JPH0743707A - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液晶表示装置においてカラーフィルターを用
いないで、明るいカラー表示を可能とする。 【構成】 偏光子１５、第１の光学位相補償部材１３、
第２の光学位相補償部材１４および液晶層１７を介して
出射する光が楕円偏光となって特定の色を呈する。この
とき、液晶層１７に印加される電界を調整することによ
り、出射光の色相を制御できるので、この出射光の色相
を２種類以上絵素に合わせて形成することにより、カラ
ーフィルターを用いなくても多色表示できることとな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置に関し、
さらに詳しくはワードプロセッサ、ノート型パソコンな
どのＯＡ（オフィスオートメーション）機器や、各種映
像機器およびゲームなどに好適に使用されるカラーフィ
ルターを用いないカラー液晶表示装置及びその製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ワードプロッセやラップトップ型
パソコンあるいはポケットテレビと称される携帯型テレ
ビジョン受信機などへの液晶表示装置の応用が急速に進
展している。

【０００３】従来から、液晶表示装置にはＴＮ（ツイス
テッドネマティック）方式並びにＳＴＮ（スーパーツイ
ステッドネマティック）方式が用いられている。前者の
ＴＮモードは、一組の偏光子の間に液晶表示素子を配置
し、この液晶表示素子の光学的性質、すなわち電圧無印
加時の旋光特性と、電圧印加時の偏光解消特性とを利用
してモノクロ（白黒）表示を行うものである。

【０００４】一方、後者のＳＴＮモードは、上記ＴＮモ
ードと類似の液晶表示構造であり、ワードプロセッサ用
ディスプレイとして広く使用され、液晶分子のねじれ角
を１８０〜２７０度に設定される。このＳＴＮモードの
特徴は、液晶分子のねじれ角の９０度以上の増大化と、
偏光子設定角度の最適化とによって、電圧印加に伴う急
激な分子配向変形を液晶の複屈折変化に反映させ、鋭い
しきい値を有する電気光学特性を実現するものである。
したがって、単純マトリックス駆動に適する。一方、こ
のＳＴＮモードの短所としては、液晶の複屈折によって
表示の背景色として、黄緑や濃紺の色付きを呈すること
である。この改善策として、表示用ＳＴＮパネルに光学
位相補償用パネルやポリカーボネイトなどの高分子で形
成される位相差板を重ね合わせることによって色補償を
行い、白黒表示を可能とする液晶表示素子が提案されて
いる。現在、この液晶表示素子構造のものが、いわゆる
ペーパーホワイトＬＣＤとして市場に出回っている。

【０００５】さらに、カラー表示に関しては、上記白黒
表示の可能なＴＮモードあるいは色補償を行ったＳＴＮ
モードの液晶表示素子の画素毎に、例えば赤色、青色、
緑色の各マイクロカラーフィルターを設け、光スイッチ
ング特性を利用し、加色混合によってマルチカラー表示
あるいはフルカラー表示を行う。かかるカラー表示を行
う液晶表示装置としては、現在、アクティブマトリック
ス駆動や単純マトリックス駆動を適用した携帯可能な、
いわゆるポケット液晶テレビのディスプレイやラップト
ップ型のコンピューターに採用されている。

【０００６】また、ＳＴＮモードの液晶表示装置におけ
るカラー化方式としては、ＤＳＴＮ方式の補償用パネル
に電圧を印加し、補償条件をコントロールすることによ
りマルチカラー表示を行う方法も提案されている（ＪＡ
ＰＡＮ ＤＩＳＰＬＡＹ’８９ ｐ．３００）。

【０００７】その他のカラー表示方法としては、干渉色
方式による、いわゆるＥＣＢ（electrically controlle
d birefringence）モード、ＤＡＰ（deformation of ve
rtical aligned phase）モード、ＨＡＮ（hybrid-align
ed nematic）モードと呼ばれているもので、液晶分子の
もつ複屈折性を利用している。これらのモードの液晶表
示装置は、基板に対して特定方向に配列をさせたネマテ
ィック液晶からなる液晶層を有する液晶セルの両側に偏
光子を配置した構造となっている。かかる液晶層に電圧
を印加すると、初期の分子配列が変化して屈折率異方性
が変化するため、透過する光の色が変化してカラー表示
が可能となる。

【０００８】なお、ＴＮ、ＳＴＮ、ＥＣＢ、ＤＡＰ、Ｈ
ＡＮの各表示モードの詳細な動作原理は、日本学術振興
会第１４２委員会編、「液晶デバイスハンドブック」１
９８９Ｐ．３２９〜３５２に記載されており、周知の技
術である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記ＴＮ、
ＳＴＮモードの液晶表示装置においては、上述したよう
にカラー表示を行うためにはカラーフィルターを用いる
必要があるため、以下の問題があった。例えば、３色の
カラーフィルターを用いた場合、少なくとも可視光領域
の２／３の光が吸収され、加えて、液晶セルに添設した
偏光子によって約半分の光が吸収され、結局パネル全体
の反射率が１５％以下となり非常に暗い表示になってし
まうという問題があった。

【００１０】また、ＥＣＢ、ＤＡＰ等の干渉色を利用し
たカラー液晶表示装置では、電圧によって表示色を変え
ることができるが、印加電圧の電圧範囲が非常に狭く、
僅かな電圧変化でも色相に変化を与えることになる。さ
らに、表示の色数も限られていた。

【００１１】本発明は、このような従来技術の課題を解
消すべくなされたものであり、カラーフィルターを用い
ないで、明るいカラー表示が可能な表示品位の高い液晶
表示装置及びその製造方法を提供することを目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、一対の基板の間に液晶層が封入された液晶セルに対
し、少なくとも１枚の偏光子が該液晶セルの外側に設け
られる液晶表示装置であって、該偏光子と該液晶セルの
間に位置する基板が光学位相補償機能を有する部材を具
備し、該光学位相補償機能を有する部材がそのリターデ
ーション△ｎ2ｄ2（△ｎ2；基板の光学異方性、ｄ2；基
板の膜厚）を少なくとも２種類以上として絵素に合わせ
て配置され、該光学位相補償機能を有する部材のリター
デーション△ｎ2ｄ2と該液晶層のリターデーション△ｎ
1ｄ1（△ｎ1；液晶層の光学異方性、ｄ1；液晶層の膜
厚）とに基づいて、出射される光の色が特定種類の色を
発生するように選ばれる構成となっているので、そのこ
とにより上記目的が達成される。

【００１３】この液晶表示装置において、一対の基板の
少なくとも一方に接する液晶分子が、ほぼ水平配向ある
いはほぼ垂直配向となっており、かつ前記液晶セル内に
おけるツイスト角が０度以上３００度以下である構成と
することができる。

【００１４】また、液晶セルのリターデーション△ｎ1
ｄ1は、１．０μｍ以下の範囲にすることが好ましい。

【００１５】また、偏光子が１つであり、表示側とは反
対側の基板に光反射機能を有する反射膜が形成されてい
る構成とすることができる。その反射膜が形成された面
は、液晶層側に面するようにする。その反射膜は、該反
射膜の形成された基板とは反対側の基板上に形成された
電極に対向する電極としても機能する。

【００１６】本発明の液晶表示装置の製造方法は、一対
の基板の間に液晶層が封入された液晶セルに対し、少な
くとも１枚の偏光子が該液晶セルの外側に設けられ、か
つ該偏光子と該液晶セルの間に位置する基板が光学位相
補償機能を有する部材を具備し、該光学位相補償機能を
有する部材がそのリターデーション△ｎ2ｄ2（△ｎ2；
基板の光学異方性、ｄ2；基板の膜厚）を少なくとも２
種類以上として絵素に合わせて配置され、該光学位相補
償機能を有する部材のリターデーション△ｎ2ｄ2と該液
晶層のリターデーション△ｎ1ｄ1（△ｎ1；液晶層の光
学異方性、ｄ1；液晶層の膜厚）とに基づいて、出射さ
れる光の色が特定種類の色を発生するように選ばれる液
晶表示装置において、該光学位相補償機能を有する部材
のリターデーション△ｎ2ｄ2を絵素に合わせて少なくと
も２種類以上形成する際、斜め蒸着法を用いるかまたは
フォトプロセスを用いてパターニングする。

【００１７】

【作用】以下、本発明の液晶表示素子の表示原理を一例
を挙げて説明する。

【００１８】例えば、屈折率異方性△ｎ1を持つ液晶を
用いたセル厚ｄ1のホモジニアスセルと光学位相補償部
材（屈折率異方性△ｎ2、厚さｄ2）を２枚の偏光子中に
液晶分子と光学位相補償部材の遅相軸が直交するように
配置する。ここで、偏光子を通過した直線偏光が、光学
位相補償部材と液晶層とを通過すると、その位相差δは
次式のように表される。

【００１９】

【数１】

【００２０】ここで、λは波長、△ｎ1ｄ1は液晶層にリ
ターデーション、△ｎ2ｄ2は光学位相補償板のリターデ
ーション、△ｎ1、△ｎ2はそれぞれの屈折率、ｄ1、ｄ2
はそれぞれの厚さを示す。

【００２１】この場合において、液晶分子のダイレクタ
ー（長軸の向かっている方向）と偏光子の偏光軸とのな
す角度を４５度に設定し、２枚の偏光子の偏光軸がお互
いに直交したとき透過光強度Ｉ⊥は、

【００２２】

【数２】

【００２３】と表される。

【００２４】このことより、白色の単色光を用いた場
合、透過光強度は、リターデーションに依存し様々な色
相を呈することが判る。液晶セルに電圧を印加した場
合、セル中の実効的な屈折率異方性は液晶分子配列とと
もに変化する。

【００２５】一方、２枚の偏光子の偏光軸がお互いに平
行である時透過光強度Ｉ‖は、

【００２６】

【数３】

【００２７】と表される。

【００２８】上記式２と式３とより、直交ニコルの時の
表示色と平行ニコルのときの表示色とは、お互いに補色
の関係にあることが判る。

【００２９】また、セルの後方の偏光子を反射板に置き
換え、反射型の液晶セルの構成にしたときの反射光強度
Ｒは次式のようになる。

【００３０】

【数４】

【００３１】なお、この４式において反射板は完全反射
すると仮定した。例として△ｎ1ｄ1−△ｎ2ｄ2の値が３
３０ｎｍ ３６０ｎｍ、４７０ｎｍ、５３０ｎｍの時の
反射光強度Ｒの波長依存性を式４に代入して求めた。そ
の結果を、図１２、図１３、図１４、図１５にそれぞれ
示す。ただし、この場合には、△ｎ1ｄ1−△ｎ2ｄ2の値
が波長に依存しないと仮定している。

【００３２】図１２乃至図１５から理解されるように、
３３０ｎｍの時には赤色、３６０ｎｍの時には紫色、４
７０の時には青色、５３０ｎｍの時には緑色を呈するこ
とが判る。このように光源に白色光を用いた場合、透過
型と同じ原理により反射光強度はリターデーションに依
存し、そのため様々な色相を呈することが分かる。電圧
を印加すると液晶層のリターデーションが変化するの
で、反射光の色は電圧により制御することができる。

【００３３】１つの表示絵素における上記式１の位相差
の異なる領域を２つあるいは３つのドットに分割し、上
述した式２〜４の表示原理による干渉表示色を加法混色
することにより、より多くの表示色を呈するようにする
ことが出来る。

【００３４】

【実施例】以下に本発明の実施例を具体的に説明する。

【００３５】（実施例１）図１は実施例１に係る液晶表
示装置を示す断面図であり、図２は上部基板の平面図で
あり、図３は下部基板の平面図である。この液晶表示装
置は、液晶層１７を間に挟んで対向配設された１対の下
部基板８、上部基板１６を有する。上部基板１６は、ガ
ラス基板２上に後述する合成樹脂材料から成る大突起４
および小突起５がそれぞれ多数形成されている。図３に
示すように、大突起４および小突起５の底部における直
径Ｄ１、Ｄ２は、それぞれ１例として１０μｍおよび５
μｍに定められ、これらの間隔Ｄ３は例としてすくなく
とも２μｍ以上に定められる。これらの突起４、５を被
覆し、突起４、５の間の凹所を埋めて平坦化膜６が形成
され、この平坦化膜６の上にはアルミニウム、ニッケ
ル、クロム、銀または金などの金属材料からなる反射膜
７が形成されている。この反射膜７は、反射用絵素電極
を兼ねており、図３に示す用に図３左右方向に長手の帯
状に複数列に形成される。上述したガラス基板２上の突
起４、５、平坦化膜６及び反射膜７が、光反射部材であ
る反射板を構成する。前記反射膜７の上には、配向膜９
が形成されている。

【００３６】上部基板１６は、前記ガラス基板２と対向
するガラス基板３の液晶層１７側の表面に、前記反射膜
７の長手方向と直交する方向に長手の帯状であって、Ｉ
ＴＯ（インジウムスズ酸化物）などからなる透明電極１
０が複数列にわたって形成されている。この透明電極１
０が形成されたガラス基板３を被覆して配向膜１１が形
成されている。ガラス基板３の液晶層１７とは反対側の
表面には、図１に示すようにガラス基板３の上に第１の
光学位相補償部材１３と第２の光学位相補償部材１４と
が形成されている。これら第１の光学位相補償部材１３
と第２の光学位相補償部材１４とにより、図２に示すよ
うに、少なくとも２種類以上でリターデーションの異な
る領域Ａと領域Ｂとが形成されている。また、領域Ａと
領域Ｂとは絵素に合わせて規則正しく繰り返された配置
となっている。その個々の大きさは絵素電極、即ち反射
膜７に対応しており、１例としてストライプ状の領域Ａ
と領域Ｂの一部が１絵素に存在するように配置した。な
お、１絵素としては、図２に破線にて示す部分が相当す
る。更に、かかる状態の上部基板１６の上に、偏光子１
５が設けられている。

【００３７】上述した相互に対抗するガラス基板２、３
の周辺部は、後述するシール剤１２で封止されており、
配向膜９、１１の間に封入された液晶層１７としては、
例としてメルク社製の商品名ＺＬＩ４４２７が使用され
ている。このように構成された本実施例の液晶表示装置
では、マルチプレックス駆動される。

【００３８】図４は、図１に示す上部基板１６の製造方
法を説明する断面図である。

【００３９】ガラス基板３として、図４（ａ）に示すよ
うに、本実施例では厚さｔ１が１．１ｍｍのコーニング
社製のガラス基板（商品名７０５９）を用いた。このガ
ラス基板３上に、感光性材料（東京応化社製、商品名Ｏ
ＦＰＲ８００など）を５００ｒ．ｐ．ｍ〜３０００ｒ．
ｐ．ｍでスピンコートし、樹脂層４１を形成する。本実
施例では、２５００ｒ．ｐ．ｍで３０秒間スピンコート
し、厚さｔ６、例として厚さ１．５μｍの樹脂膜４１を
形成する。

【００４０】次に、樹脂膜４１が成膜された基板を９０
℃の雰囲気中で３０分間焼成し、その後、図４（ｂ）に
示すように、後述する絵素の大きさに対応するストライ
プ状のパターンが多数形成されたフォトマスク４２を樹
脂膜４１の上に配置して露光する。続いて、例として東
京応化社製、商品名 ＮＭＤ−３の２．３８％溶液から
なる現像液で現像を行い、図４（ｃ）に示すようにガラ
ス基板３の表面に、ストライプ状の樹脂層（レジスト
膜）４１’を形成する。前記フォトマスク４２は、幅ａ
１の透光部と幅ａ２の遮光部とを有し、その透光部が図
２の配列状態となった領域Ａを形成するためのものであ
り、遮光部が領域Ｂを形成するためのものである。な
お、フォトマスク４２のパターンは絵素の大きさにより
変化させるようにするのがよく、これに限定されるもの
でない。本実施例では、幅ａ１と幅ａ２はいずれも１５
０μｍと設定したが、これに限定されない。

【００４１】次に、図４（ｄ）に示すように、樹脂層４
１’の上に斜め方向から蒸着を行う。本実施例では、”
光学第１９巻、ｐ９３”に記載の方法にしたがい、一例
として酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）を、以下に示す表１に
示す条件で斜め蒸着した。なお、本実施例では酸化タン
タルＴａ2Ｏ5を蒸着したが、酸化すず、酸化セリウム、
酸化ジルコニウム、酸化ビスマス、酸化チタン、酸化シ
リコンまたは酸化モリブデン等の酸化物を使用してもよ
い。

【００４２】

【表１】

【００４３】次に、図４（ｅ）に示すように、レジスト
膜としての樹脂層４１’を剥離し、第１の光学位相補償
部材１３をストライプ状に形成した。この形成には、い
わゆるリフトオフ法を用いた。

【００４４】次に、図４（ｆ）に示すように、その上に
ポリカーボネイト製の延伸フィルムからなる、光学位相
補償板として機能する第２の光学位相補償部材１４を設
け、さらにその上に、例として単体透過率が４８％の偏
光子１５を配置する。このようにして上部基板１６が作
成される。

【００４５】図５は、図１に示す下部基板８の製造行程
を説明する断面図である。

【００４６】ガラス基板２としては、図５（ａ）に示す
ように、本実施例では厚さｔ１が、例えば１．１ｍｍで
あるガラス基板（コーニング社製、商品名７０５９）を
用いた。このガラス基板２上に、例として東京応化社
製、商品名ＯＦＰＲ８００などの感光性材料を、５００
ｒ．ｐ．ｍ〜３０００ｒ．ｐ．ｍでスピンコートし、樹
脂層２１を形成する。本実施例では、２５００ｒ．ｐ．
ｍで３０秒間スピンコートし、厚さｔ２が、例えば１．
５μｍの樹脂膜２１を形成する。

【００４７】次に、樹脂膜２１が成膜された基板を９０
度の雰囲気中で３０分焼成し、続いて図５（ｂ）に示す
ように、後述する大小２種類の円形のパターンが多数形
成されたフォトマスク２２を配置して露光する。その
後、例として東京応化社製、商品名 ＮＭＤ−３の２．
３８％溶液からなる現像液で現像を行い、図５（ｃ）に
示すようにガラス基板２の表面に、高さの異なる大突起
２３および小突起２４を形成した。この高さの異なる大
突起２３および小突起２４は、露光時間と現像時間を制
御することにより実現できる。なお、前記フォトマスク
２２は、図３に示す大突起４および小突起５の配列状態
が得られる円形の遮光部をランダムに配置された構成で
あり、大突起４を形成するための遮光部の直径Ｄ１は、
例えば１０μｍとなし、小突起５を形成するための遮光
部の直径Ｄ２は、例えば５μｍと、また各円の間隔Ｄ３
は少なくとも２μｍ以上となるように選ばれる。

【００４８】次に、大突起２３および小突起２４が形成
されたガラス基板２を２００度で１時間加熱し、図５
（ｄ）に示すように突起２３、２４の頂部を若干程度溶
融して円弧状にし、大突起４および小突起５を形成し
た。

【００４９】次に、この状態のガラス基板２上に、図５
（ｅ）に示すように、前記感光性樹脂材料と同一の材料
を１０００ｒ．ｐ．ｍ〜３０００ｒ．ｐ．ｍでスピンコ
ートする。本実施例では好適な２０００ｒ．ｐ．ｍでス
ピンコートする。これにより、平坦化膜６が、各突起２
３、２４の間の凹所を埋め、表面の比較的穏やかであり
かつ滑らかな曲面状をしている状態に形成される。本実
施例では前記感光性樹脂材料と同一の樹脂を塗布した
が、異なる種類のものでもかまわない。なお、平坦化膜
６の表面に大突起４により形成された、なめらかな大突
起の厚みｔ４は０．７μｍであり、小突起５により形成
された、なめらかな小突起の厚みｔ５は０．５μｍであ
った。

【００５０】次に、平坦化膜６の上に、アルミニウム、
ニッケル、クロム、銀または金などの金属薄膜を膜厚ｔ
３、例えば０．０１〜１．０μｍ程度に形成する。本実
施例ではアルミニウムをスパッタリングして、反射膜７
を形成する。なお、上述したように、反射膜７の下に大
突起４および小突起５を形成するのは、以下の理由によ
る。即ち、大突起４および小突起５を平面的にランダム
に配置し、さらに突起４、５の高さを変えるようにした
場合には、反射膜７の表面を平坦部が無い状態にでき、
これにより反射膜７にて反射された光が干渉して干渉色
が発生するのを防止することが可能となり、良好な白色
面にできるからである。なお、フォトマスク２２のパタ
ーンはこれに限定されるものでない。

【００５１】以上のようにして作製された上部基板１６
と下部基板８に対し、以下の処理を行う。まず、上部基
板１６および下部基板８の各々の上に、ポリイミド樹脂
膜からなる配向膜９および１１を形成し、２２０度で１
時間焼成する。本実施例では、日産化学社製、商品名サ
ンエバー１５０を用いた。

【００５２】次に、液晶層１７の液晶分子を配向させる
ためのラビング処理を行う。これにより最終的な配向膜
９、１１が形成される。

【００５３】次に、上記ガラス基板２、３間を封止する
シール剤１２を、例として直径６μｍのスペーサーを混
入した接着性シール材をスクリーン印刷することによっ
て形成する。

【００５４】このようにして形成された下部基板８と上
部基板１６とを貼り合わせるに際し、ガラス基板２に直
径５．５μｍのスペーサーを散布し、液晶層の膜厚の規
制を行う。続いて、下部基板８と上部基板１６とを対向
し、前記シール材１２で貼り合わせた後、下部基板８と
上部基板１６との間を真空脱気することにより、液晶層
１７を封入する。本実施例では、ガラス基板２、３の間
で２４０度ツイストしたネマティック液晶（例としてメ
ルク社製、商品名ＺＬＩ４４２７）を液晶層１７として
用いた。

【００５５】図６は、このようにして作製された液晶表
示装置における偏光子１５、第１の光学位相補償部材１
３、第２の光学位相補償部材１４及び液晶層１７の光学
的構成を示す図である。すなわち、上部基板１６側にお
ける液晶層１７の液晶分子の配向方向をＲ１とし、これ
に対して偏光子１５の吸収軸あるいは透過軸の軸方向Ｐ
０が反時計回りになす角度をβ、第１の光学位相補償部
材１３の遅相軸の軸方向Ｌ１が反時計回りになす角度を
γ１、第２の光学位相補償部材１４の遅相軸の軸方向Ｌ
２が反時計回りになす角度γ２とする。また、上部基板
１６の液晶分子Ｒ１と下部基板８の液晶分子Ｒ２とのね
じれ角を時計回りを正としてφとする。

【００５６】上部基板１６は、斜め蒸着による第１の光
学位相補償部材１３のリターデーションを［１４０ｎ
ｍ］、光学位相補償板による第２の光学位相補償部材１
４のリターデーションを［５００ｎｍ］として作成し
た。これらの設置角度はβ＝−３０°、γ１＝−７５
°、γ２＝１５°とした。その結果、領域Ａの△ｎｄが
３６０ｎｍ、領域Ｂの△ｎｄが５００ｎｍである、異な
る領域の△ｎｄが作製された。また、前記φを２４０度
にした。

【００５７】図７は、本実施例の液晶表示装置における
電圧−反射率特性を示すグラフである。この図より理解
されるように、上述した構成の液晶表示装置によれば、
領域Ａにおいて良好な青色が呈され、領域Ｂにおいて良
好な黄色を呈する。また、本発明者等の実験によれば、
視差のない良好な青、黄、白、黒の４色表示が実現され
た。更に、２色の組み合わせとしては、他にもマゼンタ
−緑、シアン−赤も組み合わせにおいても良好な表示が
確認された。ただし、この場合には、第１の光学位相補
償部材１３のリターデーションと、第２の光学位相補償
部材１４のリターデーションと、それぞれの設定角度
β、γ１、γ２とを最適化する必要がある。また、リタ
ーデーションの異なる領域を３種類作製し、それぞれＲ
ＧＢの色を呈するように設定すると、マルチカラー表示
できることを確認している。また、光学位相補償部材の
リターデーションの値を変えると様々な色を呈すること
ができる。

【００５８】本実施例の液晶表示装置に関して本発明者
等が実験を行った場合、液晶表示装置の法線方向に対し
て角度３０°だけ傾斜した方向から入射した光に対する
前記法線方向の白色の反射率は約４５％であった。この
ときの反射率を決定するための基準となる部材として、
酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の標準白色板を用いてい
る。

【００５９】なお、上記実施例では液晶層１７に２４０
度ツイストしたセルを用いたが、本発明はこれに限定さ
れず、どのツイスト角の液晶層でも、あるいはツイスト
していない液晶層でも、電界によりリターデーションを
制御できれば、いずれも本発明に適用可能である。

【００６０】また、本実施例では、上部基板１６は図４
に示すように、さきにレジストをパターニングしてから
斜め蒸着したが、全面に蒸着してから通常のフォトリソ
行程を行ってエッチングによりパターニングしても良
い。またこれに限らず、例えば蒸着法のみ、あるいはフ
ィルムのみでも、異なるリターデーションの異なる領域
を形成できれば、本実施例に適用可能である。

【００６１】（実施例２）本実施例は、液晶表示装置が
アクティブマトリックス駆動される場合を示す。

【００６２】本実施例の液晶表示装置は、以下のように
構成される。即ち、実施例１における液晶層１７として
は、メルク社製、商品名：ＺＬＩ２４５９の液晶を用
い、セル厚を５．５μｍとし、そのリターデーションを
６０５ｎｍに設定した。また、実施例１と同じ方法によ
り斜め蒸着による第１の光学位相補償部材１３のリター
デーションを１３０ｎｍに設定した。さらに第２の光学
位相補償部材１４としてポリカーボネイト製の延伸フィ
ルムを使用し、その延伸フィルムのリターデーションを
１３０ｎｍとした。その設置角度は、図６の表示に従
い、β＝４５度、γ１＝−４５°、γ２＝−４５°に設
定した。

【００６３】更に、前記斜め蒸着により形成した第１の
光学位相補償部材１３の遅相軸Ｌ１と、第２の光学位相
補償部材１４の延伸フィルムの遅相軸Ｌ２とを重ねて２
６０ｎｍの領域を形成した。図２における領域Ａがリタ
ーデーション２６０ｎｍの箇所であり、領域Ｂがリター
デーション１３０ｎｍの箇所である。なお、ねじれ角φ
は０度にした。

【００６４】更に、反射膜７には、スイッチング素子と
して用いられる薄膜トランジスタやＭＩＭ（金属−絶縁
膜−金属）構造の非線形素子が接続された構成とした。
その他の構成は、図１と同じにした。また、配向膜９及
び１１は、日本合成ゴム社製商品名：ＡＬ２０６１を用
いて形成したものにラビング処理を施して水平配向とさ
れている。

【００６５】図８は、本実施例２の液晶表示装置におけ
る電圧−反射率特性を示すグラフである。測定は実施例
１と同一の方法でおこなった。また、マゼンタとグリー
ンを呈した時の反射率の波長依存性を現すグラフのそれ
ぞれを図９にしめす。さらに、これのＣＩＥ色度図を図
１０に示した。図１０中の点Ｗ１は白色光源光を示し、
各点ＭとＧはそれぞれマゼンタとグリーンの反射光を示
している。色純度的には実用に支障のないことを確認し
ている。

【００６６】このようにして電圧無印加時に、領域Ａで
マゼンタ色を、領域Ｂで緑色を呈するように１例として
設定することができる。また、このような構成のもと、
印加する電圧により領域Ａと領域Ｂとを組み合わせるこ
とにより、例えば以下の表２に示す表示が可能となる。

【００６７】

【表２】

【００６８】なお、本実施例では、マゼンタとグリーン
の２つの領域に分割したが、これに限らず、黄と青、あ
るいはシアンと赤の組み合わせでもよい。さらに１つの
絵素を３つに分割して、青、赤、緑の３つの領域を形成
すると、より多くの色を呈した反射光が得られることを
確認している。これらの設定は、液晶のリターデーショ
ンと光学位相補償板のリターデーションとを調整するこ
とにより、任意の各色が表示できる。

【００６９】また、本実施例の液晶表示装置において
は、２つの絵素で表示色相を様々に電圧変調できるの
で、従来のＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）カラーフィルター
組み合わせ方式に見られる解像度の低減が少なく、約２
倍程度明るさが向上する。

【００７０】（実施例３）本発明の他の実施例について
説明する。

【００７１】図１１は本実施例に係る液晶表示装置を示
す断面図である。この液晶表示装置は、上記実施例１に
て記載した反射型液晶表示装置の下部基板８に代えて、
ガラス基板２の上に透明電極１０と配向膜９とが形成さ
れた透過基板９１を用いており、また、かかる透過基板
９１の後方に偏光子１５を配置した構成となっている。

【００７２】この液晶表示装置においては、後方（図下
側）に配した偏光子１５の偏光軸を、前方（図上側）に
配した偏光子１５の偏光軸と直交させたときには、実施
例１と同じ色が呈され、２つの偏光子１５の偏光軸を平
行に配置したときには、その補色が呈される。この場合
も、同様の原理によりカラーフィルターを用いなくとも
良好なカラー表示が可能であることを確認している。

【００７３】（実施例４）本発明の更に他の実施例につ
いて説明する。

【００７４】本実施例に係る液晶表示装置においては以
下のような構成とした。即ち、上記実施例１にて記載し
た反射型液晶表示装置の第１の光学位相補償部材１３と
してポリカーボネイト製の延伸フィルムを用い、通常の
フォトプロセスを用いドライエッチングによりパターニ
ングを行った。また、その上に第２の光学位相補償部材
１４としてポリカーボネイト製の延伸フィルムを配置し
た。その他の構成は、実施例１と同じにした。

【００７５】この液晶表示装置においても、同様の原理
によりカラーフィルターを用いなくとも良好なカラー表
示が可能であることを確認している。

【００７６】本実施例ではポリカーボネイト製の延伸フ
ィルムを用いたが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、ポリビニルアルコールＰＶＡあるいはポリメチル
メタアクリレートＰＭＭＡ等の延伸フィルムをパターニ
ングしても使用することができる。

【００７７】また、延伸フィルムに感光性を付与したも
のを用いれば、プロセスを簡略にできるメリットがあ
る。この場合も、同様の原理によりカラーフィルターを
用いなくとも良好なカラー表示が可能であることを確認
している。さらに、上記ドライエッチングのみならずウ
エットエッチングによっても同様のパターニングが可能
であることを確認している。

【００７８】上述した各実施例１〜４においては、液晶
層として基板に対して平行に配向したセルあるいは２４
０度ツイストしたセルを用いたが、本発明はこれに限定
されず、ツイスト角が０〜３００度の間であり、少なく
とも一方の基板がほぼ垂直配向されているセルであって
もよく、例えば誘電率異方性が負のネマチック液晶を用
いた場合には、両方の基板とも垂直配向した液晶セル
等、電界によりリターデーションを制御できる液晶セル
であれば、いずれも本発明に適用可能である。

【００７９】また、液晶層のリターデーションは１．０
μｍ以下であれば本発明に適用可能である。この場合、
視角も広く、色純度も高いことが確認されている。

【００８０】上述した各実施例１から４では第２の光学
位相補償部材１４としてポリカーボネイト製の延伸フィ
ルムを用いたが、本発明はこれに限定されるものではな
く、ポリビニルアルコールＰＶＡあるいはポリメチルメ
タアクリレートＰＭＭＡ等の延伸フィルムも使用するこ
とができる。また、第２の光学位相補償部材１４を斜め
蒸着により形成することもできる。

【００８１】また、上述した各実施例１〜４において
は、光学位相補償部材のリターデーションを２種類とし
ているが、本発明はこれに限らず、光学位相補償部材の
リターデーションを３種類以上としても実施できる。こ
のとき、リターデーションの３種類以上で異なる部分が
１絵素に存在するようにする。或は、リターデーション
の２種類以上で異なる部分の１つ絵素に１つの存在し、
他の部分が他の絵素に存在するように構成してもよい。

【００８２】また、上述した各実施例１から３では第１
の光学位相補償部材１３を液晶セルの外側に形成した
が、セルの内側に第１の光学位相補償部材１３を形成し
ても同様な効果が発揮される。

【００８３】また、上述した各実施例１から４における
ガラス基板２に代えて、例えばシリコン基板のような不
透明基板を使用することができる。このようにした場合
でも、同様な効果が発揮できることが確認されている。
この場合には回路素子を基板上に集積化して形成できる
利点がある。

【００８４】

【発明の効果】以上のように本発明による場合には、偏
光子、光学位相補償部材および液晶層を介して出射する
光が楕円偏光となって特定の色を呈し、また式２〜式４
における（△ｎ1ｄ1−△ｎ2ｄ2）／γを液晶層に印加さ
れる電界で調整することにより、出射光の色相を制御で
きるので、この出射光の色相を２種類以上絵素に合わせ
て形成することにより、カラーフィルターを用いなくて
も多色表示できる。

【００８５】また、特に反射型に適用した場合には、光
反射部材を液晶素子の内部に構成し、視差を解消できる
とともに、高精彩で表示品位の高い反射型カラー液晶表
示装置を実現できる。また、本発明のカラー液晶表示モ
ードを用いれば、反射膜を形成した面が、液晶層側に配
されている構造とすることができるので視差がなくな
り、良好な表示画面が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の液晶表示装置の断面図である。

【図２】上部基板１６の平面図である。

【図３】反射基板８の平面図である。

【図４】実施例１の上基板１６の製造工程を説明する断
面図である。

【図５】実施例１の反射板８の製造工程を説明する断面
図である。

【図６】液晶表示装置の光学的構成を説明する図であ
る。

【図７】実施例１の液晶表示装置の電圧一反射率を説明
するグラフである。

【図８】実施例２の液晶表示装置の電圧一反射率を説明
するグラフである。

【図９】実施例２におけるグリーンとマゼンタを呈した
時の反射光強度の波長依存性を示すグラフである。

【図１０】実施例２におけるグリーンとマゼンタを呈し
た時の色度図である。

【図１１】実施例３の液晶表示装置の断面図である。

【図１２】反射光強度の波長依存性を説明するグラフで
ある。

【図１３】反射光強度の波長依存性を説明するグラフで
ある。

【図１４】反射光強度の波長依存性を説明するグラフで
ある。

【図１５】反射光強度の波長依存性を説明するグラフで
ある。

【符号の説明】

２、３ ガラス基板 ４ 大突起 ５ 小突起 ６ 平滑化膜 ７ 反射膜 ８ 下部基板 ９ 配向膜 １０ 透明電極 １１ 配向膜 １２ シール剤 １３ 第１の光学位相補償部材 １４ 第２の光学位相補償部材 １５ 偏光子 １６ 上部基板 １７ 液晶層 ２１ 樹脂膜 ２２ フォトマスク ２３ 大突起 ２４ 小突起 Ａ 領域 Ｂ 領域 ４１ 樹脂膜 ４１′ 樹脂膜（レジスト膜） ４２ フォトマスク

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の基板の間に液晶層が封入された液
   晶セルに対し、少なくとも１枚の偏光子が該液晶セルの
   外側に設けられる液晶表示装置であって、 該偏光子と該液晶セルの間に位置する基板が光学位相補
   償機能を有する部材を具備し、該光学位相補償機能を有
   する部材がそのリターデーション△ｎ2ｄ2（△ｎ2；基
   板の光学異方性、ｄ2；基板の膜厚）を少なくとも２種
   類以上として絵素に合わせて配置され、該光学位相補償
   機能を有する部材のリターデーション△ｎ2ｄ2と該液晶
   層のリターデーション△ｎ1ｄ1（△ｎ1；液晶層の光学
   異方性、ｄ1；液晶層の膜厚）とに基づいて、出射され
   る光の色が特定種類の色を発生するように選ばれる構成
   となっている液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記一対の基板の少なくとも一方に接す
   る液晶分子が、ほぼ水平配向あるいはほぼ垂直配向とな
   っており、かつ前記液晶セル内におけるツイスト角が０
   度以上３００度以下である請求項１に記載の液晶表示装
   置。
3. 【請求項３】 前記液晶セルのリターデーション△ｎ1
   ｄ1が、１．０μｍ以下の範囲にある請求項１または２
   に記載の液晶表示装置。
4. 【請求項４】 前記偏光子が１つであり、表示側とは反
   対側の基板に光反射機能を有する反射膜が形成されてい
   る請求項１乃至３に記載の液晶表示装置。
5. 【請求項５】 前記反射膜が形成された面が、前記液晶
   層側に面している請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 【請求項６】 前記反射膜が、該反射膜の形成された基
   板とは反対側の基板上に形成された電極に対向する電極
   としても機能する請求項５または６に記載の液晶表示装
   置。
7. 【請求項７】 一対の基板の間に液晶層が封入された液
   晶セルに対し、少なくとも１枚の偏光子が該液晶セルの
   外側に設けられ、かつ、該偏光子と該液晶セルの間に位
   置する基板が光学位相補償機能を有する部材を具備し、
   該光学位相補償機能を有する部材がそのリターデーショ
   ン△ｎ2ｄ2（△ｎ2；基板の光学異方性、ｄ2；基板の膜
   厚）を少なくとも２種類以上として絵素に合わせて配置
   され、該光学位相補償機能を有する部材のリターデーシ
   ョン△ｎ2ｄ2と該液晶層のリターデーション△ｎ1ｄ1
   （△ｎ1；液晶層の光学異方性、ｄ1；液晶層の膜厚）と
   に基づいて、出射される光の色が特定種類の色を発生す
   るように選ばれる液晶表示装置において、 該光学位相補償機能を有する部材のリターデーション△
   ｎ2ｄ2を絵素に合わせて少なくとも２種類以上形成する
   際、斜め蒸着法を用いる液晶表示装置の製造方法。
8. 【請求項８】 一対の基板の間に液晶層が封入された液
   晶セルに対し、少なくとも１枚の偏光子が該液晶セルの
   外側に設けられ、かつ該偏光子と該液晶セルの間に位置
   する基板が光学位相補償機能を有する部材を具備し、該
   光学位相補償機能を有する部材がそのリターデーション
   △ｎ2ｄ2（△ｎ2；基板の光学異方性、ｄ2；基板の膜
   厚）を少なくとも２種類以上として絵素に合わせて配置
   され、該光学位相補償機能を有する部材のリターデーシ
   ョン△ｎ2ｄ2と該液晶層のリターデーション△ｎ1ｄ1
   （△ｎ1；液晶層の光学異方性、ｄ1；液晶層の膜厚）と
   に基づいて、出射される光の色が特定種類の色を発生す
   るように選ばれる液晶表示装置において、 該光学位相補償機能を有する部材のリターデーション△
   ｎ2ｄ2を絵素に合わせて少なくとも２種類以上形成する
   際、フォトプロセスを用いてパターニングする液晶表示
   装置の製造方法。