望ましく、例えば、偏光方向が互いにほぼ直交する２層の偏平状のカプセル化ＧＨ液晶を積層させることによって、効率良く光を吸収することができる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下において、本発明の第１及び第２の実施の形態の反射型液晶パネルを説明するが、その前に、図２及び図３を参照して、本発明の各実施の形態において前提となる光散乱層の製法及び特性を試作パネルによって説明する。
図２（ａ）乃至（ｃ）参照
まず、Ａｌ反射電極を介して水平配向膜ＪＡＬ２１４−Ｒ８（ＪＳＲ製商品名）を設けたガラス基板１５、及び、透明電極を介して水平配向膜ＪＡＬ２１４−Ｒ８（ＪＳＲ製商品名）を設けたガラス基板１６を、ツイスト角Ψが９０°となるように、夫々θ＝４５°となるようにラビング処理を施し、セルギャップｄが５μｍの空セルを形成する。
【００４５】
次いで、空セルにｐ型ネマティック液晶であるＥ４８（メルク社製商品名：Δｎ＝０．２３０６，Δε＝１５．１）に重合開始剤含有ＵＶキュアラブル液晶ＵＣＬ００１Ｋ（ＤＩＣ製商品名：Δｎ＝０．１４２，Δε＝０）を１０ｗｔ％加えた混合液晶を室温で注入したのち封止処理し、次いで、３５０ｍＪ／ｃｍ2 のエネルギー量の紫外線を約６０秒間照射することによってＵＶキュアラブル液晶を重合させて立体的網状構造の液晶性ポリマーとし、この立体的網状構造の空間にｐ型ネマティック液晶を分散させた構造とする。
【００４６】
図３参照
図３は、上記のように作製したリバースモードの評価パネルの反射率の電圧依存性を、しきい値電圧を同程度に調整した従来のＰＤＬＣの反射率の電圧依存性と対比したものであり、電圧依存性は逆になるものの、反射率で約３倍、コントラスト比で約６倍の特性が得られた。
【００４７】
次に、図４を参照して、本発明の各実施の形態における光吸収層を構成するカプセル化ＧＨ液晶を説明する。
例えば、ＰＶＡ（ポリビニールアルコール）と水とを重量比で１：１０で混合した親水性ポリマー溶液中に、アゾ系２色性色素を１０重量％添加した液晶ＦＴ５０１７（チッソ製商品名）からなるＧＨ液晶を懸濁化してカプセル化する（なお、カプセル化法については、堀，液晶の製法と応用，ｐ．１５４，１９７４参照）。
次いで、懸濁液を水平配向膜を形成したガラス基板上に塗布したのち、乾燥して光吸収層を形成する。
【００４８】
図４（ａ）及び（ｂ）参照
図４（ａ）及び（ｂ）は、同じ基板に互いに入射光の偏光軸を９０°変化させた場合のカプセル化ＧＨ液晶１７の状態を説明する図であり、カプセル化ＧＨ液晶１７のサイズは７０μｍ以下であり、個々のカプセル化ＧＨ液晶１７で偏光軸による光吸収度の依存性はあるものの、パネル全体としては、全方位での光吸収特性が得られることが理解される。
【００４９】
図４（ｃ）参照
図４（ｃ）は、図４（ａ）に示したカプセル化ＧＨ液晶１７を塗布した直後にスキージで潰したものであり、図に示すように微細化したカプセル化ＧＨ液晶１８のサイズは数μｍ程度となる。
即ち、カプセル化ＧＨ液晶のサイズは、数μｍ〜数十μｍの範囲で任意に制御することができる。
【００５０】
次に、図５を参照して、本発明の前提となる参考例１の反射型液晶パネルを説明する。 図５（ａ）参照
図５（ａ）は、電圧を印加しない状態における本発明の前提となる参考例１の反射型液晶パネルの概念的断面図であり、ＴＦＴ基板となるガラス基板２１上に、画素電極となるＡｌ反射電極２２を設けるとともに、Ａｌ反射電極２２を覆うようにＰＶＡまたは可溶性ポリイミドからなる水平配向膜２３を設ける。
なお、この場合、Ａｌ反射電極２２は、鏡面性に優れた状態に成膜する必要がある。
【００５１】
次いで、水平配向膜２３上に、図４に関して説明した方法でカプセル化ＧＨ液晶を塗布し、例えば、８０℃で低温乾燥することによって光吸収層となる、厚さが、３〜５０μｍ、例えば、１０μｍのカプセル化ＧＨ液晶層２４を形成する。
次いで、カプセル化ＧＨ液晶層２４の表面に、ＰＶＡ、好ましくは、カプセル化に用いたポリマーを塗布し、乾燥硬化させて水平配向膜２５を形成する。
【００５２】
一方、ＴＦＴ基板と対向するＣＦ基板となるガラス基板３１上には、ＩＴＯからなる透明電極３２を設けるとともに、透明電極３２上にカラーフィルター層３３を設け、このカラーフィルター層３３を覆うようにＰＶＡまたは可溶性ポリイミドからなる水平配向膜３４を設ける。
【００５３】
次いで、図２に示したように、ツイスト角Ψが９０°となるように、水平配向膜２５及び水平配向膜３４の表面をθ＝４５°でラビング処理したのち、両基板を対向させてセルギャップｄが５μｍの空パネルを形成する。
【００５４】
次いで、５μｍのセルギャップｄで対向するガラス基板２１とガラス基板３１との間にｐ型ネマティック液晶であるＥ４８（メルク社製商品名：Δｎ＝０．２３０６，Δε＝１５．１）に重合開始剤含有ＵＶキュアラブル液晶ＵＣＬ００１Ｋ（ＤＩＣ製商品名：Δｎ＝０．１４２，Δε＝０）を１０ｗｔ％加えるとともに、ｄ／ｐ＝Ψ／３６０°＝０．２５になるようにカイラル剤ＣＮ（チッソ製商品名）を添加した混合液晶を注入したのち封止処理し、次いで、３５０ｍＪ／ｃｍ2 のエネルギー量の紫外線を約６０秒間照射することによって液晶パネルを作製する。
【００５５】
この場合、紫外線を照射することによってＵＶキュアブル液晶を重合させて立体的網状構造を有する液晶性ポリマーとし、ｐ型ネマティック液晶を立体的網状構造を有する液晶性ポリマー中に分散させた液晶層によって光散乱層２６を形成する。
【００５６】
電源から電圧が印加されていない状態では、液晶性ポリマー中に分散されたｐ型ネマティック液晶を構成する液晶分子は、水平配向膜２５，３４の配向規制力によってほぼ水平に配向され、ガラス基板３１側から入射光を入射させた場合、散乱されずにカプセル化ＧＨ液晶層２４に入射する。
【００５７】
カプセル化ＧＨ液晶層２４にも電圧は印加されていないのでカプセル化ＧＨ液晶層２４は光吸収モードであり、したがって、カプセル化ＧＨ液晶層２４に入射した光はカプセル化ＧＨ液晶層２４中で吸収され、吸収されなかった光はＡｌ反射電極２２によって反射され、反射された光は再びカプセル化ＧＨ液晶層２４で吸収され、ガラス基板３１からは殆ど出射されないので、黒表示となり、表示反転が生ずることはない。
【００５８】
図５（ｂ）参照
図５（ｂ）は電圧を印加した場合の概念的断面図であり、電源から電圧を印加することによって、印加電圧に応じて光散乱層２６中のｐ型ネマティック液晶を構成する液晶分子は電界方向に沿って立ち上がり、液晶性ポリマーとの屈折率ミスマッチにより光を散乱するため散乱モードとなる。
一方、カプセル化ＧＨ液晶層２４はクリアーモードとなるので、光吸収は最少になる。
【００５９】
この電圧を印加した状態において、ガラス基板３１側から入射光を入射させた場合、光散乱層２６で散乱されてガラス基板３１から出射し、一方、散乱されずに或いは下方に散乱された光はカプセル化ＧＨ液晶層２４に入射するが、吸収されずにＡｌ反射電極２２で反射され、光散乱層２６で再び散乱されてガラス基板３１から出射し白表示となる。
【００６０】
なお、黒表示における表示反転が生じないようにするためには、光散乱層２６がクリアーモードになる前に、カプセル化ＧＨ液晶層２４がクリアーモードにならないように、カプセル化ＧＨ液晶層２４のしきい値電圧を光散乱層２６のしきい値電圧より高くする必要がある。
【００６１】
この様に、本発明の前提となる参考例１においては、リバースモードの反射型液晶パネルと、カプセル化ＧＨ液晶層からなる光吸収層を積層し、リバースモードの反射型液晶パネルにおける表示反転を光吸収層によって防止しているので、偏光板を用いることなく、表示反転のない反射率の高いＴＦＴ駆動反射型液晶パネルを作製することができる。
【００６２】
また、カラー化はカラーフィルターによって対応しているので、従来のＧＨ液晶を用いた液晶表示装置のように各色毎の液晶パネルを積層させる必要はなく、視差によって表示品位が低下することがない。
【００６３】
以上を前提として、次に、図６を参照して、本発明の第１の実施の形態の反射型液晶パネルを説明する。
図６参照
図６は、電圧を印加しない状態における本発明の第１の実施の形態の反射型液晶パネルの概念的断面図であり、ＴＦＴ基板となるガラス基板２１上に、画素電極となるＡｌ反射電極２２を設けるとともに、Ａｌ反射電極２２を覆うようにＪＡＬＳ２１４−Ｒ８（ＪＳＲ製商品名）を塗布して水平配向膜２３を設け、θ＝０°のラビング処理を行う。
なお、この場合も、Ａｌ反射電極２２は、鏡面性に優れた状態に成膜する必要がある。
【００６４】
次いで、水平配向膜２３上に、ＵＶキュアラブル液晶（ＤＩＣ製，Δｎ＝０．１４２）を塗布し、紫外線を照射して硬化することによって厚さが例えば１．０μｍ（Ｒ＝Δｎ・ｄ＝１４２ｎｍ）のλ／４位相差板２７となる液晶層を形成する。
【００６５】
次いで、電圧印加状態或いは電圧無印加状態のいずれか、例えば、電圧無印加状態においてホモジニアス配向をとるカプセル化ＧＨ液晶を塗布し、例えば、８０℃で乾燥し、このＧＨ液晶のダイレクタの方向と、λ／４位相差板２７の遅相軸、即ち、λ／４位相差板２７を構成する液晶分子のダイレクタとのなす角Φが、０°＜Φ＜９０°、最適にはΦ＝４５°となるように配向させて、厚さが、３〜５０μｍ、例えば、１０μｍのホモジニアス配向ＧＨ液晶層２８を形成する。
【００６６】
次いで、ホモジニアス配向ＧＨ液晶層２８の表面に、ＰＶＡ、好ましくは、カプセル化に用いたポリマーを塗布し、例えば、８０℃で乾燥硬化させて水平配向膜２５を形成する。
【００６７】
一方、ＴＦＴ基板と対向するＣＦ基板となるガラス基板３１上には、ＩＴＯからなる透明電極３２を設けるとともに、透明電極３２上にカラーフィルター層３３を設け、このカラーフィルター層３３を覆うようにＰＶＡまたは可溶性ポリイミドからなる水平配向膜３４を設ける。
【００６８】
以降は、上記の参考例１と同様に、ツイスト角Ψが９０°となるように、水平配向膜２５及び水平配向膜３４の表面をラビング処理したのち、両基板を対向させてセルギャップｄが５μｍの空パネルを形成し、この空パネルに上記の参考例１と全く同様の混合液晶を注入したのち封止処理し、紫外線を照射して硬化させることによって液晶パネルを作製する。
【００６９】
この場合の表示原理は、上記の参考例１と同様であるが、ホモジニアス配向ＧＨ液晶層２８における光吸収作用は、図９に関して説明したλ／４位相差板を用いたＧＨ型液晶パネルと同様である。
即ち、ホモジニアス配向ＧＨ液晶層２８を往復する間に、入射光の偏光軸が９０°回転した直線偏光となるので、図４（ａ）及び（ｂ）に示したように、互いに偏光軸が異なる直線偏光を光吸収特性において偏光依存性を有するカプセル化ＧＨ液晶によって均一化して吸収することができ、光吸収効果が向上する。
なお電圧が印加された場合の光散乱作用は、上記の参考例１と同様である。
【００７０】
この第１の実施の形態においては、λ／４位相差板２７を用いているので、入射光の偏光状態によらずに安定した光吸収を行うことができ、且つ、λ／４位相差板２７をＵＶキュアラブル液晶を用いて形成しているので、個別のλ／４位相差板を用意する必要はない。
【００７１】
次に、図７を参照して、本発明の第２の実施の形態の反射型液晶パネルを説明する。
図７参照
図７は、電圧を印加しない状態における本発明の第２の実施の形態の反射型液晶パネルの概念的断面図であり、ＴＦＴ基板となるガラス基板２１上に、画素電極となるＡｌ反射電極２２を設けるとともに、Ａｌ反射電極２２を覆うようにＪＡＬＳ２１４−Ｒ８（ＪＳＲ製商品名）を塗布して水平配向膜２３を設ける。
なお、この場合も、Ａｌ反射電極２２は、鏡面性に優れた状態に成膜する必要がある。
【００７２】
一方、ＴＦＴ基板と対向するＣＦ基板となるガラス基板３１上には、ＩＴＯからなる透明電極３２を設けるとともに、透明電極３２上にカラーフィルター層３３を設け、このカラーフィルター層３３を覆うようにＰＶＡまたは可溶性ポリイミドからなる水平配向膜３４を設ける。
【００７３】
次いで、水平配向膜３４上に、電圧印加状態或いは電圧無印加状態のいずれか、例えば、電圧無印加状態においてホモジニアス配向をとるカプセル化ＧＨ液晶を塗布し、例えば、８０℃で乾燥し、このＧＨ液晶のダイレクタの方向と、後述する光散乱層２９のツイスト中心のなす角が略４５°になるように配向させて、厚さが、３〜５０μｍ、例えば、１０μｍのホモジニアス配向ＧＨ液晶層２８を形成する。
なお、この場合のＧＨ液晶のダイレクタの配向方向は、水平配向膜３４をラビング処理することによって規制する。
【００７４】
次いで、ホモジニアス配向ＧＨ液晶層２８の表面に、ＰＶＡ、好ましくは、カプセル化に用いたポリマーを塗布し、例えば、８０℃で乾燥硬化させて水平配向膜２５を形成する。
【００７５】
次いで、光散乱層２９の実効リタデーションΔｎ・ｄがΔｎ・ｄ＝１４０ｎｍになるように、ツイスト角Ψ＝０°の設定で、水平配向膜２３及び水平配向膜２５の表面をラビング処理したのち、両基板を対向させてセルギャップｄが２．１μｍの空パネルを形成し、この空パネルに液晶ＦＴ５０４５（チッソ製商品名，Δｎ＝０．０６８）に重合開始剤含有ＵＶキュアラブル液晶ＵＣＬ００１Ｋ（ＤＩＣ製商品名）を１０ｗｔ％加えた混合液晶を注入したのち封止処理し、次いで、３５０ｍＪ／ｃｍ2 のエネルギー量の紫外線を約６０秒間照射することによって液晶パネルを作製する。
【００７６】
この場合、光散乱層２９の実効リタデーションΔｎ・ｄを０．１４０ｎｍとしているので、中心波長λが５６０ｎｍの入射光に対してλ／４（＝１１０〜１７０ｎｍ、好適には、１４０ｎｍ）とすることができ、それによって、光散乱層２９はλ／４位相差板を兼ねることになる。
【００７７】
この場合のホモジニアス配向ＧＨ液晶層２８における光吸収作用は、上記の第１の実施の形態と同様であり、光散乱層２９を往復する間に偏光軸が９０°回転した直線偏光となるので、ホモジニアス配向ＧＨ液晶層２８を往復する間に偏光依存性を有するカプセル化ＧＨ液晶によって均一化して吸収することができ、光吸収効果が向上する。
なお電圧が印加された場合の光散乱作用は、上記の参考例１と同様である。
【００７８】
この第２の実施の形態においては、光散乱層２９自体がλ／４位相差板を兼ねることになるので、λ／４位相差板として作用する液晶層を別工程で形成する必要がなく、それによって、製造工程が簡素化するとともに、構造も簡素化される。
【００７９】
次に、図８を参照して、本発明の各実施の形態に共通な光吸収層の変形例を説明する。 図８（ａ）及び（ｂ）参照
この変形例は、図４に関して説明したカプセル化ＧＨ液晶を塗布し、乾燥させる前に押圧して偏平状のカプセル化ＧＨ液晶１９としたものであり、図８（ａ）及び（ｂ）は、同じ基板に互いに入射光の偏光軸を９０°変化させた場合の偏平状のカプセル化ＧＨ液晶１９の状態を説明する図であり、個々のカプセル化ＧＨ液晶１９で偏光軸による光吸収度の依存性はあるものの、パネル全体としては、全方位での光吸収特性が得られることが理解される。
この場合、各カプセル化ＧＨ液晶１９の偏光方向は偏平状に伸ばした方向に揃う傾向がある。
【００８０】
なお、この場合の偏平状のカプセル化ＧＨ液晶１９のサイズは１００μｍ以上となるが、偏平状にする前に、スキージで微細化することによって、偏平状のサイズを任意に小さくすることができる。
【００８１】
この様に偏平状にすることによって、カプセル化ＧＨ液晶１９の体積に対するカプセル壁面積の比率を小さくすることができ、それによって、カプセル壁の配向規制力を弱めることができ、低電圧駆動が可能になる。
【００８２】
即ち、カプセルが球状の場合、半径がｒのカプセル化ＧＨ液晶１９の体積に対するカプセル壁面積の比は、
４πｒ2 ／〔（４／３）・πｒ3 〕＝３／ｒ
で表されるため、セル厚を薄くするためにカプセル化ＧＨ液晶１９のサイズを小さくするほど、体積に対するカプセル壁面積の比が大きくなり、その結果、周囲のポリマーとの総接触面積が大きくなるので配向規制力が大きくなり、配向状態を変化させるために必要な電圧が大きくなる。
【００８３】
しかし、カプセル化ＧＨ液晶１９を偏平状にすることによって体積に対するカプセル壁面積の比を小さくすることができ、また、偏平状にした場合、図８から明らかなように、カプセル化ＧＨ液晶１９が密に詰まった状態となり、カプセル化ＧＨ液晶１９とポリマーの接触面積が小さくなるので配向規制力はより小さくなる。
【００８４】
この様な偏平状にしたカプセル化ＧＨ液晶１９からなる光吸収層を多層積層させることによって、全方位の光に対する光吸収層をして用いることができる。
この場合、一層目における各偏平状にしたカプセル化ＧＨ液晶１９における２色性色素の配向方向を一方向に揃え、二層目における各偏平状にしたカプセル化ＧＨ液晶１９における２色性色素の配向方向を一層目の配向方向と直交する方向に揃えた場合には、二層の光吸収層で充分である。
【００８５】
以上、本発明の各実施の形態及実施例を説明してきたが、本発明は各実施の形態及び各実施例に記載した構成及び条件に限られるものではなく、各種の変更が可能である。
例えば、反射率の印加電圧依存性を改善するためにカイラル剤を用いる場合、カイラル剤を添加したネマティック液晶を用いているが、それ自体がカイラル性を有するカイラルネマティック液晶を用いても良いものである。
【００８６】
また、上記の各実施の形態及び実施例においては、ＵＶキュアラブル液晶として光重合開始剤を含有したＵＶキュアラブル液晶を用いているが、光重合開始剤を含有しないＵＶキュアラブル液晶を用いても良いものであり、その場合には、光重合開始剤を別途添加すれば良い。
【００８７】
また、上記の各実施の形態においては、水平配向膜の少なくとも一部をＰＶＡ或いはカプセル化に用いたポリマーを用いているが、全ての市販の配向膜材料、例えば、ＪＡＬＳ２１４−Ｒ８（ＪＳＲ製商品名）等で形成しても良いものである。
【００８８】
また、上記の各実施の形態においては、カラー表示を前提にカラーフィルターを設けているが、モノクロ表示にも用いるものであり、その場合には、カラーフィルターを除去すれば良い。
【００８９】
また、上記の各実施の形態においては、光吸収層をカプセル化ＧＨ液晶によって構成しているが、必ずしもカプセル化する必要はないものであり、上述の図９に示したＧＨ液晶と同様に、ｐ型ネマティック液晶とｐ型２色性色素とにより構成しても良いものであり、或いは、ＵＶキュアラブル液晶、光重合開始剤、ネマティック液晶、２色性色素の混合液を用いて形成しても良いものである。
【００９０】
また、上記の各実施の形態及び実施例においては、本発明の効果が最も表れる反射型液晶表示装置を前提に説明しているが、必ずしも反射型液晶表示装置に限られるものではなく、下側基板に設けるストライプ状電極もＩＴＯ等によって形成して透明電極とすることによって、直視型液晶表示装置としても良いものである。
【００９１】
ここで、再び、図１を参照して、本発明の詳細な特徴を説明する。
図１参照
（付記１） 互いに対向するとともに、少なくとも一方に透明電極３を設けた二枚の基板１，２の間に、少なくとも、立体的網状構造を構成する紫外線キュアラブル液晶６、及び、立体的網状構造が構成する空間に分散されたネマティック液晶７からなる光散乱層５、及び、２色性色素９と液晶１０との混合液を用いたゲスト・ホスト型液晶を含む光吸収層８とを積層状態で挟持する液晶表示装置であって、前記ゲスト・ホスト型液晶が、電圧印加状態又は電圧無印加状態のいずれかにおいて、ホモジニアス配向をとるゲスト・ホスト型液晶であり、且つ、前記ゲスト・ホスト型液晶のダイレクタ方向と、非散乱状態においてλ／４位相差板として機能する散乱層の遅層軸とのなす角Φを、０°＜Φ＜９０°としたことを特徴とする液晶表示装置。
（付記２） 上記λ／４位相差板として機能する散乱層が、上記光散乱層５であることを特徴とする付記１記載の液晶表示装置。
（付記３） 上記λ／４位相差板として機能する散乱層が、上記光吸収層８を介して上記光散乱層５と対向する側に積層された散乱層であることを特徴とする付記１記載の液晶表示装置。
（付記４） 上記光吸収層８のしきい値電圧を、上記光散乱層５のしきい値電圧よりも高くしたことを特徴とする付記１乃至３のいずれか１に記載の液晶表示装置。
（付記５） 上記透明電極３を設けた基板２と対向する他方の基板１に、反射電極４を設けたことを特徴とする付記１乃至４のいずれか１に記載の液晶表示装置。
【００９２】
【発明の効果】
本発明によれば、リバースモードの光散乱型液晶パネルとＧＨ液晶を用いた光吸収層を積層させているので、明るく且つ表示反転のない反射型液晶パネルを実現することができ、また、カラー化する場合にもカラーフィルター層で対応することができるので、表示品位を高めることができ、それによって表示性能に優れた反射型液晶表示装置の実現に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】 本発明の各実施の形態において前提となる試作パネルの説明図である。
【図３】 評価パネルにおける光散乱層の散乱特性の説明図である。
【図４】 本発明の各実施の形態における光吸収層を構成するカプセル化ＧＨ液晶の説明図である。
【図５】 本発明の前提となる参考例１の反射型液晶パネルの説明図である。
【図６】 本発明の第１の実施の形態の反射型液晶パネルの説明図である。
【図７】 本発明の第２の実施の形態の反射型液晶パネルの説明図である。
【図８】 本発明の各実施の形態における光吸収層の変形例の説明図である。
【図９】 従来のλ／４位相差板を用いたＧＨ型液晶パネルの説明図である。
【図１０】 従来の反射型ＧＨ−ＰＤＬＣ液晶パネルの説明図である。
【図１１】 従来のＩＲＩＳ方式の反射型液晶パネルの説明図である。
【図１２】 従来のＩＲＩＳ方式における表示原理の説明図である。
【図１３】 従来のＩＲＩＳ方式における問題点の説明図である。
【図１４】 従来のＩＲＩＳ方式の反射型液晶パネルの反射特性の説明図である。
【符号の説明】
１ 基板
２ 基板
３ 透明電極
４ 反射電極
５ 光散乱層
６ 紫外線キュアラブル液晶
７ ネマティック液晶
８ 光吸収層
９ ２色性色素
１０ 液晶
１１ 水平配向膜
１５ ガラス基板
１６ ガラス基板
１７ カプセル化ＧＨ液晶
１８ カプセル化ＧＨ液晶
１９ カプセル化ＧＨ液晶
２１ ガラス基板
２２ Ａｌ反射電極
２３ 水平配向膜
２４ カプセル化ＧＨ液晶層
２５ 水平配向膜
２６ 光散乱層
２７ λ／４位相差板
２８ ホモジニアス配向ＧＨ液相層
２９ 光散乱層
３１ ガラス基板
３２ 透明電極
３３ カラーフィルター層
３４ 水平配向膜
４１ ガラス基板
４２ 透明電極
４３ 水平配向膜
４４ λ／４位相差板
４５ Ａｌ反射板
４６ ＧＨ液晶層
４７ 液晶
４８ ２色性色素
４９ Ａｌ反射電極
５０ 液晶層
５１ カプセル化ＧＨ液晶
５２ ポリマー
５３ 液晶層
５４ 液晶性ポリマー
５５ ｐ型ネマティック液晶
６１ ガラス基板
６２ 透明電極
６３ 水平配向膜
６４ 入射光
６５ 反射光
６６ 出射光
６７ 散乱光
６８ 反射光
６９ 出射光
７０ 光源
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置に関するものであり、特に、ＵＶ（紫外線）キュアラブル液晶を用いたリバースモード・ポリマー分散型鏡面反射液晶表示装置の黒表示状態における鏡面反射に起因する表示反転を防止するための構造に特徴のある液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、アクティブマトリクスを用いた液晶パネルにおいて、軽量、薄型、低消費電力が実現できる反射型液晶表示装置が注目されており、各社より各種の方式の反射型液晶表示装置が提案されている。
【０００３】
現在、反射パネルとして実用化されているものとしてはＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）液晶を用いた一枚偏光板方式を用いたものであるが（必要ならば、特開平５−２３２４６５号公報、及び、特開平８−３３８９９３号公報参照）、この方式は偏光板を用いるため、原理的に光の利用率が半分以下となり、充分な輝度を得にくいという問題がある。
【０００４】
そこで、明るい表示を得るために、偏光板を用いない方式として、ＧＨ（Ｇｕｅｓｔ Ｈｏｓｔ）型液晶を用いた反射型パネル（必要ならば、Ｈ．Ｓ．Ｃｏｌｏ ａｎｄ Ｒ．Ａ．Ｋａｓｈｎｏｗ，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．３０，ｐ．６１９，１９７７参照）や、ポリマー中にネマティック液晶を分散させた高分子分散型液晶の一種としてのＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）を用いた反射型液晶パネルが提案（必要ならば、特開平１−１９８７２５号公報参照）されている。
【０００５】
ここで、図９を参照して、従来のλ／４位相差板を用いたＧＨ型液晶パネルを説明する。
図９（ａ）参照
図９（ａ）は、電圧を印加しない状態における従来のＧＨ型液晶パネルの概念的断面図であり、ＴＦＴ基板となるガラス基板４１上に、画素電極となるＩＴＯからなる透明電極４２を設けるとともに、透明電極４２を覆うように水平配向膜４３を設ける。
【０００６】
一方、ＴＦＴ基板と対向する共通電極側のガラス基板６１上には、ＩＴＯからなる透明電極６２を設けるとともに、透明電極６２を覆うように水平配向膜６３を設け、対向するガラス基板４１とガラス基板６１との間に正の誘電率異方性（Δε＞０）を有するｐ型の液晶４７とｐ型の２色性色素４８とからなるＧＨ液晶を注入して、ＧＨ液晶層４６とする。
この場合、水平配向膜４３，６３をラビング処理することで、ＧＨ液晶層４６をホモジニアス配向させる。
【０００７】
また、ガラス基板４１の他方の面には、ＧＨ液晶のダイレクタ（≒液晶分子の長軸方向）と４５°交差する方向に遅相軸が位置するようにλ／４位相差板４４を設けるとともに、その背後にＡｌ反射板４５を設ける。
【０００８】
この場合、ＧＨ液晶層４６を構成する液晶４７と２色性色素４８は、電源から電圧が印加されていないので、水平配向膜４３，６３の配向規制力によってほぼ水平に配向され、ガラス基板６１側から入射光６４を入射させた場合、２色性色素４８によって半分の光が吸収される。
【０００９】
吸収されなかった残りの光は直線偏光で出射され、λ／４位相差板４４で円偏光に偏光されたのち、Ａｌ反射板４５によって反射されて、逆回転の円偏光の反射光６５として反射される。
この逆回転の円偏光の反射光６５は、λ／４位相差板４４によって、入射光６４の偏光軸に対して９０°回転した直線偏光に変換されたのち、ＧＨ液晶層４６を構成する２色性色素４８に吸収されてガラス基板６１側から出射されることがないので、黒表示となる。
【００１０】
図９（ｂ）参照
図９（ｂ）は電圧を印加した場合の概念的断面図であり、電源から電圧を印加することによって、印加電圧に応じて液晶４７と２色性色素４８のダイレクタが垂直に配向し、２色性色素４８による光吸収が最小となるので、入射光６４はほぼそのまま反射され、反射光６５が出射光６６として出射されるので白表示となる。
【００１１】
次に、図１０を参照して、従来の反射型ＧＨ−ＰＤＬＣ液晶パネルを説明する。
図１０（ａ）参照
図１０（ａ）は、電圧を印加しない状態における従来の反射型ＧＨ−ＰＤＬＣ液晶パネルの概念的断面図であり、ＴＦＴ基板となるガラス基板４１上に、画素電極となるＡｌ反射電極４９を設けるとともに、Ａｌ反射電極４９を覆うように水平配向膜４３を設ける。
【００１２】
一方、ＴＦＴ基板と対向する共通電極側のガラス基板６１上には、ＩＴＯからなる透明電極６２を設けるとともに、透明電極６２を覆うように水平配向膜６３を設け、対向するガラス基板４１とガラス基板６１との間にｐ型液晶中にｐ型の２色性色素を混合してカプセル化したカプセル化ＧＨ液晶５１をポリマー５２中に分散したものを注入して、液晶層５０とする。
なお、この混合過程で、ポリマー５２中にも２色性色素が混入することになる。
【００１３】
この場合、カプセル化ＧＨ液晶５１内における液晶分子の配向は、電源から電圧が印加されていないので、カプセルの壁面に沿って同心球面状に配向しているので光吸収が大きくなり、ガラス基板６１側から入射光６４を入射させた場合、カプセル化ＧＨ液晶５１内の色素によって光が吸収されたり、或いは、散乱されて散乱光６７となる。
【００１４】
吸収されなかった残りの光はＡｌ反射電極４９によって反射され、反射光６８は、再び、カプセル化ＧＨ液晶５１内の色素によって吸収されてガラス基板６１側から出射されることがないので、黒表示となる。
【００１５】
図１０（ｂ）参照
図１０（ｂ）は電圧を印加した場合の概念的断面図であり、カプセル化ＧＨ液晶５１内の２色性色素のダイレクタが垂直に配向し、２色性色素による光吸収が最小となるので、入射光６４はＡｌ反射電極４９によって反射され、反射光６５が出射光６６として出射されるので白表示となる。
【００１６】
また、この様な高分子分散型液晶の一種として、ポリマーとしてＵＶキュアラブル液晶を重合させて用いる方式も提案されており（必要ならば、特開平４−２２７６８４号公報参照）、この提案において、液晶性ポリマーと液晶分子の配向を制御した高分子分散型液晶が初めて開示された。
【００１７】
この様なＵＶキュアラブル液晶を用いた高分子分散型液晶方式液晶表示装置においては、画素電極と共通電極とが平行平板電極構造になっており、電極上に設けた水平配向膜にラビング処理を施したものであり、ツイスト角等を最適化することも提案されている（必要ならば、特開平８−５２０３６２号公報及び特開平１１−９５１９５号公報参照）。
【００１８】
このＵＶキュアラブル液晶を用いた高分子分散型液晶方式の反射型液晶表示装置においては、液晶性ポリマー中に分散されたｐ型ネマティック液晶を構成する液晶分子と液晶性ポリマーとの屈折率ミスマッチによる光の散乱を利用するものであり、通常は、電圧を印加しない状態で白表示になり、一方、電圧を印加した状態で散乱状態となり、印加電圧に応じて黒表示或いは中間調表示を得るものである。
【００１９】
近年、この様なＵＶキュアラブル液晶を用いた高分子分散型液晶方式の反射型液晶表示装置において、電圧無印加状態を黒表示として使用するリバースモードの液晶パネルが、ＩＲＩＳ（Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ Ｉｎｖｅｒｔｅｄ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）方式の反射型液晶パネルとして提案（必要ならば、Ｔ．Ｓｏｎｅｈａｒａ ｅｔ ａｌ．，ＳＩＤ ９７ ＤＩＧＥＳＴ，ｐ．１０２３−１０２６，１９９７，参照）されているので、図１１を参照して説明するが、基本的構造は、従来のＵＶキュアラブル液晶を用いた高分子分散型液晶方式の反射型液晶表示装置と同様である。
【００２０】
図１１（ａ）参照
図１１（ａ）は、電圧を印加しない状態における従来のＩＲＩＳ方式の反射型液晶パネルの概念的断面図であり、ＴＦＴ基板となるガラス基板４１上に、画素電極となるＡｌ反射電極４９を設けるとともに、Ａｌ反射電極４９を覆うように水平配向膜４３を設ける。 なお、この場合、Ａｌ反射電極４９は、鏡面性に優れた状態に成膜する必要がある。
【００２１】
一方、ＴＦＴ基板と対向するＣＦ基板となるガラス基板６１上には、ＩＴＯからなる透明電極６２を設けるとともに、透明電極６２を覆うように水平配向膜６３を設け、対向するガラス基板４１とガラス基板６１との間にｐ型ネマティック液晶、ＵＶキュアブル液晶、及び、光重合開始剤の混合液を注入し、紫外線を照射することによってＵＶキュアブル液晶を重合させて立体的網状構造を有する液晶性ポリマー５４とし、ｐ型ネマティック液晶５５を立体的網状構造を有する液晶性ポリマー５４中に分散させた液晶層５３を形成する。
【００２２】
この場合、液晶性ポリマー５４中に分散されたｐ型ネマティック液晶５５を構成する液晶分子は、電源から電圧が印加されていないので、水平配向膜４３，６３の配向規制力によってほぼ水平に配向され、ガラス基板６１側から入射光６４を入射させた場合、散乱されずにＡｌ反射電極４９で反射されて、そのまま出射光６６としてガラス基板６１側から出射される。
【００２３】
図１１（ｂ）参照
図１１（ｂ）は電圧を印加した場合の概念的断面図であり、電源から電圧を印加することによって、印加電圧に応じてｐ型ネマティック液晶５５を構成する液晶分子は電界方向に沿って立ち上がり、液晶性ポリマー５４との屈折率ミスマッチにより光を散乱することになり、光散乱強度は印加電圧に依存することになる。
【００２４】
この電圧を印加した状態において、ガラス基板６１側から入射光６４を入射させた場合、液晶層５３中で散乱され、散乱光６７の一部及び反射光６８の一部は出射光６７としてガラス基板６１側から出射される。
【００２５】
次に、図１２を参照して、このＩＲＩＳ方式の反射型液晶パネルの表示原理を説明する。
図１２参照
図１２は、電圧オフ時と電圧オフ時の受光角度分布を概念的に示した図であり、照明等の光源７０及び周辺光による入射光６４が液晶パネルに入射した場合、電圧オフ時、即ち、液晶層５３がクリアな状態においては、ほば正反射位置に狭い受光角度分布の出射光が得られ、一方、電圧オン時、即ち、液晶層５３が散乱状態においては、散乱により正反射位置をピークとする幅広い受光角度分布の出射光が得られる。
【００２６】
したがって、観測者の観測点が、正反射位置からずれている場合には、電圧オフ時には出射光が到達しないので黒表示となり、一方、電圧オン時には、拡散光が観測点に到達するので白表示となる。
即ち、電圧オフ時には、Ａｌ反射電極４９、即ち、鏡面を見ていることになるので、液晶パネルに光源７０が映り込まない場合には、光の存在しない鏡面を見ているので黒表示となる。
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の偏光板を用いない反射型液晶パネルにおいては、各種の問題がある。
例えば、図９に示したλ／４位相差板を用いたＧＨ型液晶パネル及び図１０に示したＧＨ−ＰＤＬＣ液晶パネルにおいては、その光吸収原理に起因して、カラー化する場合には、各色に対応するＧＨ層毎の液晶パネルが必要になるという問題がある。
【００２８】
この様なカラー化液晶パネルの内、λ／４位相差板を用いたＧＨ型液晶パネルについては、シアン，マゼンタ，イエローの３層を積層した液晶パネルが東北大学の内田教授によって、１９８４年にＯｐｔｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇにおいて提案されている。
【００２９】
また、ＧＨ−ＰＤＬＣ液晶パネルについては、２色性色素を混合したＰＤＬＣ（特開昭５７−５０３１６１号公報参照）を３層積層することが提案（Ｊ．Ｌ．Ｆｅｒｇａｓｏｎ ｅｔ ａｌ．，ＳＩＤ Ｓｙｍｐ．Ｄｉｇｅｓｔ，ｐ．１２６，１９８６参照）されている。
【００３０】
しかし、いずれの方式の場合にも、カラー化を実現するためには、色数だけのパネルを積層するため、ガラス基板の厚さが大半を占めるパネルの厚みが３倍になるため、視差により表示品位が低下し、且つ、駆動の点から実用的とは言えないものであった。
【００３１】
また、ＩＲＩＳ方式の反射型液晶パネルにおいては、カラー化に際しては液晶パネルを積層させる必要はないが、その表示原理に起因して、観測位置によっては表示反転が起こる問題があるので、この事情を図１３及び図１４を参照して説明する。
【００３２】
図１３（ａ）参照
図１３（ａ）は、液晶層５３が電圧オンにより散乱モードになった場合を示しており、照明等の入射光６４は液晶層５３で色々な方向に散乱されて、観測点Ａ及び観測点Ｂ等のいずれの観測方位においても散乱光による出射光６９が到達するので白表示となる。
【００３３】
図１３（ｂ）参照
図１３（ｂ）は、液晶層５３が電圧オフによりクリアーモードになった場合を示しており、照明等の入射光６４は液晶層５３の下に設けられたＡｌ反射電極によって正反射されて、正反射位置に出射光６６として出射される。
したがって、観測点Ｂには出射光６６が到達しないので、通常の黒表示となるが、正反射位置の観測点Ａにおいては、電圧オン時の白表示より明るくなり、白黒反転、即ち、表示反転が発生する。
【００３４】
図１４参照
図１４は、ＩＲＩＳ方式の反射型液晶パネルと、従来の一枚偏光板方式の反射型ＴＮ液晶パネルにおける反射特性を示す図であり、３０°入射における反射率の受光角度依存性を示している。
【００３５】
図から明らかなように、従来の一枚偏光板方式の反射型ＴＮ液晶パネルにおいては、全体の反射率は低いものの、如何なる受光角度においても表示反転、即ち、白黒反転は生じていない。
【００３６】
一方、ＩＲＩＳ方式の反射型液晶パネルの場合には、３０°入射の正反射位置に対応する３０°の受光角度近傍で白黒反転が生じているのが理解される。
なお、白黒反転の受光角度領域が±５°程度の拡がりを有しているのは、光源が厳密に平行ではなく、多少の拡がりを有しているためである。
【００３７】
したがって、本発明は、偏光板を用いることなく、カラー化が容易で、明るく且つ表示反転の生じない液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００３８】
【課題を解決するための手段】
ここで、図１を参照して本発明における課題を解決するための手段を説明するが、図において、符号１，２はガラス基板等の基板であり、３はＩＴＯ等の透明電極、４はＡｌ等の反射電極、及び、１１は水平配向膜である。
図１参照
上述の目的を達成するために、本発明においては、リバースモードの散乱型パネルと、ＧＨ液晶を組み合わせることによって、表示反転を生ずることなく、高い反射率を実現するものであり、且つ、カラーには、ＧＨ液晶における光吸収ではなく、カラーフィルタを用いることによって低電圧駆動を可能にするものである。
【００３９】
即ち、通常の表示原理としては、リバースモードの散乱型パネルの表示原理を用いて、照明等の光源の映り込みによる正反射位置での表示反転をＧＨ液晶による光吸収で防止するものである。
したがって、表示反転をなくすためには、リバースモードの散乱型パネルが散乱モードになる前にＧＨ液晶がクリアーにならないように、ＧＨ液晶層のしきい値電圧を散乱型パネルのしきい値電圧より高くする必要がある。
【００４０】
また、散乱型パネルを構成する光散乱層５は、立体的網状構造を形成する紫外線キュアラブル液晶６、及び、立体的網状構造が構成する空間に分散されたネマティック液晶７によって構成するものである。
【００４１】
特に、光吸収層８は２色性色素９と液晶１０を混合したＧＨ型液晶として、電圧印加状態或いは電圧無印加状態のいずれかにおいてホモジニアス配向をとるＧＨ型液晶を用いるものである。
【００４２】
ホモジニアス配向をとるＧＨ型液晶を用いた場合には、λ／４位相差板として作用する層の遅相軸と、ＧＨ型液晶のダイレクタの方向とのなす角Φを、０°＜Φ＜９０°、より好適にはΦ≒４５°とする。
【００４３】
また、カプセル化したＧＨ型液晶を用いる場合には、カプセル化したＧＨ型液晶を押圧して偏平状にして、カプセル壁の配向規制力を低減することが望ましく、それによって、低しきい値電圧化が可能になる。
なお、偏平状のカプセル化ＧＨ液晶を用いる場合には、２層以上の層を積層することが望ましく、例えば、偏光方向が互いにほぼ直交する２層の偏平状のカプセル化ＧＨ液晶を積層させることによって、効率良く光を吸収することができる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下において、本発明の第１及び第２の実施の形態の反射型液晶パネルを説明するが、その前に、図２及び図３を参照して、本発明の各実施の形態において前提となる光散乱層の製法及び特性を試作パネルによって説明する。
図２（ａ）乃至（ｃ）参照
まず、Ａｌ反射電極を介して水平配向膜ＪＡＬ２１４−Ｒ８（ＪＳＲ製商品名）を設けたガラス基板１５、及び、透明電極を介して水平配向膜ＪＡＬ２１４−Ｒ８（ＪＳＲ製商品名）を設けたガラス基板１６を、ツイスト角Ψが９０°となるように、夫々θ＝４５°となるようにラビング処理を施し、セルギャップｄが５μｍの空セルを形成する。
【００４５】
次いで、空セルにｐ型ネマティック液晶であるＥ４８（メルク社製商品名：Δｎ＝０．２３０６，Δε＝１５．１）に重合開始剤含有ＵＶキュアラブル液晶ＵＣＬ００１Ｋ（ＤＩＣ製商品名：Δｎ＝０．１４２，Δε＝０）を１０ｗｔ％加えた混合液晶を室温で注入したのち封止処理し、次いで、３５０ｍＪ／ｃｍ2 のエネルギー量の紫外線を約６０秒間照射することによってＵＶキュアラブル液晶を重合させて立体的網状構造の液晶性ポリマーとし、この立体的網状構造の空間にｐ型ネマティック液晶を分散させた構造とする。
【００４６】
図３参照
図３は、上記のように作製したリバースモードの評価パネルの反射率の電圧依存性を、しきい値電圧を同程度に調整した従来のＰＤＬＣの反射率の電圧依存性と対比したものであり、電圧依存性は逆になるものの、反射率で約３倍、コントラスト比で約６倍の特性が得られた。
【００４７】
次に、図４を参照して、本発明の各実施の形態における光吸収層を構成するカプセル化ＧＨ液晶を説明する。
例えば、ＰＶＡ（ポリビニールアルコール）と水とを重量比で１：１０で混合した親水性ポリマー溶液中に、アゾ系２色性色素を１０重量％添加した液晶ＦＴ５０１７（チッソ製商品名）からなるＧＨ液晶を懸濁化してカプセル化する（なお、カプセル化法については、堀，液晶の製法と応用，ｐ．１５４，１９７４参照）。
次いで、懸濁液を水平配向膜を形成したガラス基板上に塗布したのち、乾燥して光吸収層を形成する。
【００４８】
図４（ａ）及び（ｂ）参照
図４（ａ）及び（ｂ）は、同じ基板に互いに入射光の偏光軸を９０°変化させた場合のカプセル化ＧＨ液晶１７の状態を説明する図であり、カプセル化ＧＨ液晶１７のサイズは７０μｍ以下であり、個々のカプセル化ＧＨ液晶１７で偏光軸による光吸収度の依存性はあるものの、パネル全体としては、全方位での光吸収特性が得られることが理解される。
【００４９】
図４（ｃ）参照
図４（ｃ）は、図４（ａ）に示したカプセル化ＧＨ液晶１７を塗布した直後にスキージで潰したものであり、図に示すように微細化したカプセル化ＧＨ液晶１８のサイズは数μｍ程度となる。
即ち、カプセル化ＧＨ液晶のサイズは、数μｍ〜数十μｍの範囲で任意に制御することができる。
【００５０】
次に、図５を参照して、本発明の前提となる参考例１の反射型液晶パネルを説明する。 図５（ａ）参照
図５（ａ）は、電圧を印加しない状態における本発明の前提となる参考例１の反射型液晶パネルの概念的断面図であり、ＴＦＴ基板となるガラス基板２１上に、画素電極となるＡｌ反射電極２２を設けるとともに、Ａｌ反射電極２２を覆うようにＰＶＡまたは可溶性ポリイミドからなる水平配向膜２３を設ける。
なお、この場合、Ａｌ反射電極２２は、鏡面性に優れた状態に成膜する必要がある。
【００５１】
次いで、水平配向膜２３上に、図４に関して説明した方法でカプセル化ＧＨ液晶を塗布し、例えば、８０℃で低温乾燥することによって光吸収層となる、厚さが、３〜５０μｍ、例えば、１０μｍのカプセル化ＧＨ液晶層２４を形成する。
次いで、カプセル化ＧＨ液晶層２４の表面に、ＰＶＡ、好ましくは、カプセル化に用いたポリマーを塗布し、乾燥硬化させて水平配向膜２５を形成する。
【００５２】
一方、ＴＦＴ基板と対向するＣＦ基板となるガラス基板３１上には、ＩＴＯからなる透明電極３２を設けるとともに、透明電極３２上にカラーフィルター層３３を設け、このカラーフィルター層３３を覆うようにＰＶＡまたは可溶性ポリイミドからなる水平配向膜３４を設ける。
【００５３】
次いで、図２に示したように、ツイスト角Ψが９０°となるように、水平配向膜２５及び水平配向膜３４の表面をθ＝４５°でラビング処理したのち、両基板を対向させてセルギャップｄが５μｍの空パネルを形成する。
【００５４】
次いで、５μｍのセルギャップｄで対向するガラス基板２１とガラス基板３１との間にｐ型ネマティック液晶であるＥ４８（メルク社製商品名：Δｎ＝０．２３０６，Δε＝１５．１）に重合開始剤含有ＵＶキュアラブル液晶ＵＣＬ００１Ｋ（ＤＩＣ製商品名：Δｎ＝０．１４２，Δε＝０）を１０ｗｔ％加えるとともに、ｄ／ｐ＝Ψ／３６０°＝０．２５になるようにカイラル剤ＣＮ（チッソ製商品名）を添加した混合液晶を注入したのち封止処理し、次いで、３５０ｍＪ／ｃｍ2 のエネルギー量の紫外線を約６０秒間照射することによって液晶パネルを作製する。
【００５５】
この場合、紫外線を照射することによってＵＶキュアブル液晶を重合させて立体的網状構造を有する液晶性ポリマーとし、ｐ型ネマティック液晶を立体的網状構造を有する液晶性ポリマー中に分散させた液晶層によって光散乱層２６を形成する。
【００５６】
電源から電圧が印加されていない状態では、液晶性ポリマー中に分散されたｐ型ネマティック液晶を構成する液晶分子は、水平配向膜２５，３４の配向規制力によってほぼ水平に配向され、ガラス基板３１側から入射光を入射させた場合、散乱されずにカプセル化ＧＨ液晶層２４に入射する。
【００５７】
カプセル化ＧＨ液晶層２４にも電圧は印加されていないのでカプセル化ＧＨ液晶層２４は光吸収モードであり、したがって、カプセル化ＧＨ液晶層２４に入射した光はカプセル化ＧＨ液晶層２４中で吸収され、吸収されなかった光はＡｌ反射電極２２によって反射され、反射された光は再びカプセル化ＧＨ液晶層２４で吸収され、ガラス基板３１からは殆ど出射されないので、黒表示となり、表示反転が生ずることはない。
【００５８】
図５（ｂ）参照
図５（ｂ）は電圧を印加した場合の概念的断面図であり、電源から電圧を印加することによって、印加電圧に応じて光散乱層２６中のｐ型ネマティック液晶を構成する液晶分子は電界方向に沿って立ち上がり、液晶性ポリマーとの屈折率ミスマッチにより光を散乱するため散乱モードとなる。
一方、カプセル化ＧＨ液晶層２４はクリアーモードとなるので、光吸収は最少になる。
【００５９】
この電圧を印加した状態において、ガラス基板３１側から入射光を入射させた場合、光散乱層２６で散乱されてガラス基板３１から出射し、一方、散乱されずに或いは下方に散乱された光はカプセル化ＧＨ液晶層２４に入射するが、吸収されずにＡｌ反射電極２２で反射され、光散乱層２６で再び散乱されてガラス基板３１から出射し白表示となる。
【００６０】
なお、黒表示における表示反転が生じないようにするためには、光散乱層２６がクリアーモードになる前に、カプセル化ＧＨ液晶層２４がクリアーモードにならないように、カプセル化ＧＨ液晶層２４のしきい値電圧を光散乱層２６のしきい値電圧より高くする必要がある。
【００６１】
この様に、本発明の前提となる参考例１においては、リバースモードの反射型液晶パネルと、カプセル化ＧＨ液晶層からなる光吸収層を積層し、リバースモードの反射型液晶パネルにおける表示反転を光吸収層によって防止しているので、偏光板を用いることなく、表示反転のない反射率の高いＴＦＴ駆動反射型液晶パネルを作製することができる。
【００６２】
また、カラー化はカラーフィルターによって対応しているので、従来のＧＨ液晶を用いた液晶表示装置のように各色毎の液晶パネルを積層させる必要はなく、視差によって表示品位が低下することがない。
【００６３】
以上を前提として、次に、図６を参照して、本発明の第１の実施の形態の反射型液晶パネルを説明する。
図６参照
図６は、電圧を印加しない状態における本発明の第１の実施の形態の反射型液晶パネルの概念的断面図であり、ＴＦＴ基板となるガラス基板２１上に、画素電極となるＡｌ反射電極２２を設けるとともに、Ａｌ反射電極２２を覆うようにＪＡＬＳ２１４−Ｒ８（ＪＳＲ製商品名）を塗布して水平配向膜２３を設け、θ＝０°のラビング処理を行う。
なお、この場合も、Ａｌ反射電極２２は、鏡面性に優れた状態に成膜する必要がある。
【００６４】
次いで、水平配向膜２３上に、ＵＶキュアラブル液晶（ＤＩＣ製，Δｎ＝０．１４２）を塗布し、紫外線を照射して硬化することによって厚さが例えば１．０μｍ（Ｒ＝Δｎ・ｄ＝１４２ｎｍ）のλ／４位相差板２７となる液晶層を形成する。
【００６５】
次いで、電圧印加状態或いは電圧無印加状態のいずれか、例えば、電圧無印加状態においてホモジニアス配向をとるカプセル化ＧＨ液晶を塗布し、例えば、８０℃で乾燥し、このＧＨ液晶のダイレクタの方向と、λ／４位相差板２７の遅相軸、即ち、λ／４位相差板２７を構成する液晶分子のダイレクタとのなす角Φが、０°＜Φ＜９０°、最適にはΦ＝４５°となるように配向させて、厚さが、３〜５０μｍ、例えば、１０μｍのホモジニアス配向ＧＨ液晶層２８を形成する。
【００６６】
次いで、ホモジニアス配向ＧＨ液晶層２８の表面に、ＰＶＡ、好ましくは、カプセル化に用いたポリマーを塗布し、例えば、８０℃で乾燥硬化させて水平配向膜２５を形成する。
【００６７】
一方、ＴＦＴ基板と対向するＣＦ基板となるガラス基板３１上には、ＩＴＯからなる透明電極３２を設けるとともに、透明電極３２上にカラーフィルター層３３を設け、このカラーフィルター層３３を覆うようにＰＶＡまたは可溶性ポリイミドからなる水平配向膜３４を設ける。
【００６８】
以降は、上記の参考例１と同様に、ツイスト角Ψが９０°となるように、水平配向膜２５及び水平配向膜３４の表面をラビング処理したのち、両基板を対向させてセルギャップｄが５μｍの空パネルを形成し、この空パネルに上記の参考例１と全く同様の混合液晶を注入したのち封止処理し、紫外線を照射して硬化させることによって液晶パネルを作製する。
【００６９】
この場合の表示原理は、上記の参考例１と同様であるが、ホモジニアス配向ＧＨ液晶層２８における光吸収作用は、図９に関して説明したλ／４位相差板を用いたＧＨ型液晶パネルと同様である。
即ち、ホモジニアス配向ＧＨ液晶層２８を往復する間に、入射光の偏光軸が９０°回転した直線偏光となるので、図４（ａ）及び（ｂ）に示したように、互いに偏光軸が異なる直線偏光を光吸収特性において偏光依存性を有するカプセル化ＧＨ液晶によって均一化して吸収することができ、光吸収効果が向上する。
なお電圧が印加された場合の光散乱作用は、上記の参考例１と同様である。
【００７０】
この第１の実施の形態においては、λ／４位相差板２７を用いているので、入射光の偏光状態によらずに安定した光吸収を行うことができ、且つ、λ／４位相差板２７をＵＶキュアラブル液晶を用いて形成しているので、個別のλ／４位相差板を用意する必要はない。
【００７１】
次に、図７を参照して、本発明の第２の実施の形態の反射型液晶パネルを説明する。
図７参照
図７は、電圧を印加しない状態における本発明の第２の実施の形態の反射型液晶パネルの概念的断面図であり、ＴＦＴ基板となるガラス基板２１上に、画素電極となるＡｌ反射電極２２を設けるとともに、Ａｌ反射電極２２を覆うようにＪＡＬＳ２１４−Ｒ８（ＪＳＲ製商品名）を塗布して水平配向膜２３を設ける。
なお、この場合も、Ａｌ反射電極２２は、鏡面性に優れた状態に成膜する必要がある。
【００７２】
一方、ＴＦＴ基板と対向するＣＦ基板となるガラス基板３１上には、ＩＴＯからなる透明電極３２を設けるとともに、透明電極３２上にカラーフィルター層３３を設け、このカラーフィルター層３３を覆うようにＰＶＡまたは可溶性ポリイミドからなる水平配向膜３４を設ける。
【００７３】
次いで、水平配向膜３４上に、電圧印加状態或いは電圧無印加状態のいずれか、例えば、電圧無印加状態においてホモジニアス配向をとるカプセル化ＧＨ液晶を塗布し、例えば、８０℃で乾燥し、このＧＨ液晶のダイレクタの方向と、後述する光散乱層２９のツイスト中心のなす角が略４５°になるように配向させて、厚さが、３〜５０μｍ、例えば、１０μｍのホモジニアス配向ＧＨ液晶層２８を形成する。
なお、この場合のＧＨ液晶のダイレクタの配向方向は、水平配向膜３４をラビング処理することによって規制する。
【００７４】
次いで、ホモジニアス配向ＧＨ液晶層２８の表面に、ＰＶＡ、好ましくは、カプセル化に用いたポリマーを塗布し、例えば、８０℃で乾燥硬化させて水平配向膜２５を形成する。
【００７５】
次いで、光散乱層２９の実効リタデーションΔｎ・ｄがΔｎ・ｄ＝１４０ｎｍになるように、ツイスト角Ψ＝０°の設定で、水平配向膜２３及び水平配向膜２５の表面をラビング処理したのち、両基板を対向させてセルギャップｄが２．１μｍの空パネルを形成し、この空パネルに液晶ＦＴ５０４５（チッソ製商品名，Δｎ＝０．０６８）に重合開始剤含有ＵＶキュアラブル液晶ＵＣＬ００１Ｋ（ＤＩＣ製商品名）を１０ｗｔ％加えた混合液晶を注入したのち封止処理し、次いで、３５０ｍＪ／ｃｍ2 のエネルギー量の紫外線を約６０秒間照射することによって液晶パネルを作製する。
【００７６】
この場合、光散乱層２９の実効リタデーションΔｎ・ｄを０．１４０ｎｍとしているので、中心波長λが５６０ｎｍの入射光に対してλ／４（＝１１０〜１７０ｎｍ、好適には、１４０ｎｍ）とすることができ、それによって、光散乱層２９はλ／４位相差板を兼ねることになる。
【００７７】
この場合のホモジニアス配向ＧＨ液晶層２８における光吸収作用は、上記の第１の実施の形態と同様であり、光散乱層２９を往復する間に偏光軸が９０°回転した直線偏光となるので、ホモジニアス配向ＧＨ液晶層２８を往復する間に偏光依存性を有するカプセル化ＧＨ液晶によって均一化して吸収することができ、光吸収効果が向上する。
なお電圧が印加された場合の光散乱作用は、上記の参考例１と同様である。
【００７８】
この第２の実施の形態においては、光散乱層２９自体がλ／４位相差板を兼ねることになるので、λ／４位相差板として作用する液晶層を別工程で形成する必要がなく、それによって、製造工程が簡素化するとともに、構造も簡素化される。
【００７９】
次に、図８を参照して、本発明の各実施の形態に共通な光吸収層の変形例を説明する。 図８（ａ）及び（ｂ）参照
この変形例は、図４に関して説明したカプセル化ＧＨ液晶を塗布し、乾燥させる前に押圧して偏平状のカプセル化ＧＨ液晶１９としたものであり、図８（ａ）及び（ｂ）は、同じ基板に互いに入射光の偏光軸を９０°変化させた場合の偏平状のカプセル化ＧＨ液晶１９の状態を説明する図であり、個々のカプセル化ＧＨ液晶１９で偏光軸による光吸収度の依存性はあるものの、パネル全体としては、全方位での光吸収特性が得られることが理解される。
この場合、各カプセル化ＧＨ液晶１９の偏光方向は偏平状に伸ばした方向に揃う傾向がある。
【００８０】
なお、この場合の偏平状のカプセル化ＧＨ液晶１９のサイズは１００μｍ以上となるが、偏平状にする前に、スキージで微細化することによって、偏平状のサイズを任意に小さくすることができる。
【００８１】
この様に偏平状にすることによって、カプセル化ＧＨ液晶１９の体積に対するカプセル壁面積の比率を小さくすることができ、それによって、カプセル壁の配向規制力を弱めることができ、低電圧駆動が可能になる。
【００８２】
即ち、カプセルが球状の場合、半径がｒのカプセル化ＧＨ液晶１９の体積に対するカプセル壁面積の比は、
４πｒ2 ／〔（４／３）・πｒ3 〕＝３／ｒ
で表されるため、セル厚を薄くするためにカプセル化ＧＨ液晶１９のサイズを小さくするほど、体積に対するカプセル壁面積の比が大きくなり、その結果、周囲のポリマーとの総接触面積が大きくなるので配向規制力が大きくなり、配向状態を変化させるために必要な電圧が大きくなる。
【００８３】
しかし、カプセル化ＧＨ液晶１９を偏平状にすることによって体積に対するカプセル壁面積の比を小さくすることができ、また、偏平状にした場合、図８から明らかなように、カプセル化ＧＨ液晶１９が密に詰まった状態となり、カプセル化ＧＨ液晶１９とポリマーの接触面積が小さくなるので配向規制力はより小さくなる。
【００８４】
この様な偏平状にしたカプセル化ＧＨ液晶１９からなる光吸収層を多層積層させることによって、全方位の光に対する光吸収層をして用いることができる。
この場合、一層目における各偏平状にしたカプセル化ＧＨ液晶１９における２色性色素の配向方向を一方向に揃え、二層目における各偏平状にしたカプセル化ＧＨ液晶１９における２色性色素の配向方向を一層目の配向方向と直交する方向に揃えた場合には、二層の光吸収層で充分である。
【００８５】
以上、本発明の各実施の形態及実施例を説明してきたが、本発明は各実施の形態及び各実施例に記載した構成及び条件に限られるものではなく、各種の変更が可能である。
例えば、反射率の印加電圧依存性を改善するためにカイラル剤を用いる場合、カイラル剤を添加したネマティック液晶を用いているが、それ自体がカイラル性を有するカイラルネマティック液晶を用いても良いものである。
【００８６】
また、上記の各実施の形態及び実施例においては、ＵＶキュアラブル液晶として光重合開始剤を含有したＵＶキュアラブル液晶を用いているが、光重合開始剤を含有しないＵＶキュアラブル液晶を用いても良いものであり、その場合には、光重合開始剤を別途添加すれば良い。
【００８７】
また、上記の各実施の形態においては、水平配向膜の少なくとも一部をＰＶＡ或いはカプセル化に用いたポリマーを用いているが、全ての市販の配向膜材料、例えば、ＪＡＬＳ２１４−Ｒ８（ＪＳＲ製商品名）等で形成しても良いものである。
【００８８】
また、上記の各実施の形態においては、カラー表示を前提にカラーフィルターを設けているが、モノクロ表示にも用いるものであり、その場合には、カラーフィルターを除去すれば良い。
【００８９】
また、上記の各実施の形態においては、光吸収層をカプセル化ＧＨ液晶によって構成しているが、必ずしもカプセル化する必要はないものであり、上述の図９に示したＧＨ液晶と同様に、ｐ型ネマティック液晶とｐ型２色性色素とにより構成しても良いものであり、或いは、ＵＶキュアラブル液晶、光重合開始剤、ネマティック液晶、２色性色素の混合液を用いて形成しても良いものである。
【００９０】
また、上記の各実施の形態及び実施例においては、本発明の効果が最も表れる反射型液晶表示装置を前提に説明しているが、必ずしも反射型液晶表示装置に限られるものではなく、下側基板に設けるストライプ状電極もＩＴＯ等によって形成して透明電極とすることによって、直視型液晶表示装置としても良いものである。
【００９１】
ここで、再び、図１を参照して、本発明の詳細な特徴を説明する。
図１参照
（付記１） 互いに対向するとともに、少なくとも一方に透明電極３を設けた二枚の基板１，２の間に、少なくとも、立体的網状構造を構成する紫外線キュアラブル液晶６、及び、立体的網状構造が構成する空間に分散されたネマティック液晶７からなる光散乱層５、及び、２色性色素９と液晶１０との混合液を用いたゲスト・ホスト型液晶を含む光吸収層８とを積層状態で挟持する液晶表示装置であって、前記ゲスト・ホスト型液晶が、電圧印加状態又は電圧無印加状態のいずれかにおいて、ホモジニアス配向をとるゲスト・ホスト型液晶であり、且つ、前記ゲスト・ホスト型液晶のダイレクタ方向と、非散乱状態においてλ／４位相差板として機能する散乱層の遅層軸とのなす角Φを、０°＜Φ＜９０°としたことを特徴とする液晶表示装置。
（付記２） 上記λ／４位相差板として機能する散乱層が、上記光散乱層５であることを特徴とする付記１記載の液晶表示装置。
（付記３） 上記λ／４位相差板として機能する散乱層が、上記光吸収層８を介して上記光散乱層５と対向する側に積層された散乱層であることを特徴とする付記１記載の液晶表示装置。
（付記４） 上記光吸収層８のしきい値電圧を、上記光散乱層５のしきい値電圧よりも高くしたことを特徴とする付記１乃至３のいずれか１に記載の液晶表示装置。
（付記５） 上記透明電極３を設けた基板２と対向する他方の基板１に、反射電極４を設けたことを特徴とする付記１乃至４のいずれか１に記載の液晶表示装置。
【００９２】
【発明の効果】
本発明によれば、リバースモードの光散乱型液晶パネルとＧＨ液晶を用いた光吸収層を積層させているので、明るく且つ表示反転のない反射型液晶パネルを実現することができ、また、カラー化する場合にもカラーフィルター層で対応することができるので、表示品位を高めることができ、それによって表示性能に優れた反射型液晶表示装置の実現に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】 本発明の各実施の形態において前提となる試作パネルの説明図である。
【図３】 評価パネルにおける光散乱層の散乱特性の説明図である。
【図４】 本発明の各実施の形態における光吸収層を構成するカプセル化ＧＨ液晶の説明図である。
【図５】 本発明の前提となる参考例１の反射型液晶パネルの説明図である。
【図６】 本発明の第１の実施の形態の反射型液晶パネルの説明図である。
【図７】 本発明の第２の実施の形態の反射型液晶パネルの説明図である。
【図８】 本発明の各実施の形態における光吸収層の変形例の説明図である。
【図９】 従来のλ／４位相差板を用いたＧＨ型液晶パネルの説明図である。
【図１０】 従来の反射型ＧＨ−ＰＤＬＣ液晶パネルの説明図である。
【図１１】 従来のＩＲＩＳ方式の反射型液晶パネルの説明図である。
【図１２】 従来のＩＲＩＳ方式における表示原理の説明図である。
【図１３】 従来のＩＲＩＳ方式における問題点の説明図である。
【図１４】 従来のＩＲＩＳ方式の反射型液晶パネルの反射特性の説明図である。
【符号の説明】
１ 基板
２ 基板
３ 透明電極
４ 反射電極
５ 光散乱層
６ 紫外線キュアラブル液晶
７ ネマティック液晶
８ 光吸収層
９ ２色性色素
１０ 液晶
１１ 水平配向膜
１５ ガラス基板
１６ ガラス基板
１７ カプセル化ＧＨ液晶
１８ カプセル化ＧＨ液晶
１９ カプセル化ＧＨ液晶
２１ ガラス基板
２２ Ａｌ反射電極
２３ 水平配向膜
２４ カプセル化ＧＨ液晶層
２５ 水平配向膜
２６ 光散乱層
２７ λ／４位相差板
２８ ホモジニアス配向ＧＨ液相層
２９ 光散乱層
３１ ガラス基板
３２ 透明電極
３３ カラーフィルター層
３４ 水平配向膜
４１ ガラス基板
４２ 透明電極
４３ 水平配向膜
４４ λ／４位相差板
４５ Ａｌ反射板
４６ ＧＨ液晶層
４７ 液晶
４８ ２色性色素
４９ Ａｌ反射電極
５０ 液晶層
５１ カプセル化ＧＨ液晶
５２ ポリマー
５３ 液晶層
５４ 液晶性ポリマー
５５ ｐ型ネマティック液晶
６１ ガラス基板
６２ 透明電極
６３ 水平配向膜
６４ 入射光
６５ 反射光
６６ 出射光
６７ 散乱光
６８ 反射光
６９ 出射光
７０ 光源
Claims (2)
- 互いに対向するとともに、少なくとも一方に透明電極を設けた二枚の基板の間に、少なくとも、立体的網状構造を構成する紫外線キュアラブル液晶、及び、立体的網状構造が構成する空間に分散されたネマティック液晶からなる光散乱層、及び、２色性色素と液晶との混合液を用いたゲスト・ホスト型液晶を含む光吸収層とを積層状態で挟持する液晶表示装置であって、前記ゲスト・ホスト型液晶が、電圧印加状態又は電圧無印加状態のいずれかにおいて、ホモジニアス配向をとるゲスト・ホスト型液晶であり、且つ、前記ゲスト・ホスト型液晶のダイレクタ方向と、非散乱状態においてλ／４位相差板として機能する散乱層の遅層軸とのなす角Φを、０°＜Φ＜９０°としたことを特徴とする液晶表示装置。
- 上記光吸収層のしきい値電圧を、上記光散乱層のしきい値電圧よりも高くしたことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
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