JP5273399B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置に関する。

表面配向処理を不要とし、動画表示の応答速度が著しく向上し、黒表示時に光漏れのない（暗視野を与える）液晶表示素子として、一対の透明基板に挟持された高分子安定化ブルー相液晶から成る液晶表示素子がある。高分子安定化ブルー相液晶を用いた液晶表示素子は、セル基板に対して面内方向に電界を印加することによって大きな複屈折変化を示す。高分子安定化ブルー相液晶は、カイラルネマチック相と等方相の間で青色相を発現し得る低分子液晶と、該低分子液晶中に形成された高分子ネットワークとから成る。更に液晶に添加するカライルドーパントの種類と量を最適化することにより黒表示時に光漏れのない（暗視野を与える）液晶表示素子が、特許文献１に提案されている。

また、低電圧駆動が可能で、位相差が大きく、実用に耐えうる温度範囲にわたってブルー相を発現する光学素子用液晶材料を提供し、さらに使用する光の透過率が高く、長期安定動作が可能である光学素子用液晶材料として、特許文献２が挙げられる。解決手段として、液晶性化合物と、カイラル剤と、単官能性重合性モノマーと、多官能性重合性モノマーとを含む液晶組成物を重合させて得られる液晶／高分子複合体であって、前記液晶性化合物とカイラル剤との組み合わせの誘電率異方性（Δε）が３０以上で、屈折率異方性（Δｎ）が０．１３以上であり、該複合体中の前記液晶性化合物とカイラル剤との組み合わせがブルー相を有する光学素子用液晶材料およびそれを用いた光変調素子による光の取り出し効率向上が特許文献２に提案されている。

国際公開ＷＯ２００５／０９０５２０号公報 国際公開ＷＯ２００５／０８０５２９号公報

従来技術のブルー相を発現する液晶層を有する液晶表示素子では、所望のコントラストを得ることが難しかった。本発明は、ブルー相液晶が封入された液晶層を有する液晶表示装置のコントラストを向上することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明にかかる液晶表示装置は、第１の基板および第２の基板と、前記第１の基板の前記第２の基板に対して反対側に配置される第１の偏光板と、前記第２の基板の前記第１の基板に対して反対側に配置される第２の偏光板と、前記第１の基板および前記第２の基板の間に配置されて、ブルー相液晶が封入された第１の液晶層と、前記第１の基板及び前記第２の基板の間において前記第１の液晶層よりも前記第２の基板の側に配置される第２の液晶層と、前記第１の基板の面内方向成分を有する電界を前記第１の液晶層に印加する電極群と、を有し、前記第２の液晶層は、前記第１の液晶層が示す旋光性とは逆方向の旋光性を示す、ことを特徴とする。

また、本発明にかかる液晶表示装置の一態様では、前記第１の液晶層は、ブラッグ回折波長が３８０ｎｍ以下となる、ことを特徴としてもよい。

また、本発明にかかる液晶表示装置の一態様では、前記第２の液晶層には、ブルー相液晶が封入される、ことを特徴としてもよい。

また、本発明にかかる液晶表示装置の一態様では、前記第２の液晶層には、カイラルネマチック相を示す液晶が封入される、ことを特徴としてもよい。

また、本発明にかかる液晶表示装置の一態様では、前記液晶表示装置は、前記第１の基板と前記第２の基板の間に第３の基板をさらに有し、前記第１の液晶層は、前記第１の基板と前記第３の基板の間に配置され、前記第２の液晶層は、前記第２の基板と前記第３の基板の間に配置される、ことを特徴としてもよい。

また、本発明にかかる液晶表示装置の一態様では、前記第１の液晶層及び前記第２の液晶層は、互いに接触する界面を有して配置される、ことを特徴としてもよい。

また、本発明にかかる液晶表示装置の一態様では、前記第１の液晶層及び前記第２の液晶層は、分離膜によって互いに分離されて配置される、ことを特徴としてもよい。

また、本発明にかかる液晶表示装置の一態様では、前記第２の液晶層は、ブルー相を示し、かつ、互いに異なるブラッグ回折波長を可視波長領域において示す第１液晶材料と第２液晶材料とを、含み、前記第１液晶材料と前記第２液晶材料は、前記第２の基板に平行な方向に別々に分けられる、ことを特徴としてもよい。

また、本発明にかかる液晶表示装置の一態様では、前記電極群は、第１の電極と、第２の電極とを含み、少なくとも第１の電極は、櫛歯状に形成された電極であって、前記第１の電極と前記第２の電極により、前記第１の基板の面内方向成分を有する電界が前記第１の液晶層に印加される、ことを特徴としてもよい。

また、本発明にかかる液晶表示装置の一態様では、前記液晶表示装置は、前記第１の基板の前記第１の液晶層に対して反対側に配置されるバックライトと、前記第２の基板の前記第２の液晶層に対して反対側に配置されるカラーフィルタと、をさらに有する、ことを特徴としてもよい。

本発明によりコントラストを向上することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は以下の実施形態の説明により明らかにされる。

第１の実施形態にかかる液晶表示装置の概略的構成を示す図である。 第１の実施形態における液晶表示パネルの画素回路を示す図である。 第１の実施形態における液晶表示パネルを上面から見た様子を示す図である。 第１の実施形態における液晶表示パネルの断面を模式的に示す図である。 液晶層を１層にした液晶表示パネルの断面を模式的に示す図である。 第２の実施形態における液晶表示パネルの断面を模式的に示す図である。 第３の実施形態における液晶表示パネルの断面を模式的に示す図である。 第４の実施形態における液晶表示パネルの断面を模式的に示す図である。 第６の実施形態における液晶表示パネルの断面を模式的に示す図である。 高分子鎖で安定化されたブルー相液晶の様子を説明する図である。 第７の実施形態における液晶表示パネルの断面を模式的に示す図である。 第８の実施形態における液晶表示パネルの断面を模式的に示す図である。 第９の実施形態における液晶表示パネルの断面を模式的に示す図である。 第１０の実施形態における液晶表示パネルの断面を模式的に示す図である。 第１１の実施形態における液晶表示パネルの断面を模式的に示す図である。

以下、本発明の各実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは、同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態にかかる液晶表示装置１の概略的構成を示す図である。同図で示すように、本実施形態の液晶表示装置１は、液晶表示パネル１１と、映像信号線駆動回路１２と、走査線駆動回路１３と、制御回路１４と、バックライト１５と、映像信号線駆動回路１２に接続された複数の映像信号線ＤＬと、走査線駆動回路１３に接続された複数の走査信号線ＧＬと、を含んで構成される。そして、図２のように、電極ＣＴ、ＰＸに交流駆動電圧ＡＣＶが加わるように走査信号線ＧＬと映像信号線ＤＬを介して駆動回路を接続され、さらに、バックライト１５などを接続してモジュール化することで、図３のような液晶表示パネル１１を有する液晶表示装置を得る。

また、液晶表示パネル１１は、画像を表示する表示領域ＤＡを有しており、表示領域ＤＡには複数の画素が行列状に配列される。表示領域ＤＡに配列される画素のそれぞれは、複数の映像信号線ＤＬと複数の走査信号線ＧＬによって画定される領域のそれぞれに対応する。

図２は、画素について説明するための図であり、本実施形態における液晶表示パネル１１の画素回路を示す図である。同図で示すように、走査信号線ＧＬと映像信号線ＤＬにより画定される画素領域の隅には、ＭＩＳ（Metal-Insulator-Semiconductor）構造を有する薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴ）が形成されており、ＴＦＴのゲート電極は走査信号線ＧＬに接続され、ＴＦＴのドレイン電極は映像信号線ＤＬに接続される。また、各画素は、画素電極ＰＸ（第１の電極）とこれに対応する共通電極ＣＴ（第２の電極）を有しており、画素電極ＰＸはＴＦＴのソース電極に接続され、共通電極ＣＴは共通信号線ＣＬに接続されている。

以上の回路構成において、共通信号線ＣＬを介して各画素の共通電極ＣＴに基準電圧が印加され、走査線駆動回路１３が走査信号線ＧＬを介してゲート電圧を印加することにより、画素行が選択される。そして、その選択のタイミングにおいて、映像信号線駆動回路１２が各映像信号線ＤＬに映像信号を供給することにより、各画素の画素電極ＰＸに映像信号の電圧が印加される。これにより、画素電極ＰＸと共通電極ＣＴの間に映像信号の電圧に応じた強度の横方向の電界が第１の液晶層ＢＰ１に発生し、電界強度が変化することでその光学的特性が制御される。

図３は、本実施形態における液晶表示パネル１１を上面から見た様子を示す図である。液晶表示パネル１１は、第１の基板ＳＵＢ１と、第２の基板ＳＵＢ２とを含んでおり、さらに、これらの基板の間に２つの液晶層を有している。これについては以下で詳細に説明する。

図４は、本実施形態における液晶表示パネル１１の断面を模式的に示す図である。同図で示すように、液晶表示パネル１１は、第１の基板ＳＵＢ１と第２の基板ＳＵＢ２の間にさらに第３の基板ＳＵＢ３を有している。そして、第１の基板ＳＵＢ１と第３の基板ＳＵＢ３の間には、第１の液晶層ＢＰ１が配置されて、第１の液晶層ＢＰ１には、ブルー相液晶が封入されている。また、第２の基板ＳＵＢ２と第３の基板ＳＵＢ３の間には、第２の液晶層ＢＰ２が存在する。本実施形態では、第２の液晶層ＢＰ２も、ブルー相液晶である。また第１の基板ＳＵＢ１には、ＴＦＴ、櫛歯状の画素電極ＰＸ、櫛歯状の共通電極ＣＴが形成されて、第１の液晶層ＢＰ１に印加される電界強度が制御される。第１の液晶層ＢＰ１は、ブルー相液晶が封入されおり、画素の表示制御のために電界が印加される。このため、本実施形態にかかる液晶表示装置１は、ネマチック液晶を含む液晶層によって画素の表示制御に用いた液晶表示装置よりも動画表示の応答速度が向上する。

また、液晶表示パネル１１は、第１の基板ＳＵＢ１の外側（第１の液晶層ＢＰ１の反対側）に偏光板ＰＬ１（第１の偏光板）を有し、第２の基板ＳＵＢ２の外側（第２の液晶層ＢＰ２の反対側）に偏光板ＰＬ２（第２の偏光板）を有している。本実施形態における偏光板ＰＬ１，ＰＬ２（日東電工社製ＳＥＧ１２２４ＤＵ）は、その偏光透過軸が互いに直交するようにクロスニコルに配置される。また、偏光板ＰＬ１，ＰＬ２の透過軸の方向は、画素電極ＰＸおよび共通電極ＣＴの間に生じる電気力線ＥＦＬの面内方向の角度に対して４５度をなすように配置する。第１の液晶層ＢＰ１に電圧が印加されていない状態では、バックライト１５から偏光板ＰＬ１を透過して直線偏光となった光は、偏光板ＰＬ２の吸収軸に遮られて黒表示となる。

ここで、本明細書におけるブルー相液晶とは、可視または紫外領域にブラッグの回折を示す結晶構造を有しており、螺旋ピッチの比較的短いカイラルネマチック相と等方相の間に出現する液晶層の液晶である。ブルー相液晶は、一般的には、光学的等方性を示すことで知られるが、例えば、２つの基板間にブルー相液晶が封入される場合に、電界が無印加であるにも関わらず旋光性を発現してしまうことがある。そして、この旋光性は、ブルー相液晶を作製する際に用いられるカイラル剤の捩れ方向に起因するものと考えられる。

このため、液晶表示パネル１１は、第１の液晶層ＢＰ１が示す旋光性とは逆方向の旋光性を示す第２の液晶層ＢＰ２を有している。第２の液晶層ＢＰ２には、ブルー相液晶が封入され、第１の液晶層ＢＰ１が示す旋光性とは逆方向になる旋光性を発現する。これにより第１の液晶層ＢＰ１で発現する旋光性の影響を小さくすることができる。第１の液晶層ＢＰ１のみである場合には、その旋光性により黒表示の輝度が上昇してしまうが、第１の液晶層ＢＰ１と逆方向になる旋光性を示す第２の液晶層ＢＰ２が存在することで、旋光性の影響を小さくすることができ、黒表示の輝度を低下させてコントラストを向上できる。

以下においては、第１の液晶層ＢＰ１、第２の液晶層ＢＰ２に含まれるブルー相液晶の調製等について説明する。本実施形態では、第１の液晶層ＢＰ１および第２の液晶層ＢＰ２には、高分子鎖で安定化されたブルー相液晶が封入されて、第１の液晶層ＢＰ１および第２の液晶層ＢＰ２は、ともにブルー相を示している。そして、第１の液晶層ＢＰ１に対して電界が無印加となる状態（黒表示の状態）では、第１の液晶層ＢＰ１と第２の液晶層ＢＰ２とが示す旋光性は、互いに逆方向を示すようにする。

まず、第１の液晶層ＢＰ１には、高分子で安定化された、ブルー相液晶層を形成するため、ネマチック液晶であるＪＣ１０４１―ＸＸ（チッソ）と５ＣＢ（Ａｌｄｒｉｃｈ）、さらにカイラル剤として、化学式（１）に示すようなビナフチル誘導体を添加した混合液晶を調製する。

混合液晶中の組成比（ＪＣ１０４１−ＸＸ／５ＣＢ／ビナフチル誘導体）は、４８／４８／４（ｍｏｌ％）とした。カイラル剤の添加量はブルー相のブラッグ回折波長（ブラッグ反射波長）が３８０ｎｍ以下に現れるように調整したものである。なお、ブラッグ回折波長は可視領域である３８０ｎｍ以上６８０ｎｍ以下に現れなければよく、６８０ｎｍ以上に現れるようにカイラル剤の量を調整してもよい。

混合液晶中に高分子ネットワークを形成させるための光重合性モノマーとして単官能性モノマーであるＥＨＡ（Ａｌｄｒｉｃｈ）、多官能性モノマーであるＲＭ２５７（Ｍｅｒｃｋ）を加えた。混合モノマーの組成比（ＥＨＡ／ＲＭ２５７）は７０／３０（ｍｏｌ％）とした。また、カイラル剤が添加された混合液晶と、混合モノマーとの組成比（混合液晶／混合モノマー）は９３．７／６．３（ｍｏｌ％）とした。さらに、光重合開始剤にはＤＭＰＡＰ（Ａｌｄｒｉｃｈ）を用い、混合モノマーに対して１０（ｗｔ％）添加して、第１の液晶層ＢＰ１に用いるための混合溶液を調製した。

次に、第２の液晶層ＢＰ２においても、高分子で安定化されたブルー相液晶層を形成する。本実施形態では、第１の液晶層ＢＰ１のブルー相液晶に含まれるカイラル剤とは逆方向になる捩れを誘起するカイラル剤を用いる他は、第１の液晶層ＢＰ１の場合と同様にして、第２の液晶層ＢＰ２に用いるための混合溶液を調製した。

そして、これらの混合溶液を、真空で別々に封入し、さらに、紫外線硬化樹脂からなる封止剤で各基板間を封止した。

封止後、第１の液晶層ＢＰ１および第２の液晶層ＢＰ２に封入された混合溶液が等方相になる温度まで昇温し、ＢＰＩを発現する温度領域で一定に保持し、照射強度１．５ｍＷｃｍ^−２（３６５ｎｍ）の紫外光を照射することで、第１の液晶層ＢＰ１および第２の液晶層ＢＰ２を高分子で安定化されたブルー相液晶を含むように形成した。以上により、第１の液晶層ＢＰ１および第２の液晶層ＢＰ２が積層された液晶表示装置１が得られる。また、第１の液晶層ＢＰ１に含まれるカイラル剤と第２の液晶層ＢＰ２に含まれるカイラル剤は逆捩れを示すカイラル剤を用いているため、互いに逆方向になる旋光性を示すこととなり、コントラストが向上することとなる。

なお、本実施形態の第１の液晶層ＢＰ１や第２の液晶層ＢＰ２において用いることが出来る液晶性化合物としては、任意の温度において、ネマチック相もしくはスメクチック相を発現する化合物であればよい。液晶性化合物は２種類以上用いてもよいが、混合した後にネマチック液晶性を示すことが好ましい。カイラル剤としては、第１の液晶層ＢＰ１と第２の液晶層ＢＰ２に含有される液晶の螺旋方位が逆になるものであれば、液晶性化合物であっても非液晶性化合物であってもよい。ただし、液晶性化合物とカイラル剤の相溶性の観点から液晶性化合物と類似の構造を有することが好ましい。

なお、第１の液晶層ＢＰ１又は第２の液晶層ＢＰ２は、複数のカイラル剤を添加して調製された混合溶液を用いるようにしてもよい。温度依存性が正のカイラル剤と負のカイラル剤を混合して用いると温度依存性が小さくなる。ただし、例えば、互いに逆捩れとなる２つのカイラル剤を添加する場合、２つのカイラル剤の添加量を調整して、右捩れ又は左捩れのいずれかに配向捩れを誘起する必要がある。第１の液晶層ＢＰ１および第２の液晶層ＢＰ２には、互いに逆方向となるように配向捩れが誘起されるようにするためである。これにより、第１の液晶層ＢＰ１および第２の液晶層ＢＰ２には、互いに逆方向となるように旋光性を発現させることができる。

なお、上記では、単官能性モノマーおよび多官能性モノマーを液晶組成物中に含有させて重合反応を行うことにより、ブルー相を示す温度範囲を広げている。単官能性モノマーとは、重合性官能基を1個有し、非液晶性または液晶性の化合物であり、例えばアクリル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、アクリル酸アルキルエステル類が好ましい。多官能性モノマーとは、２個以上の重合性官能基を有する化合物であり、例えば液晶性ジアクリレート等が好ましい。本実施形態では、第１の液晶層ＢＰ１及び第２の液晶層ＢＰ２に、このようにモノマーの重合により高分子鎖を形成することによりブルー相を安定化させたブルー相液晶を封入している。なお、ブルー相の構造を安定化させるために、安定化剤を用いてもよい。本実施形態ではブルー相の発現温度範囲を広げる為に高分子鎖により安定化しているが、温度範囲拡大の方法はこれに限られるものではない。

また、第１の基板ＳＵＢ１は、図４で示すように、基板１０１上に薄膜トランジスタＴＦＴおよび配線電極ＧＬおよび画素電極ＰＸを有する。基板１０１は透明性が高いものが好ましく、ガラス基板を使用したが、石英、セラミックやプラスチックでもよい。ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＣ（ポリカーボネート）、ポリメタクリル酸メチル等の樹脂基板を使用することも出来る。画素においては、ＩＴＯ(ITO: Indium Tin Oxide)からなる透明導電層によって、画素電極ＰＸおよび共通電極ＣＴを櫛歯状に形成した。その他、ＩｎＺｎＯ（Indium Zinc Oxide）などの透明電極を使用することが可能である。配線電極ＧＬおよび画素電極ＰＸの間には、窒化シリコンもしくは有機物から成る絶縁層１０２を形成し、その上層に窒化シリコンもしくは有機物から成る絶縁層１０４、１０５をさらに形成した。本実施形態ではＩＴＯからなる共通電極ＣＴおよび画素電極ＰＸの膜厚は７７ｎｍとした。また、このとき画素電極ＰＸ、共通電極ＣＴ間の距離Ｐｇは１０．０μｍとした。

また、第２の基板ＳＵＢ２は、ブラックマトリクス２０７、カラーフィルタ２０８Ｇ、オーバーコート層２０６を有しており、第２の基板ＳＵＢ２にブラックマトリクス２０７、カラーフィルタ２０８Ｇなどを形成後、平坦化のためオーバーコート層２０６を塗布、焼成した。基板２０１は透明であることが好ましく、ガラス基板を使用した。ただし、石英、セラミックやプラスチックなどを使用することもできる。ブラックマトリクス２０７が配置されることにより、不要な光漏れが遮断される。またカラーフィルタ２０８Ｇは、横方向で隣接する画素同士では色の異なるものとなる。

オーバーコート層２０６は、カラーフィルタ２０８Ｇ上に形成でき、かつ、可視領域で透明、配向膜形成工程や液晶パネル化工程に適用可能な材料であればよく、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、アクリルエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ケイ素含有ポリイミド、ポリイミドシロキサン膜などの有機材料が適用できる。平滑かつ強靭で、透明性を有し、耐熱性および耐光性が高く、長期間にわたって黄変、白化等の変質を起こさないこと、耐水性、耐溶剤性、耐酸性および耐アルカリ性などの耐薬品性に優れていることが必要であり、中でも、ポリイミド樹脂、ケイ素含有ポリイミド、ポリイミドシロキサン等のポリイミド系樹脂、また、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂が好ましい。

また、第３の基板ＳＵＢ３は、第１の基板ＳＵＢ１や第２の基板ＳＵＢ２と同様に、ガラス基板を使用したが、石英、セラミックやプラスチックでもよい。ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＣ（ポリカーボネート）、ポリメタクリル酸メチル等の樹脂基板を使用することも出来る。そして、これら３枚の基板を、スペーサと周辺部のシール剤とを介在させセルを組み立てる。その後、上述したように、第１の基板ＳＵＢ１と第３の基板ＳＵＢ３の間、および第３の基板ＳＵＢ３と第２の基板ＳＵＢ２の間に、混合溶液を別々に封入し、紫外線硬化樹脂からなる封止剤で各基板間を封止する。封止後、紫外光を照射することで、第１の液晶層ＢＰ１および第２の液晶層ＢＰ２に別々に、高分子で安定化されたブルー相液晶を含む層が積層された液晶表示装置１が得られる。

なお、本実施形態では、第１の液晶層ＢＰ１および第２の液晶層ＢＰ２の厚さは、２５μｍとした。液晶層の厚さの違いによる光漏れの大きさの影響を考慮し、本実施形態では液晶層ＢＰ１およびＢＰ２の厚さを等しくしたが、異なる厚さでも黒透過率を低減してコントラストを向上することはできる。また、本実施形態では液晶層の厚さを厚くすることで、液晶層の厚さに依存しない位相差を得た。

なお、第１の液晶層ＢＰ１および第２の液晶層ＢＰ２と、各基板の間に配向膜を形成しても良い。配向膜は、第１の液晶層ＢＰ１と第１の基板ＳＵＢ１の界面、第１の液晶層ＢＰ１及び第３の基板ＳＵＢ３の界面の一方あるいは両方に形成してよい。第２の液晶層ＢＰ２の場合も同様である。配向膜は、ブルー相液晶のモノドメイン化のために形成してもよい。

なお、第１の液晶層ＢＰ１および第２の液晶層ＢＰ２のブルー相液晶の組成むらや組成物の偏析を防ぐために、各液晶層中に含まれる成分の溶解度パラメータ（ＳＰ値）の範囲内に含まれる材料から成る膜を、液晶層が接触する基板との界面に設けても良い。組成むらを防ぐ膜として、例えばジエトキシメチルフェニルシラン、ポリスチレンなどが挙げられる。また、配向膜が形成される場合には、配向膜と液晶層との界面に、組成むらを防ぐ膜を形成して良い。

なお、視野角特性を向上するために、液晶表示装置１に位相差板などの構成部材が含まれるようにしてもよい。なお、第１の液晶層ＢＰ１および第２の液晶層ＢＰ２に生じる旋光性は、例えば、位相差測定装置（Axometrics社製のAxoScan）を使用して計測できる。本実施形態では、第１の液晶層ＢＰ１等に生じる旋光性は、液晶表示装置の使用温度である２５℃において、５５０ｎｍの波長となる光で評価することにより判断するものとする。なお、第２の液晶層ＢＰ２による旋光角は、第１の液晶層ＢＰ１による旋光角の半分以上となることが望ましい。

なお、本実施形態では、電極構造は、第１の基板ＳＵＢ１の面内方向の電界である横電界を、第１の液晶層ＢＰ１に実効的に印加できる構造としている。電極構造としては、横電界を実効的に印加する構造が望ましいが、印加される電界が面内方向成分を有するような電極構造であればよい。電極の形状としては、例えば櫛歯形状、点電極、壁電極などその形に制限はない。また、基板に対して垂直方向に切った断面図において、電極形状が長方形、正方形、台形などその形状に制限はない。

この液晶表示装置１を駆動した結果、図５のように、液晶層を１層にする（第１の液晶層ＢＰ１のみにする）ことを除いて、略同様の構成となる液晶表示装置よりもコントラスト（白表示と黒表示における透過率の比である）が向上した。

なお、本実施形態では、第２の液晶層ＢＰ２に電界は印加されないが、第１の液晶層ＢＰ１に電界が印加されるのに伴って第２の液晶層ＢＰ２に電界を印加するようにしても良い。第１の液晶層ＢＰ１に電界が印加されている場合には、第１の液晶層ＢＰ１に複屈折性が誘起されて、バックライト１５の光が偏光板ＰＬ２を透過して白表示をする。

なお、本実施形態では、第１の液晶層ＢＰ１および第２の液晶層ＢＰ２が示すブラッグ回折波長のピークを３８０ｎｍ以下となるように、それぞれに封入されるブルー相液晶を調製している。第１の液晶層ＢＰ１および第２の液晶層ＢＰ２の一方には、後述する他の実施形態のように、３８０ｎｍ以上６８０ｎｍ以下にブルー相の構造由来のブラッグ回折波長のピークが現れるようにしても良いが、黒表示の輝度を低減するためにも、３８０ｎｍ以上６８０ｎｍ以下にブラッグ回折波長のピークが現れないようにするのが望ましい。

なお、本実施形態では、横電界が印加されて画素の表示制御を行う第１の液晶層ＢＰ１と、第１の液晶層ＢＰ１とは逆方向となる旋光性を有する第２の液晶層ＢＰ２が配置される。しかし、例えば、第２の液晶層ＢＰ２と同方向となる旋光性を有する液晶層を偏光板ＰＬ１，ＰＬ２間にさらに配置し、第１の液晶層ＢＰ１の旋光性の影響を、他の２以上の液晶層により低減させるようにしてもよい。画素を表示制御するための第１の液晶層ＢＰ１に対して、逆方向になる旋光性を示す液晶層が少なくとも１層含まれていればよい。これにより、液晶層を通過した後に発生する、旋光性を有する光の光漏れを低減することができ、黒透過率を低減することが可能となる。なお、本実施形態では、バックライト１５は、第１の基板ＳＵＢ１の側に配置されて、画素の表示制御をするための第１の液晶層ＢＰ１がバックライト１５に近い側の液晶層となっている。これにより、第１の液晶層ＢＰ１に入射する光の散乱が少なくなるため、黒表示の輝度が低減されて好適である。すなわち、他の２層以上の液晶層が存在する場合であっても、画素の表示制御を行う第１の液晶層ＢＰ１が最もバックライト１５に近い側に配置されるのが好適である。

［第２の実施形態］
上記の第１の実施形態では、第１の基板ＳＵＢ１にＴＦＴを形成して、第１の液晶層ＢＰ１にのみ横電界を印加して画素の表示制御を行っていたが、第２の実施形態では、第１の液晶層ＢＰ１および第２の液晶層ＢＰ２の双方に横電界を印加して画素の表示制御を行う。かかる点をのぞいて、第２の実施形態にかかる液晶表示装置は、第１の実施形態にかかる液晶表示装置１と同様であり、同様である点については説明を適宜省略するものとする。

図６は、第２の実施形態における液晶表示パネル１１の断面を模式的に示す図である。同図で示すように、第１の基板ＳＵＢ１と第３の基板ＳＵＢ３には、ＴＦＴ、櫛歯状に形成された画素電極ＰＸ、および、櫛歯状に形成された共通電極ＣＴが配置される。そして、第１の液晶層ＢＰ１と第２の液晶層ＢＰ２は、同時に横電界が印加されて、画素の表示制御がなされる。第１の液晶層ＢＰ１が電界無印加時に示す旋光性と、第２の液晶層ＢＰ２が電界無印加時に示す旋光性は、互いに逆方向となるようにする。これにより、第１の偏光板ＰＬ１を透過した直線偏光に対するリタデーション量を増大させて白表示時の輝度を向上させやすくなる。また、横電界が印加される液晶層が分散されるため、焼き付きが緩和されて液晶表示装置の耐久性も向上する。なお、第２の実施形態では、第３の基板ＳＵＢ３の第２の液晶層ＢＰ２側に対向電極ＣＴを配置して横電界を発生させているが、第２の基板ＳＵＢ２の第２の液晶層ＢＰ２側にＴＦＴおよび画素電極ＰＸ等を設けてもよい。

［第３の実施形態］
また、上記の第２の実施形態では、第１の基板ＳＵＢ１と第３の基板ＳＵＢ３にＴＦＴを配置して、第１の液晶層ＢＰ１および第２の液晶層ＢＰ２に横電界を印加していたが、第３の実施形態では、第３の基板ＳＵＢ３に配置されたＴＦＴにより、２つの液晶層に横電界を印加する。かかる点を除いて、第３の実施形態にかかる液晶表示装置は、第１の実施形態にかかる液晶表示装置と同様であり、同様である点については説明を適宜省略するものとする。

図７は、第３の実施形態における液晶表示パネル１１の断面を模式的に示す図である。同図で示すように、第３の基板ＳＵＢ３にＴＦＴが配置され、配線電極ＧＬおよび櫛歯状の画素電極ＰＸの間には、窒化シリコンもしくは有機物から成る絶縁層３０２が形成される。絶縁層３０２の上層には、さらに、窒化シリコンもしくは有機物から成る絶縁層３０４、３０５が形成される。また、絶縁層３０５は、基板３０１の第１の液晶層ＢＰ１側にも形成され、共通電極ＣＴが両側の絶縁層３０５上に櫛歯状に形成される。基板３０１は基板上下に均等に電界強度が印加されるように薄い基板を用いるのがよく、高分子フィルムなどの絶縁性および光透過性を有する材料により形成してもよい。

このようにすることで、第２の実施形態の場合よりもＴＦＴを少なくできるため、コストを削減できる。

［第４の実施形態］
上記の第２の実施形態では、第１の液晶層ＢＰ１および第２の液晶層ＢＰ２の双方に横電界を印加して画素の表示制御を行うために、第１の基板ＳＵＢ１と第３の基板ＳＵＢ３にＴＦＴを配置していた。第４の実施形態では、第１の液晶層ＢＰ１の第３の基板ＳＵＢ３側、および、第２の液晶層ＢＰ２の第２の基板ＳＵＢ２側に、共通電極ＣＴ２が配置される点で第２の実施形態と異なっている。かかる点を除いて、第４の実施形態にかかる液晶表示装置は、第２の実施形態にかかる液晶表示装置と同様であり、同様である点については説明を適宜省略するものとする。

図８は、第４の実施形態における液晶表示パネル１１の断面を模式的に示す図である。同図で示すように、第１の基板ＳＵＢ１および第３の基板ＳＵＢ３における絶縁層１０５，３０５上には第１の共通電極ＣＴ１が櫛歯状に形成される。また、第３の基板ＳＵＢ３の基板３０１上、および、第２の基板ＳＵＢ２のオーバーコート層２０６上には、平板状の共通電極ＣＴ２が形成される。これにより、第２の実施形態の場合よりも、さらに液晶層の深さ方向に均一に、面内方向成分を有する電界を分布させることが出来る。

［第５の実施形態］
第５の実施形態にかかる液晶表示装置は、第２の液晶層ＢＰ２の厚みを１３．０μｍとした以外は、第１の実施形態にかかる液晶表示装置と同様の構成であり、その作製方法は第１の実施形態に示した通りである。第１の液晶層ＢＰ１、第２の液晶層ＢＰ２のブラッグ回折光のピーク波長もしくはＢＰ１の格子サイズは等しくなる。第２の液晶層ＢＰ２の厚みを、第１の液晶層ＢＰ１の厚みよりも薄くすることにより、高分子で安定化されたブルー相液晶を形成する際、紫外光照射における厚さ方向の照射強度および照射量のムラが軽減され、均一なブルー相を形成することができた。

また、第５の実施形態では第２の液晶層ＢＰ２の厚みを薄くしたが、第１の液晶層ＢＰ１もしくは両液晶層ＢＰ１とＢＰ２の厚さを薄くしてもよい。

［第６の実施形態］
第６の実施形態にかかる液晶表示装置は、第１の液晶層ＢＰ１と第２の液晶層ＢＰ２を、分離膜ＰＥを介して分離して、第１の基板ＳＵＢ１と第２の基板ＳＵＢ２の間に配置している。かかる点以外は、第１の実施形態にかかる液晶表示装置１と同様であり、同様になる点については説明を適宜省略する。

図９は、第６の実施形態における液晶表示パネル１１の断面を模式的に示す図である。同図で示すように、第１の液晶層ＢＰ１および第２の液晶層ＢＰ２は、分離膜ＰＥを介して、２つの基板の間に積層されている。このような素子構成の場合、実施形態１と比較すると第３の基板ＳＵＢ３が不要となり、部材コストを削減することができる。

以下、間に分離膜ＰＥを介在させた第１の液晶層ＢＰ１、第２の液晶層ＢＰ２を形成する方法を示す。

まず、第１の液晶層ＢＰ１を形成するため、第１の実施形態と同様の混合溶液を第１の基板ＳＵＢ１と剥離性樹脂を塗布した補助基板の間に注入し、紫外光を照射することにより光重合させて、高分子で安定化されたブルー相液晶を含む第１の液晶層ＢＰ１を形成する。剥離性樹脂としてはポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ナイロン、シリコーンゴムおよびフッ素系樹脂などと接着性の悪い樹脂を用いる。

次に、同様の手順で、第１の実施形態と同様の混合溶液（第１の液晶層ＢＰ１と逆捩れのカイラル剤を含む）を、第２の基板ＳＵＢ２と補助基板の間に注入して第２の液晶層ＢＰ２を形成する。その後、補助基板を剥離して、分離膜ＰＥを介して第１の基板ＳＵＢ１と第２の基板ＳＵＢ２を対向配置して貼り合せることにより、両基板間に第１の液晶層ＢＰ１と第２の液晶層ＢＰ２を形成する。分離膜には、２．５μｍのＰＥＴフィルム（東レ社製）をラミネートした。

分離膜ＰＥを介して、第１の液晶層ＢＰ１および第２の液晶層ＢＰ２を設けることにより、２つの液晶層が直接接触して境界付近でのカイラル剤の効果が相殺されにくくなる。分離膜ＰＥとしては、高分子から成る膜でもよい。膜の形成方法としては、高分子と液晶とに分離させる方法で、重合に伴う相分離方法や、熱による相分離方法や、溶媒の蒸発に伴う分離方法などが挙げられるが、特に方法を限定するものではなく分離膜ＰＥが形成されればこれらの方法に限定されない。分離膜ＰＥは、本実施形態のＰＥＴフィルムのように、独立に形成したものでもよいし、高分子と液晶の分離により形成された層でもよい。また、分離膜ＰＥを用いる場合は、２つの液晶層の界面を接触させて形成する場合よりも歩留まりが向上し、安定性や信頼性が向上する。

［第７の実施形態］
第７の実施形態にかかる液晶表示装置は、第１の液晶層ＢＰ１と第２の液晶層ＢＰ２の界面を互いに接触させつつ、両液晶層を第１の基板ＳＵＢ１と第２の基板ＳＵＢ２の間に配置している。第７の実施形態にかかる液晶表示装置は、分離膜ＰＥが配置されないことと、第１の液晶層ＢＰ１および第２の液晶層ＢＰ２に含まれるブルー相液晶の材料や高分子鎖の材料が異なる。かかる点以外については、第６の実施形態にかかる液晶表示装置と同様であるため、説明を適宜省略する。

まず、図１０は、高分子鎖で安定化されたブルー相液晶の様子を説明する図である。ブルー相液晶は格子構造を有しており、高分子鎖により安定化されることで発現温度範囲が広がる。そして２つの液晶層は、液晶組成物の分子サイズおよびディスクリネーションに形成される高分子鎖のサイズを規定することにより相分離が可能となり、界面を接触させつつ積層することが出来る。図１０に示すように、ブルー相Ｉは体心立方性を示しており、ブルー相の格子サイズをa、液晶シリンダーの半径をＲ、高分子鎖の短軸方向の分子サイズをｂとすると、これら３つのパラメータの関係は式（１）を満たさなければならない。
（ａ−８Ｒ）／２≧ｂ・・・（１）

また、ブルー相IIは、単純立方の対称性を示しており、式（２）を満たさなければならない。
（ａ−４Ｒ）／２≧ｂ・・・（２）

高分子鎖のサイズおよびカイラル剤の濃度を調整して、接触する２相の液晶層のブルー相の格子サイズを異なるサイズで規定することにより、高分子鎖中への液晶シリンダーの入りやすさが異なることとなり、相分離可能となる。高分子鎖を形成する場合、たとえば第１の液晶層ＢＰ１もしくは第２の液晶層ＢＰ２のどちらか一方が式（１）を満たすようにブロック共重合体を形成してもよい。

図１１は、第７の実施形態における液晶表示パネル１１の断面を模式的に示す図である。本実施形態では、第１の液晶層ＢＰ１および第２の液晶層ＢＰ２に、互いに格子サイズや高分子鎖のサイズが異なり、かつ、ブラッグ回折波長が３８０ｎｍ以下に現れるように調整した混合溶液を用いる。なお、第１の液晶層ＢＰ１と第２の液晶層ＢＰ２に、互いに逆方向となる捩れを示すカイラル剤を用いて、旋光性による影響を低減させるのは第１の実施形態と同様である。第７の実施形態にかかる液晶表示装置は、分離膜ＰＥが存在する第６の実施形態の場合と比べて、第１の基板ＳＵＢ１から発生させた横電界を、第２の液晶層ＢＰ２に分布させやすくなる。

なお、相分離の方法として、第１の液晶層ＢＰ１と第２の液晶層ＢＰ２を形成する各混合溶液の相溶性を悪くすることにより、第一の液晶層ＢＰ１と第２の液晶層ＢＰ２を接触させてもよい。

［第８の実施形態］
第８の実施形態にかかる液晶表示装置は、第１の液晶層ＢＰ１と第２の液晶層ＢＰ２を、分離膜ＰＥを介して分離して配置する点では第６の実施形態と共通する。しかし、第８の実施形態にかかる液晶表示装置は、さらに、第２の基板ＳＵＢ２のオーバーコート層２０６に共通電極ＣＴ２を配置する点で、第６の実施形態とは異なる。かかる点以外は、第６の実施形態にかかる液晶表示装置と同様であり、同様になる点については説明を適宜省略する。

図１２は、第８の実施形態における液晶表示パネル１１の断面を模式的に示す簡易図である。同図で示されるように、第１の基板ＳＵＢ１と第２の基板ＳＵＢ２の液晶層側には、共通電極ＣＴ１，ＣＴ２がそれぞれ櫛歯状に形成される。共通電極ＣＴ２は、共通電極ＣＴ１の直上となる位置に共通電極ＣＴ１に沿って櫛歯状に形成される部分と、ブラックマトリクス２０７に沿って形成される部分とを有している。そして、画素電極ＰＸから共通電極ＣＴ２に斜め方向に電界が印加されることで、共通電極ＣＴ１のみの場合よりも、白透過率が向上して焼き付きも緩和される。また、共通電極ＣＴ２がブラックマトリクス２０７に沿って形成される部分を有していることで、ブラックマトリクス２０７付近の液晶も駆動される。このときの共通電極ＣＴ２の櫛歯部分の幅は、共通電極ＣＴ１に添って形成される部分は共通電極ＣＴ１よりも太く形成し、ブラックマトリクス２０７に添って形成される部分は、ブラックマトリクス２０７よりも細く形成した。

なお、本実施形態では分離膜ＰＥが存在するが、第７の実施形態の場合と同様に、第１の液晶層ＢＰ１および第２の液晶層ＢＰ２を互いに接触させてもよい。この場合には、２つの液晶層に用いられる混合溶液を、互いに異なる格子サイズや高分子鎖のサイズとなるように調整するのは第７の実施形態の場合と同様である。なお、本実施形態では共通電極ＣＴ２を櫛歯状に形成したが、平板状の電極（ベタ電極）に形成することにより白透過率の向上等をさせてもよい。

［第９の実施形態］
第９の実施形態にかかる液晶表示装置は、第１の液晶層ＢＰ１と第２の液晶層ＢＰ２を、分離膜ＰＥを介して分離して配置する点では第６の実施形態と共通する。しかし、第９の実施形態にかかる液晶表示装置は、第１の基板ＳＵＢ１にＴＦＴ等とともにカラーフィルタ１０８Ｇ等が形成され、第２の基板ＳＵＢ２を透明基板としている点で、第６の実施形態とは異なっている。かかる点を除き、第９の実施形態は、第６の実施形態とほぼ同様であるため説明を省略する。

図１３は、第９の実施形態における液晶表示パネル１１の断面を模式的に示す図である。同図で示されるように、第１の基板ＳＵＢ１には、ブラックマトリクス１０７、カラーフィルタ１０８Ｇ、オーバーコート層１０６、画素電極ＰＸ、共通電極ＣＴ等が形成される。

配線電極ＧＬ等が第２の基板ＳＵＢ２側に設けられることにより、第２の液晶層ＢＰ２を形成する際の、高分子で安定化されたブルー相液晶を形成する工程での紫外光の照射むらが低減される。第６の実施形態の場合と同様に、第２の基板ＳＵＢ２と補助基板の間に混合溶液が封入されて、紫外光が照射されるためである。なお、第１の液晶層ＢＰ１および第２の液晶層ＢＰ２の厚さは、それぞれ１３μｍとした。

［第１０の実施形態］
第１の実施形態にかかる液晶表示装置では、第２の基板ＳＵＢ２にカラーフィルタ２０８Ｇを形成していた。一方、第１０の実施形態にかかる液晶表示装置では、カラーフィルタ２０８Ｇの代わりに、シール材ＳＥを介することにより、第２の液晶層ＢＰ２として２種類の液晶材料を別々に封入することで着色する。かかる点を除き、第１０の実施形態は第１の実施形態の液晶表示装置と同様であるため、説明を適宜省略する。

図１４は、第１０の実施形態にかかる液晶表示パネル１１の断面を模式的に示した図である。第２の液晶層ＢＰ２には、第１の液晶材料と第２の液晶材料の２種類の液晶材料が含まれる。これらの第１の液晶材料および第２の液晶材料は、第２の基板ＳＵＢ２の面内方向に別々に仕切られた第１封止領域ＢＰ２ａと第２封止領域ＢＰ２ｂにそれぞれ封入される。第１の液晶材料が封入された第１封止領域ＢＰ２ａと、第２の液晶材料が封入された第２封止領域ＢＰ２ｂは、第２の基板ＳＵＢ２に対して並列に（平行に）配置される。

本実施形態では、シール材ＳＥは表示領域ＤＡの列方向に伸びており、第１封止領域ＢＰ２ａと第２封止領域ＢＰ２ｂは、画素列ごとに仕切られる。第１封止領域ＢＰ２ａには、後述するようにブラッグ回折光のピーク波長を４６０ｎｍと６５０ｎｍに有するブルー相液晶である第１の液晶材料が封入され、第２封止領域ＢＰ２ｂには、ピーク波長を５５０ｎｍに有するブルー相液晶である第２の液晶材料が封入される。

なお、ブルー相液晶は、入射光に対する結晶の向きに依存して、Ｂｒａｇｇ反射に由来した反射光により呈色する。可視波長領域に反射ピーク波長が２つ存在する場合が生じるのは、反射ピーク波長が、液晶の屈折率ｎ、格子定数ｄおよびミラー指数（ｈｋｌ）を用いてλｈｋｌ＝２ｎｄ／（ｈ２＋ｋ２＋ｌ２）^１／２に依存するためである。このため、２つの反射ピークのうちの長波長側の反射ピークに対して１／１．４倍となる波長に、短波長側の反射ピークが生じる。

以下においては、第２の液晶層ＢＰ２に用いる２種類の混合溶液等について説明する。

まず、第１の液晶材料は、ネマチック液晶として、ＪＣ１０４１―ＸＸと５ＣＢを、第１の液晶層ＢＰ１に封入されたブルー相液晶とは逆捩れとなるカイラル剤としてＺＬＩ−４５７２を加熱混合して混合液晶とした。各比率（ＪＣ１０４１―ＸＸ／５ＣＢ／ＺＬＩ−４５７２（ｍｏｌ％））は、４８．０／４８．０／４．０（ｍｏｌ％）とした。次に、混合液晶に、モノマーとして、ＥＨＡおよびＲＭ２５７を加えた。モノマーの組成比（ＥＨＡ／ＲＭ２５７（ｍｏｌ％））は、７０／３０（ｍｏｌ％）である。そしてさらに、光重合開始剤としてＤＭＰＡＰを加え均一な混合溶液とした。混合溶液中のモノマーの含有率は６．３（ｍｏｌ％）であり、ＤＭＰＡＰは、混合モノマーに対して１０（ｗｔ％）となるように調整した。

次に、第２の液晶材料は、ネマチック液晶として、ＪＣ１０４１―ＸＸと５ＣＢを、第１の液晶層ＢＰ１に封入されたブルー相液晶とは逆捩れとなるカイラル剤としてＲ８１１（Ｍｅｒｃｋ）を加熱混合して混合液晶とした。各比率（ＪＣ１０４１―ＸＸ／５ＣＢ／Ｒ８１１（ｍｏｌ％））は、３２．５／３２．５／３５ （ｍｏｌ％）とした。次に、混合液晶中には、モノマーとして、ＥＨＡおよびＲＭ２５７を加えた。モノマーの組成比（ＥＨＡ／ＲＭ２５７（ｍｏｌ％））は、７０／３０（ｍｏｌ％）である。さらに、光重合開始剤にはＤＭＰＡＰを加え均一な混合溶液とした。混合溶液中のモノマーの含有率は６．３（ｍｏｌ％）であり、ＤＭＰＡＰは、混合モノマーに対して１０（ｗｔ％）となるように調整した。

そして、上記の２種類の混合溶液を等方相の状態で、パネルにそれぞれ真空注入する。具体的には、第２の基板ＳＵＢ２のオーバーコート層２０６上に、列ごとに仕切る部材（シール材ＳＥ）を形成し、第２の基板ＳＵＢ２と第３の基板ＳＵＢ３を組み立てる。そして、第１の液晶材料が含まれる混合溶液を注入するための注入口と、第２の液晶材料が含まれる混合溶液を注入するための注入口とを、互いに向かい合う側面に別々に形成する。この注入口は、シール材ＳＥで仕切られた列ごとに形成する。そして、第１の液晶材料のための混合溶液と第２の液晶材料のための混合溶液は、２つの側面から別々に真空注入される。各混合溶液が注入された後、それぞれの注入口が封止される。

なお、第１の液晶層ＢＰ１の混合溶液は、第１の実施形態と同様であり、その混合溶液を注入するための注入口も、３枚の基板を組み立てたセルのいずれかの側面に設けて、混合溶液を注入し、注入後封止した。

そして、上述のようにしてカイラル剤を種類および濃度を調整することにより、同一平面上に形成された第１封止領域ＢＰ２ａ、第２封止領域ＢＰ２ｂにおける混合液晶のブルー相発現温度、すなわち高分子で安定化されたブルー相液晶を形成する際の紫外光照射温度を揃えた。第１封止領域ＢＰ２ａにおける第１の液晶材料は、可視波長領域（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）において、ブラッグ回折光のピーク波長を２つ有している。また、第２封止領域ＢＰ２ｂにおける第２の液晶材料は、ブラッグ回折光のピーク波長を１つ有している。具体的には、第1の液晶材料は、４６０ｎｍおよび６５０ｎｍにブラッグの回折光のピーク波長を有し、赤および青に呈色している。また、第２の液晶材料は、ブラッグ回折光のピーク波長を５５０ｎｍに有し、緑に呈色している。

これにより第２の液晶層ＢＰ２によって、赤、緑、青を表現可能であることから、液晶表示パネル１１がカラーフィルタを有していなくてもよい。また、本実施形態では、連続する３列が1組になって、当該３列のうちの２列が２つの第1封止領域ＢＰ２ａ、残りの1列が１つの第２封止領域ＢＰ２ｂに対応し、第1封止領域ＢＰ２ａと第２封止領域ＢＰ２ｂが規則的に配列される。すなわち、本実施形態では、第１封止領域ＢＰ２ａの２つの画素と、第２封止領域ＢＰ２ｂの１つの画素との３つの画素により、白表示ができるように構成される。

また、本実施形態の液晶表示装置は、バックライト１５が、上記の各ピーク波長に対応する光で周期的に発光する。具体的には、バックライト１５は、赤色（ピーク波長６５０ｎｍに対応する発光）、緑色（ピーク波長５５０ｎｍに対応する発光）、青色（ピーク波長４６０ｎｍに対応する発光）で、周期的に発光し、液晶表示パネル１１に光が供給される。このバックライト１５の発光のタイミングにあわせて、液晶表示パネル１１の画素は表示制御される。具体的には、バックライト１５が赤色に発光するタイミングに合わせて、第１の液晶材料が封止された画素のうちの一部の画素（具体的には半分の画素）が表示制御され、青色に発光するタイミングに合わせて、第１の液晶材料が封止された画素のうちの残り一部の画素が表示制御され、緑色に発光するタイミングに合わせて第２の液晶材料が封止された画素が表示制御されることとなる。

なお、本実施形態では、上述のようにバックライト１５を発光制御させているが、バックライト１５は、少なくとも、第１の液晶材料が有する２つのピーク波長に対応する発光を、異なるタイミングで行うようにすればよい。例えば、バックライト１５は、ピーク波長５５０ｎｍに対応する発光を常に行い、ピーク波長４６０ｎｍおよび６５０ｎｍに対応する発光を時分割して周期的に行うようにしてもよい。このような場合、ピーク波長５５０ｎｍに対応する発光の強度は、他のピーク波長に対応する発光よりも弱くしてよい。

そして、第２の液晶層ＢＰ２（第１封止領域ＢＰ２ａおよび第２封止領域ＢＰ２ｂ）は、第１の液晶層ＢＰ１とは逆方向となる旋光性を有するため、第２の液晶層ＢＰ２を配置することにより、黒表示の透過率を低下させることができる。

なお、第１０の実施形態では、第２の基板ＳＵＢ２にカラーフィルタを設けないようにしているが、色再現性をさらに向上するためにカラーフィルタを設けてもよい。また、白表示における透過率を向上したり、焼き付きによる劣化を防止するため、第３の基板ＳＵＢ３にＴＦＴや画素電極ＰＸ、共通電極ＣＴをさらに形成して、第２の液晶層ＢＰ２に横電界を印加するようにしてもよい。

［第１１の実施形態］
第１１の実施形態にかかる液晶表示装置は、第１０の実施形態にかかる液晶表示装置と同様に、第２の液晶層ＢＰ２に、２種類の液晶材料を別々に封入することにより着色するものである。しかしながら、第１１の実施形態における液晶表示パネル１１は、第３の基板ＳＵＢ３を有しておらず、第２の液晶層ＢＰ２に含まれるブルー相液晶と、第１の液晶層ＢＰ１に含まれるブルー相液晶とが、互いに界面を有して接触する。かかる点で、第１１の実施形態の液晶表示装置は、第１０の実施形態に係る液晶表示装置と相違するが、この点以外については第１０の実施形態と同様の構成となるため説明を適宜省略するものとする。

図１５は、第１１の実施形態にかかる液晶表示パネル１１の断面を模式的に示した図である。第１の液晶層ＢＰ１に含まれるブルー相液晶、第１封止領域ＢＰ２ａに含まれるブルー相液晶、第２封止領域ＢＰ２ｂに含まれるブルー相液晶は、上述したように、それぞれ異なるブラッグ回折波長（格子サイズ）を有しているため、高分子鎖中への液晶シリンダーの入りやすさが異なる。したがって図１４に示すように、分離膜をもうけない場合でも相分離可能となる。

また、第１の液晶材料を含む混合溶液を第１封止領域ＢＰ２ａに、第２の液晶材料を含む混合溶液を第２封止領域ＢＰ２ｂにそれぞれ注入する方法としては、第１０の実施形態で用いられた第３の基板ＳＵＢ３の代わりに補助基板を用いて、第１０の実施形態と同様に真空注入すればよい。その後、第１の液晶層ＢＰ１が注入された補助基板、第２の液晶層ＢＰ２（第１封止領域ＢＰ２ａおよび第２封止領域ＢＰ２ｂ）が注入された補助基板を剥離して、対向配置して貼り合せることにより、両基板間に第１の液晶層ＢＰ１と第２の液晶層ＢＰ２を形成する。

なお、第１の液晶層ＢＰ１、第２の液晶層ＢＰ２の厚さは、それぞれ１３μｍとした。

[第１２の実施形態]
第１２の実施形態にかかる液晶表示装置は、第２の液晶層ＢＰ２に封入される液晶がカイラルネマチック相を示す液晶であること以外は、第６の実施形態にかかる液晶表示装置とほぼ同様である。この同様となる点については、説明を適宜省略するものとする。

第１２の実施形態にかかる液晶表示装置では、第２の液晶層ＢＰ２に第１の液晶層ＢＰ１と逆捩れのカイラル剤を有するプレーナ状態のカイラルネマチック相を形成する。そして第２の液晶層ＢＰ２が接する第２の基板ＳＵＢ２および補助基板に水平配向膜を塗布、ラビング処理を行い、アンチパラレルになるよう基板を組んだ。

以下、第２の液晶層ＢＰ２に用いる混合溶液を示す。

まず、ＪＣ１０４１―ＸＸ、５ＣＢにこれら２種類の液晶より高い融点を有するＨＡ５６０７ＸＸ（チッソ）を混合した。高い融点を有する液晶を混合することにより、使用温度として想定される２５℃（第１の液晶層ＢＰ１ではブルー相を示す）において、第２の液晶層ＢＰ２ではカイラルネマチック相が発現した。液晶の混合比（ＪＣ１０４１―ＸＸ／５ＣＢ／ＨＡ５６０７ＸＸ）は３０／３０／４０（ｍｏｌ％）である。また、カイラル剤は、第１の液晶層ＢＰ１のブルー相液晶に含まれるカイラル剤とは逆方向になる捩れを誘起するビナフチル誘導体の化学式（１）を用い、４．０（ｍｏｌ％）添加した。第１の液晶層ＢＰ１と第２の液晶層ＢＰ２のカイラル剤の添加量を揃えることにより、カイラルピッチの等しい液晶層が得られる。化学式（１）のカイラル剤は温度が高くなるにつれ、カイラルピッチが長くなるカイラル剤である。そこで、カイラルピッチの温度依存性を小さくするため、温度が高くなるに従いカイラルピッチが短くなるカイラル剤をさらに別に添加してもよい。第６の実施形態同様、第１の基板ＳＵＢ１および第２の基板ＳＵＢ２上に、それぞれ第１の液晶層ＢＰ１、第２の液晶層ＢＰ２を、補助基板を用いて作製し、剥離後、分離層を介して貼り付けた。分離層は２．５μｍのＰＥＴフィルム（東レ社製）をラミネートした。第２の液晶層ＢＰ２の層厚は第１の液晶層ＢＰ１と同等である必要はなく、透過率や駆動電圧の影響を考慮すると薄膜である方が好ましい。本実施形態では、第１の液晶層ＢＰ１層を１３μｍ、第２の液晶層ＢＰ２を５μｍとし、第２の液晶層ＢＰ２を第一の液晶層ＢＰ１よりも薄くした。

なお、第２の液晶層ＢＰ２としては、積層する液晶層は旋光性を解消するためのパラメータ制御の簡易性の観点からであれば、第２の液晶層ＢＰ２に封入される液晶をブルー相液晶として、第２の液晶層ＢＰ２が逆旋光性を有するようにするのがよい。また作製プロセスの簡易化の観点からであれば、第１２の実施形態のように、第２の液晶層ＢＰ２に含まれる液晶をカイラルネマチック相を示す液晶とし、第２の液晶層ＢＰ２が逆旋光性を有するようにするのがよい。同様に、作製プロセスの簡易化の観点から、第２の液晶層ＢＰ２に含まれる液晶を高分子分散液晶などにして、第２の液晶層ＢＰ２を液晶配向が捩れた液晶層にしてもよい。

なお、例えば第１の実施形態では、高分子で安定化されたブルー相液晶層は、混合液晶中にモノマーを添加して作製するが、高分子などを用いて鋳型を形成し、液晶性化合物とカイラル剤から成る混合液晶を鋳型に流しこんで作製してもよい。鋳型となる高分子は、たとえば特定の分子を物理吸着するもので、特定のカイラル剤を選択的に吸着するものでもよい。混合液晶がそれぞれ流し込まれた２つの鋳型を貼り合わせることにより相分離された第一の液晶層ＢＰ１と第２の液晶層ＢＰ２を形成してもよいし、貼りあわされた基板内に鋳型を形成し混合液晶を流し込むことで、液晶層を形成してもよい。また、高分子鎖を形成する手段として、これらの方法に限られるものではなく、格子サイズを自由に設定できるブロック共重合体を形成してもよい。

なお、上記の各実施形態では、直線偏光板である偏光板ＰＬ１および偏光板ＰＬ２の透過軸をクロスニコルに配置しているが、直交からずらして配置するようにしてもよい。また、第１の液晶層ＢＰ１および第２の液晶層ＢＰ２が示す旋光性に応じて、偏光板ＰＬ１およびＰＬ２の透過軸の方向を調整してよい。

なお、上記の各実施形態では、偏光板ＰＬ１および偏光板ＰＬ２を直線偏光板としているが、これらを円偏光板としても良い。円偏光板は、一般に、４分の１波長板と直線偏光板の２つを組み合わせたものであるが、上記の直線偏光板の場合と同様に、例えば観察者側に位置する偏光板ＰＬ２の遅相軸や透過軸を適宜調整しても良い。また、円偏光板を用いる場合には、広帯域円偏光板を用いるようにしてもよい。

なお、上記の各実施形態では、ポジ型の液晶を用いたため、電極構造は、第１の基板ＳＵＢ１の面内方向の電界である横電界を、第１の液晶層ＢＰ１に実効的に印加できる構造としている。しかし、ネガ型の液晶を用いた場合には、面内垂直方向（縦方向）の電界を第１の液晶層ＢＰ１に印加することで、透過率の制御が可能となる。ネガ型の液晶を用いる場合の電極の構造は、ベタ電極などネマチック液晶におけるＶＡ方式の電極構造を有してもよい。

なお、第１０の実施形態および第１１の実施形態以外の各実施形態では、バックライト１５に白色光源を用いているが、複数の単色光源を周期的に発光させるフィールドシーケンシャル方式のバックライト１５を用いてもよい。この時、液晶層に本発明の構造を有することを特徴とするほかは、液晶表示パネル１１は、一般的に用いられるフィールドシーケンシャル駆動をさせてもよい。

ＢＰ１ 第１の液晶層、ＢＰ２ 第２の液晶層、ＢＰ２ａ 第１封止領域、ＢＰ２ｂ 第２封止領域、ＳＵＢ１，ＳＵＢ２，ＳＵＢ３ 基板、１０１，２０１，３０１ ガラス基板、１０２、３０２ 絶縁層、１０３，２０３，３０３ ＴＦＴ素子の半導体層、１０４，２０４，３０４ 絶縁層、１０５，２０５，３０５ 絶縁層、１０６，２０６ オーバーコート層、１０７，２０７ ブラックマトリクス、１０８Ｒ，２０８Ｇ カラーフィルタ、ＰＬ１，ＰＬ２ 偏光板、ＥＦＬ 電界（電気力線）、ＴＦＴ 薄膜トランジスタ、ＧＬ 走査信号線（配線電極）、ＤＬ 映像信号線、ＰＸ 画素電極、ＣＴ１，ＣＴ２ 共通電極、ＣＬ 共通化配線、ＳＥ シール材、１ 液晶表示装置、１１ 液晶表示パネル、１２ 映像信号線駆動回路、１３ 走査線駆動回路、１４ 制御回路、１５ バックライト。

Claims (10)

1. 第１の基板および第２の基板と、
   前記第１の基板の前記第２の基板に対して反対側に配置される第１の偏光板と、
   前記第２の基板の前記第１の基板に対して反対側に配置される第２の偏光板と、
   前記第１の基板および前記第２の基板の間に配置されて、ブルー相液晶が封入された第１の液晶層と、
   前記第１の基板及び前記第２の基板の間において前記第１の液晶層よりも前記第２の基板の側に配置される第２の液晶層と、
   前記第１の基板の面内方向成分を有する電界を前記第１の液晶層に印加する電極群と、を有し、
   前記第２の液晶層は、前記第１の液晶層が示す旋光性とは逆方向の旋光性を示す、
   ことを特徴とする液晶表示装置。
2. 請求項１に記載された液晶表示装置において、
   前記第１の液晶層は、ブラッグ回折波長が３８０ｎｍ以下となる、
   ことを特徴とする液晶表示装置。
3. 請求項１乃至２のいずれかに記載された液晶表示装置において、
   前記第２の液晶層には、ブルー相液晶が封入される、
   ことを特徴とする液晶表示装置。
4. 請求項１乃至２のいずれかに記載された液晶表示装置において、
   前記第２の液晶層には、カイラルネマチック相を示す液晶が封入される、
   ことを特徴とする液晶表示装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載された液晶表示装置において、
   前記液晶表示装置は、前記第１の基板と前記第２の基板の間に第３の基板をさらに有し、
   前記第１の液晶層は、前記第１の基板と前記第３の基板の間に配置され
   前記第２の液晶層は、前記第２の基板と前記第３の基板の間に配置される、
   ことを特徴とする液晶表示装置。
6. 請求項１乃至４のいずれかに記載された液晶表示装置において、
   前記第１の液晶層及び前記第２の液晶層は、互いに接触する界面を有して配置される、
   ことを特徴とする液晶表示装置。
7. 請求項１乃至４のいずれかに記載された液晶表示装置において、
   前記第１の液晶層及び前記第２の液晶層は、分離膜によって互いに分離されて配置される、
   ことを特徴とする液晶表示装置。
8. 請求項３に記載された液晶表示装置において、
   前記第２の液晶層は、
   ブルー相を示し、かつ、互いに異なるブラッグ回折波長を可視波長領域において示す第１液晶材料と第２液晶材料とを、含み
   前記第１液晶材料と前記第２液晶材料は、前記第２の基板に平行な方向に別々に分けられる、
   ことを特徴とする液晶表示装置。
9. 請求項１乃至８のいずれかに記載された液晶表示装置において、
   前記電極群は、第１の電極と、第２の電極とを含み、
   少なくとも第１の電極は、櫛歯状に形成された電極であって、
   前記第１の電極と前記第２の電極により、前記第１の基板の面内方向成分を有する電界が前記第１の液晶層に印加される、
   ことを特徴とする液晶表示装置。
10. 請求項１乃至９のいずれかに記載された液晶表示装置において、
    前記液晶表示装置は、
    前記第１の基板の前記第１の液晶層に対して反対側に配置されるバックライトと、
    前記第２の基板の前記第２の液晶層に対して反対側に配置されるカラーフィルタと、をさらに有する、
    ことを特徴とする液晶表示装置。

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