JPH08313900A - 反射型液晶表示装置 - Google Patents
反射型液晶表示装置Info
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- JPH08313900A JPH08313900A JP7141384A JP14138495A JPH08313900A JP H08313900 A JPH08313900 A JP H08313900A JP 7141384 A JP7141384 A JP 7141384A JP 14138495 A JP14138495 A JP 14138495A JP H08313900 A JPH08313900 A JP H08313900A
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- G02F1/13725—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on guest-host interaction
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 反射型液晶表示装置において、暗表示時の反
射率を低下させ、コントラストを向上させる。 【構成】 ガラス等の絶縁性基板１０上に、高反射率を
有する金属薄膜からなる反射電極２０、ポリイミドなど
からなる配向膜３０を順次積層して成る反射電極基板１
と、ガラス等の透光性絶縁基板８０上に、ランダム配向
したＬＣＰからなる光拡散層７０、ＩＴＯ等の透明導電
性薄膜からなり透明電極６０、ポリイミドなどからなる
配向膜５０を順次積層して成る透光性電極基板２との間
に、液晶に２色性色素を添加したＧＨ液晶層４０を挟む
構成の反射型液晶表示装置において、透明電極の膜厚を
ｔe、屈折率をｎeとしたとき、透明電極の膜厚ｔeが、
λ＝５５０ｎｍに対して、ｔｅ＝｛（２ｍ＋１）λ／
４｝／ｎｅ±１０［ｎｍ］（ｍ＝0,1,2,…）の関係を満
たすように形成する。
射率を低下させ、コントラストを向上させる。 【構成】 ガラス等の絶縁性基板１０上に、高反射率を
有する金属薄膜からなる反射電極２０、ポリイミドなど
からなる配向膜３０を順次積層して成る反射電極基板１
と、ガラス等の透光性絶縁基板８０上に、ランダム配向
したＬＣＰからなる光拡散層７０、ＩＴＯ等の透明導電
性薄膜からなり透明電極６０、ポリイミドなどからなる
配向膜５０を順次積層して成る透光性電極基板２との間
に、液晶に２色性色素を添加したＧＨ液晶層４０を挟む
構成の反射型液晶表示装置において、透明電極の膜厚を
ｔe、屈折率をｎeとしたとき、透明電極の膜厚ｔeが、
λ＝５５０ｎｍに対して、ｔｅ＝｛（２ｍ＋１）λ／
４｝／ｎｅ±１０［ｎｍ］（ｍ＝0,1,2,…）の関係を満
たすように形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は液晶を用いて画像の表示
を行う液晶表示装置に係り、特に、偏光板を用いること
なく、外光を反射させることにより明るい表示を行うこ
とができる反射型液晶表示装置に関する。
を行う液晶表示装置に係り、特に、偏光板を用いること
なく、外光を反射させることにより明るい表示を行うこ
とができる反射型液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶を用いて画像の表示を行う液晶表示
装置としては、外部からの入射光を反射させて表示を行
う反射型液晶表示装置がある。この反射型液晶表示装置
は、バックライトが不要であり、消費電力が少なく、か
つ薄型、軽量であるため、ラップトップコンピュ−タ等
の携帯情報機器の表示装置として広く用いられている。
従来の反射型液晶表示装置には、２枚の偏光板の間に液
晶を挟み液晶の複屈折を利用して表示を行うツイストネ
マチック方式やス−パ−ツイストネマチック方式が採用
されている。これらの方式では、明（白）表示時におい
て、偏光板により外光の少なくとも５０％が吸収される
ため、表示が暗く視認性が悪いという問題があった。
装置としては、外部からの入射光を反射させて表示を行
う反射型液晶表示装置がある。この反射型液晶表示装置
は、バックライトが不要であり、消費電力が少なく、か
つ薄型、軽量であるため、ラップトップコンピュ−タ等
の携帯情報機器の表示装置として広く用いられている。
従来の反射型液晶表示装置には、２枚の偏光板の間に液
晶を挟み液晶の複屈折を利用して表示を行うツイストネ
マチック方式やス−パ−ツイストネマチック方式が採用
されている。これらの方式では、明（白）表示時におい
て、偏光板により外光の少なくとも５０％が吸収される
ため、表示が暗く視認性が悪いという問題があった。
【０００３】このような問題に対して、偏光板を用いな
い明るい表示方式として、コレステリック液晶よりなる
ホストに２色性色素を添加し、ネマチック−コレステリ
ック相転移現象を利用したPhase Change Guest Host 方
式（J.Appl.Phys,Vol.45,p4718参照、以下ＰＣＧＨ方式
と略称する）や、２色性色素の吸収異方性と、１／４波
長（λ／４）の位相差を持つ位相差板とを利用する表示
方式（SID 77 DIGESTp96参照、以下、λ／４ＧＨ方式と
略称する）のように、液晶（ホスト）に２色性色素（ゲ
スト）を添加し、その吸収異方性を利用して表示するゲ
スト−ホスト（以下ＧＨと略称する）方式が提案されて
いる。
い明るい表示方式として、コレステリック液晶よりなる
ホストに２色性色素を添加し、ネマチック−コレステリ
ック相転移現象を利用したPhase Change Guest Host 方
式（J.Appl.Phys,Vol.45,p4718参照、以下ＰＣＧＨ方式
と略称する）や、２色性色素の吸収異方性と、１／４波
長（λ／４）の位相差を持つ位相差板とを利用する表示
方式（SID 77 DIGESTp96参照、以下、λ／４ＧＨ方式と
略称する）のように、液晶（ホスト）に２色性色素（ゲ
スト）を添加し、その吸収異方性を利用して表示するゲ
スト−ホスト（以下ＧＨと略称する）方式が提案されて
いる。
【０００４】これらの表示方式に基づく反射型液晶表示
装置は、少なくとも電極を有する２枚の支持板間にゲス
ト−ホスト液晶層（以下、ＧＨ液晶層と略称する）を挟
んだ液晶セルと、ＧＨ液晶層を通過した光を反射させる
反射板とから構成される。液晶セルの外側に反射板を配
置した場合、明表示画素を通過して反射板で反射された
光が暗表示画素に入射する現象（画素間ストロ−ク）が
生じてコントラストが低下する。そこで、このコントラ
スト低下や、像のだぶりを防止する目的から、片方の電
極が反射板を兼ねた反射電極とすることにより、液晶セ
ル内に反射板（反射電極）を配置して成る構成が好まし
い。しかし、反射電極が鏡面性を示すと、明表示時に周
囲の情報が表示に映り込み視認性が著しく低下するとい
う問題が生じる。
装置は、少なくとも電極を有する２枚の支持板間にゲス
ト−ホスト液晶層（以下、ＧＨ液晶層と略称する）を挟
んだ液晶セルと、ＧＨ液晶層を通過した光を反射させる
反射板とから構成される。液晶セルの外側に反射板を配
置した場合、明表示画素を通過して反射板で反射された
光が暗表示画素に入射する現象（画素間ストロ−ク）が
生じてコントラストが低下する。そこで、このコントラ
スト低下や、像のだぶりを防止する目的から、片方の電
極が反射板を兼ねた反射電極とすることにより、液晶セ
ル内に反射板（反射電極）を配置して成る構成が好まし
い。しかし、反射電極が鏡面性を示すと、明表示時に周
囲の情報が表示に映り込み視認性が著しく低下するとい
う問題が生じる。
【０００５】上記問題点を解決するため、図５に示すよ
うに、鏡面性の反射電極と、ＧＨ液晶層に対して反射電
極と反対側に配置した光拡散層とを有する構成が開示さ
れている（特公昭６１−８４３０号公報参照）。この反
射型液晶表示装置は、絶縁性基板１０′上に反射電極２
０′、配向膜３０′が順次形成された反射電極基板１′
と、透明支持板６１上に透明電極６０′、配向膜５０′
が順次形成された透明電極基板３とによりＧＨ液晶層４
０′を挟み、さらに、透明電極基板３上のＧＨ液晶層４
０′と反対側に、偏光板６２、光拡散層７０′、透光性
基板８０′が順次配置されて構成されている。
うに、鏡面性の反射電極と、ＧＨ液晶層に対して反射電
極と反対側に配置した光拡散層とを有する構成が開示さ
れている（特公昭６１−８４３０号公報参照）。この反
射型液晶表示装置は、絶縁性基板１０′上に反射電極２
０′、配向膜３０′が順次形成された反射電極基板１′
と、透明支持板６１上に透明電極６０′、配向膜５０′
が順次形成された透明電極基板３とによりＧＨ液晶層４
０′を挟み、さらに、透明電極基板３上のＧＨ液晶層４
０′と反対側に、偏光板６２、光拡散層７０′、透光性
基板８０′が順次配置されて構成されている。
【０００６】この構造によれば、明表示時にＧＨ液晶層
４０′を通過して鏡面性の反射電極２０′で反射する光
は、光拡散層７０′により拡散されるため、映り込みが
減少し視認性が改善されるという効果がある。光拡散層
７０′の材質としては、例えば、ＴｉＯ2、ＺｎＯ、Ｂ
ａＳＯ4、ナイロン等の白色顔料をアクリル樹脂などの
バインダ−に分散させた白色塗料をガラスや樹脂より成
る支持板上に塗布して得たもの（特公昭５７−４２８６
７号公報参照）、結晶性高分子を用いたもの（特公昭５
７−４３９０５号公報参照）等を用いる。
４０′を通過して鏡面性の反射電極２０′で反射する光
は、光拡散層７０′により拡散されるため、映り込みが
減少し視認性が改善されるという効果がある。光拡散層
７０′の材質としては、例えば、ＴｉＯ2、ＺｎＯ、Ｂ
ａＳＯ4、ナイロン等の白色顔料をアクリル樹脂などの
バインダ−に分散させた白色塗料をガラスや樹脂より成
る支持板上に塗布して得たもの（特公昭５７−４２８６
７号公報参照）、結晶性高分子を用いたもの（特公昭５
７−４３９０５号公報参照）等を用いる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
光拡散層７０′を付加した構成において、反射電極２
０′の鏡面性を防止するのに十分な光拡散性を光拡散層
７０′に与えた場合、暗（黒）表示時においても光拡散
層７０′の表面で散乱（後方散乱）が生じるため、暗表
示時の反射率が上昇し、コントラストが低下するという
問題があった。また、反射電極２０′の鏡面性を防止す
るのに十分な光拡散性を得るためには、光拡散層７０′
の膜厚を０．１〜１０ｍｍと厚くする必要があり、高詳
細表示を行う場合には解像度の劣化が生じるという問題
点がある。
光拡散層７０′を付加した構成において、反射電極２
０′の鏡面性を防止するのに十分な光拡散性を光拡散層
７０′に与えた場合、暗（黒）表示時においても光拡散
層７０′の表面で散乱（後方散乱）が生じるため、暗表
示時の反射率が上昇し、コントラストが低下するという
問題があった。また、反射電極２０′の鏡面性を防止す
るのに十分な光拡散性を得るためには、光拡散層７０′
の膜厚を０．１〜１０ｍｍと厚くする必要があり、高詳
細表示を行う場合には解像度の劣化が生じるという問題
点がある。
【０００８】上記の問題点を解決するためには、明表示
時には反射電極の鏡面性を防止するのに十分な光拡散性
を有しながら、暗表示時においては後方散乱は小さく、
かつ、その厚みが画素電極の大きさより十分に小さい光
拡散層が必要となる。本発明者らは、液晶性高分子（以
下、ＬＣＰと略称する）をランダム配向させることによ
り、上記の特性を満足するような光拡散層を見いだし、
既に特許出願を行ったので（特願平６−１３３８７７号
参照）、以下この発明について説明する。
時には反射電極の鏡面性を防止するのに十分な光拡散性
を有しながら、暗表示時においては後方散乱は小さく、
かつ、その厚みが画素電極の大きさより十分に小さい光
拡散層が必要となる。本発明者らは、液晶性高分子（以
下、ＬＣＰと略称する）をランダム配向させることによ
り、上記の特性を満足するような光拡散層を見いだし、
既に特許出願を行ったので（特願平６−１３３８７７号
参照）、以下この発明について説明する。
【０００９】図６は、ランダム配向させたＬＣＰを光拡
散層に用いた反射型液晶表示装置の構成例を示す図であ
る。この反射型液晶表示装置は、ガラス、セラミック、
プラスチック等からなる絶縁性基板１０、Ａｌ、Ａｇ、
Ｃｒ等の高反射率を有する金属薄膜からなる反射電極２
０、ポリイミド等からなる配向膜３０が順次形成された
反射電極基板１と、ガラス、プラスチック等からなる透
明絶縁性基板８０上に、ランダム配向したＬＣＰからな
る光拡散層７０、ＩＴＯ等の透明導電性薄膜からなる透
明電極６０″、ポリイミド等からなる配向膜５０を順次
積層して形成される透光性電極基板２′とにより、ＧＨ
液晶層４０を挟んだ構成となっている。尚、液晶表示装
置の駆動電圧上昇を抑制するために、光拡散層７０とＧ
Ｈ液晶層４０の間に透明電極６０″を配置している。
散層に用いた反射型液晶表示装置の構成例を示す図であ
る。この反射型液晶表示装置は、ガラス、セラミック、
プラスチック等からなる絶縁性基板１０、Ａｌ、Ａｇ、
Ｃｒ等の高反射率を有する金属薄膜からなる反射電極２
０、ポリイミド等からなる配向膜３０が順次形成された
反射電極基板１と、ガラス、プラスチック等からなる透
明絶縁性基板８０上に、ランダム配向したＬＣＰからな
る光拡散層７０、ＩＴＯ等の透明導電性薄膜からなる透
明電極６０″、ポリイミド等からなる配向膜５０を順次
積層して形成される透光性電極基板２′とにより、ＧＨ
液晶層４０を挟んだ構成となっている。尚、液晶表示装
置の駆動電圧上昇を抑制するために、光拡散層７０とＧ
Ｈ液晶層４０の間に透明電極６０″を配置している。
【００１０】図７は、図６の反射型液晶表示装置による
暗表示状態を示す断面模式図であり、この時、ＧＨ液晶
層４０は光を吸収する状態になっている。Ｓ１、Ｓ２、
Ｓ３はそれぞれ光拡散層７０と透明電極６０″の界面、
透明電極６０″と配向膜５０の界面、配向膜５０とＧＨ
液晶層４０の界面である。図において、液晶表示装置に
外部より入射した光Ｉ0は、透光性絶縁基板８０→光拡
散層７０→透明電極６０″→配向膜５０→ＧＨ液晶層４
０の光路を通過し、ＧＨ液晶層４０に到達し吸収され暗
表示となる。
暗表示状態を示す断面模式図であり、この時、ＧＨ液晶
層４０は光を吸収する状態になっている。Ｓ１、Ｓ２、
Ｓ３はそれぞれ光拡散層７０と透明電極６０″の界面、
透明電極６０″と配向膜５０の界面、配向膜５０とＧＨ
液晶層４０の界面である。図において、液晶表示装置に
外部より入射した光Ｉ0は、透光性絶縁基板８０→光拡
散層７０→透明電極６０″→配向膜５０→ＧＨ液晶層４
０の光路を通過し、ＧＨ液晶層４０に到達し吸収され暗
表示となる。
【００１１】しかしながら、一般に、屈折率の異なる２
つの物質の一方から他方の物質に光が入射した場合、そ
れらの物質の界面で入射光の一部が反射される。この両
物質の界面における反射光強度ＩRは、入射光強度をＩ
0、２つの物質の屈折率をｎ1、ｎ2とすると、垂直入射
の場合、 ＩR＝［（ｎ1−ｎ2）／（ｎ1＋ｎ2）］2×Ｉ0 …（２） と表される。従って、上記の反射型液晶表示装置に外部
より入射した光Ｉ0が、ＧＨ液晶層４０に到達して吸収
されるまでの光路において、各層間に屈折率の相違があ
れば、界面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３で反射光Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３
が生じ、この反射光がＧＨ液晶層４０に到達しないため
吸収されず、暗表示時であるにもかかわらず反射率を増
加させ、コントラストを低下させるという問題を生じ
る。
つの物質の一方から他方の物質に光が入射した場合、そ
れらの物質の界面で入射光の一部が反射される。この両
物質の界面における反射光強度ＩRは、入射光強度をＩ
0、２つの物質の屈折率をｎ1、ｎ2とすると、垂直入射
の場合、 ＩR＝［（ｎ1−ｎ2）／（ｎ1＋ｎ2）］2×Ｉ0 …（２） と表される。従って、上記の反射型液晶表示装置に外部
より入射した光Ｉ0が、ＧＨ液晶層４０に到達して吸収
されるまでの光路において、各層間に屈折率の相違があ
れば、界面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３で反射光Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３
が生じ、この反射光がＧＨ液晶層４０に到達しないため
吸収されず、暗表示時であるにもかかわらず反射率を増
加させ、コントラストを低下させるという問題を生じ
る。
【００１２】上述したような材料の光拡散層７０、透明
電極６０″，配向膜５０、ＧＨ液晶層４０により反射型
液晶表示装置を形成した場合、光拡散層７０の屈折率を
ｎd、透明電極６０″の屈折率をｎe、配向膜５０の屈折
率をｎa、ＧＨ液晶層４０の屈折率をｎlとすると、ｎ
d，ｎa，ｎl，はほぼ１．５に等しくなり、ｎeはほぼ
１．９に等しくなる。これらの値を（２）式に代入する
ことにより、界面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３における反射率ＩR
1，ＩR2，ＩR3の値は、ＩR1，ＩR2がほぼ１．４％とな
り、ＩR3はほぼ０％となるので、界面３における反射は
無視できる程度であるが、透明電極６０″の両側の界面
Ｓ１、Ｓ２における反射率ＩR1、ＩR2が存在するため
に、暗表示時の反射率が上昇し、明表示とのコントラス
トが低下するという問題が生じることが分かる。
電極６０″，配向膜５０、ＧＨ液晶層４０により反射型
液晶表示装置を形成した場合、光拡散層７０の屈折率を
ｎd、透明電極６０″の屈折率をｎe、配向膜５０の屈折
率をｎa、ＧＨ液晶層４０の屈折率をｎlとすると、ｎ
d，ｎa，ｎl，はほぼ１．５に等しくなり、ｎeはほぼ
１．９に等しくなる。これらの値を（２）式に代入する
ことにより、界面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３における反射率ＩR
1，ＩR2，ＩR3の値は、ＩR1，ＩR2がほぼ１．４％とな
り、ＩR3はほぼ０％となるので、界面３における反射は
無視できる程度であるが、透明電極６０″の両側の界面
Ｓ１、Ｓ２における反射率ＩR1、ＩR2が存在するため
に、暗表示時の反射率が上昇し、明表示とのコントラス
トが低下するという問題が生じることが分かる。
【００１３】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、暗表示時における反射率を低下させ、高いコントラ
ストを有する反射型液晶表示装置を提供することを目的
とする。
で、暗表示時における反射率を低下させ、高いコントラ
ストを有する反射型液晶表示装置を提供することを目的
とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、透明電極を有する第１支持板と、前記第１支
持板と電極面同士が対峙するように設けられた、鏡面状
の光反射性電極を有する第２支持板と、前記第１および
第２支持板間に挟まれた２色性色素を含む液晶層と、を
具備し、前記第１支持板と前記液晶層との間に光拡散層
及び前記透明電極を順次設けてなる反射型液晶表示装置
において、前記透明電極の屈折率をｎｅ、膜厚をｔｅと
したとき、前記透明電極の膜厚ｔｅが、λ＝５５０ｎｍ
に対して、 ｔｅ＝｛（２ｍ＋１）λ／４｝／ｎｅ±１０［ｎｍ］ （ｍ＝0,1,2,…） …（１） の関係を満たすことを特徴としている。
本発明は、透明電極を有する第１支持板と、前記第１支
持板と電極面同士が対峙するように設けられた、鏡面状
の光反射性電極を有する第２支持板と、前記第１および
第２支持板間に挟まれた２色性色素を含む液晶層と、を
具備し、前記第１支持板と前記液晶層との間に光拡散層
及び前記透明電極を順次設けてなる反射型液晶表示装置
において、前記透明電極の屈折率をｎｅ、膜厚をｔｅと
したとき、前記透明電極の膜厚ｔｅが、λ＝５５０ｎｍ
に対して、 ｔｅ＝｛（２ｍ＋１）λ／４｝／ｎｅ±１０［ｎｍ］ （ｍ＝0,1,2,…） …（１） の関係を満たすことを特徴としている。
【００１５】
【作用】本発明の反射型液晶表示装置によれば、光拡散
層と透明電極の間の界面Ｓ１における反射光ＩR1と、透
明電極と配向膜の間の界面Ｓ２における反射光ＩR2が、
両反射光間に生じる位相差によって干渉することを利用
し、両反射光が完全に打ち消し合う干渉状態の位相差
（２ｍ＋１）πとなるように透明電極の膜厚を最適化す
るので、暗表示時の反射率の低下させることができ、コ
ントラストの高い表示を得ることが可能となる。
層と透明電極の間の界面Ｓ１における反射光ＩR1と、透
明電極と配向膜の間の界面Ｓ２における反射光ＩR2が、
両反射光間に生じる位相差によって干渉することを利用
し、両反射光が完全に打ち消し合う干渉状態の位相差
（２ｍ＋１）πとなるように透明電極の膜厚を最適化す
るので、暗表示時の反射率の低下させることができ、コ
ントラストの高い表示を得ることが可能となる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明に係る反射型液晶表示装置の一
実施例について、図１ないし図４を参照しながら説明す
る。図１は本発明の反射型液晶表示装置の断面説明図、
図２は図１の界面Ｓ１およびＳ２における反射状況の模
式図、図３は本発明の反射型液晶表示装置を用いた表示
特性の測定方法を示す図、図４は本発明の反射型液晶表
示装置における透明電極の膜厚と反射率の関係を示す図
である。反射型液晶表示装置は、ガラス等の絶縁性基板
１０上に、高反射率を有する金属薄膜からなる反射電極
２０、ポリイミドなどからなる配向膜３０を順次積層し
て成る反射電極基板１と、ガラス等の透光性絶縁基板８
０上に、ランダム配向したＬＣＰからなる光拡散層７
０、ＩＴＯ等の透明導電性薄膜からなる透明電極６０、
ポリイミドなどからなる配向膜５０を順次積層して成る
透光性電極基板２との間に、液晶に２色性色素を添加し
たＧＨ液晶層４０を挟む構成となっている。
実施例について、図１ないし図４を参照しながら説明す
る。図１は本発明の反射型液晶表示装置の断面説明図、
図２は図１の界面Ｓ１およびＳ２における反射状況の模
式図、図３は本発明の反射型液晶表示装置を用いた表示
特性の測定方法を示す図、図４は本発明の反射型液晶表
示装置における透明電極の膜厚と反射率の関係を示す図
である。反射型液晶表示装置は、ガラス等の絶縁性基板
１０上に、高反射率を有する金属薄膜からなる反射電極
２０、ポリイミドなどからなる配向膜３０を順次積層し
て成る反射電極基板１と、ガラス等の透光性絶縁基板８
０上に、ランダム配向したＬＣＰからなる光拡散層７
０、ＩＴＯ等の透明導電性薄膜からなる透明電極６０、
ポリイミドなどからなる配向膜５０を順次積層して成る
透光性電極基板２との間に、液晶に２色性色素を添加し
たＧＨ液晶層４０を挟む構成となっている。
【００１７】本発明の特徴部分である透明電極６０の膜
厚ｔeと屈折率ｎeの関係は（１）式で表せるが、この
（１）式の導入方法について、以下詳細に説明する。図
２は、光拡散層７０、透明電極６０、配向膜５０の間の
界面Ｓ１、Ｓ２における光の反射状況を示す模式図であ
る。上記のような材料を使用すれば、光拡散層７０の屈
折率ｎdと配向膜５０の屈折率ｎaは等しいので、これら
を同一の屈折率ｎ1を持つ媒質１とし、透明電極６０を
屈折率ｎ2で膜厚ｄの媒質２とする。媒質１から媒質２
へ角度θ1 で入射した光Ｉ0 が、媒質２内で角度θ2 に
屈折する時、媒質１および媒質２の屈折率ｎ1 、ｎ2 に
は、 ｎ1 ｓｉｎθ1 ＝ｎ2 ｓｉｎθ2 …（３） の関係が成立している。
厚ｔeと屈折率ｎeの関係は（１）式で表せるが、この
（１）式の導入方法について、以下詳細に説明する。図
２は、光拡散層７０、透明電極６０、配向膜５０の間の
界面Ｓ１、Ｓ２における光の反射状況を示す模式図であ
る。上記のような材料を使用すれば、光拡散層７０の屈
折率ｎdと配向膜５０の屈折率ｎaは等しいので、これら
を同一の屈折率ｎ1を持つ媒質１とし、透明電極６０を
屈折率ｎ2で膜厚ｄの媒質２とする。媒質１から媒質２
へ角度θ1 で入射した光Ｉ0 が、媒質２内で角度θ2 に
屈折する時、媒質１および媒質２の屈折率ｎ1 、ｎ2 に
は、 ｎ1 ｓｉｎθ1 ＝ｎ2 ｓｉｎθ2 …（３） の関係が成立している。
【００１８】入射光Ｉ0の、Ｓ１面における反射光Ｉ1
と、Ｓ２面における反射光Ｉ2の干渉について考える。
先ず、反射光Ｉ1 、Ｉ2 の光路差ΔＬは、 ΔＬ＝ｎ2×（ＡＢ＋ＢＣ）−ｎ1×ＡＮ ＝ｎ2×（ＡＢ＋ＢＣ）−ｎ1×（ＡＣ×ｓｉｎθ1） …（４） （４）式の第２項に（３）式を代入すると、 ΔＬ＝ｎ2×（ＡＢ＋ＢＣ）−ｎ2 ×ＡＣ×ｓｉｎθ2 ＝ｎ2×（ＡＢ＋ＢＣ）−ｎ2 ×ＡＡ′ ＝ｎ2×（ＡＣ′−ＡＡ′） ＝ｎ2×ＣＣ′×ｃｏｓθ2 ＝２ｎ2×ｄ×ｃｏｓθ2 …（４′） となる。
と、Ｓ２面における反射光Ｉ2の干渉について考える。
先ず、反射光Ｉ1 、Ｉ2 の光路差ΔＬは、 ΔＬ＝ｎ2×（ＡＢ＋ＢＣ）−ｎ1×ＡＮ ＝ｎ2×（ＡＢ＋ＢＣ）−ｎ1×（ＡＣ×ｓｉｎθ1） …（４） （４）式の第２項に（３）式を代入すると、 ΔＬ＝ｎ2×（ＡＢ＋ＢＣ）−ｎ2 ×ＡＣ×ｓｉｎθ2 ＝ｎ2×（ＡＢ＋ＢＣ）−ｎ2 ×ＡＡ′ ＝ｎ2×（ＡＣ′−ＡＡ′） ＝ｎ2×ＣＣ′×ｃｏｓθ2 ＝２ｎ2×ｄ×ｃｏｓθ2 …（４′） となる。
【００１９】Ｉ1 、Ｉ2 の位相差δは、光路差ΔＬを用
いて、 δ＝２π×ΔＬ／λ0 （λ0 は真空中の波長） …（５） と表せるので、（５）式に（４′）を代入して δ＝４π×ｎ2×ｄ×ｃｏｓθ2 ／λ0 …（５′） となる。
いて、 δ＝２π×ΔＬ／λ0 （λ0 は真空中の波長） …（５） と表せるので、（５）式に（４′）を代入して δ＝４π×ｎ2×ｄ×ｃｏｓθ2 ／λ0 …（５′） となる。
【００２０】位相差δが（２ｍ＋１）πの時、反射光は
打ち消し合い、ト−タルの反射光ＩR＝０となるので、 （２ｍ＋１）π＝４π×ｎ2×ｄ×ｃｏｓθ2 ／λ0 …（６） より、媒質２が、 ｄ＝１／４｛（２ｍ＋１）×λ0 ／（ｎ2 ×ｃｏｓθ2 ）｝…（７） の条件を満たす時、反射光ＩRは最小となる。垂直入射
の場合、θ1 ＝θ2 ＝０゜なので、ｃｏｓθ2 ＝１とな
り、これを（７）式に代入して、 ｄ＝１／４｛（２ｍ＋１）×λ0 ／ｎ2 ｝ …（８） を得る。
打ち消し合い、ト−タルの反射光ＩR＝０となるので、 （２ｍ＋１）π＝４π×ｎ2×ｄ×ｃｏｓθ2 ／λ0 …（６） より、媒質２が、 ｄ＝１／４｛（２ｍ＋１）×λ0 ／（ｎ2 ×ｃｏｓθ2 ）｝…（７） の条件を満たす時、反射光ＩRは最小となる。垂直入射
の場合、θ1 ＝θ2 ＝０゜なので、ｃｏｓθ2 ＝１とな
り、これを（７）式に代入して、 ｄ＝１／４｛（２ｍ＋１）×λ0 ／ｎ2 ｝ …（８） を得る。
【００２１】この式を、透明電極６０の膜厚ｔeと、屈
折率ｎeで表し、さらに１０ｎｍの誤差を考慮し、 ｔｅ＝｛（２ｍ＋１）λ／４｝／ｎｅ±１０［ｎｍ］ （ｍ＝0,1,2,…） …（１） を得る。本実施例において透明電極６０の膜厚ｔeは、
（１）式にｍ＝０を代入した値７２．０ｎｍとした。
折率ｎeで表し、さらに１０ｎｍの誤差を考慮し、 ｔｅ＝｛（２ｍ＋１）λ／４｝／ｎｅ±１０［ｎｍ］ （ｍ＝0,1,2,…） …（１） を得る。本実施例において透明電極６０の膜厚ｔeは、
（１）式にｍ＝０を代入した値７２．０ｎｍとした。
【００２２】次に、本発明の反射型液晶表示装置の製造
方法について説明する。先ず、ガラス基板からなる絶縁
性基板１０上に、Ａｌからなる鏡面性を有する反射電極
２０を形成した後、垂直配向用のポリイミド膜（日産科
学社製、商品名：ＳＥ−７５１１Ｌ）をスピン塗布し、
焼成することにより配向膜３０を形成し、反射電極基板
１とした。
方法について説明する。先ず、ガラス基板からなる絶縁
性基板１０上に、Ａｌからなる鏡面性を有する反射電極
２０を形成した後、垂直配向用のポリイミド膜（日産科
学社製、商品名：ＳＥ−７５１１Ｌ）をスピン塗布し、
焼成することにより配向膜３０を形成し、反射電極基板
１とした。
【００２３】一方、ガラス基板からなる透光性絶縁性基
板８０上に、液晶性高分子からなる光拡散層７０を形成
する。液晶性高分子としては、ここでは、シアノビフェ
ニル系のメソ−ゲンを持つポリアクリレ−ト：ｐｏｌｙ
−６ＣＢＡ（下の化学式に示す）をシクロヘキサノンに
２０ｗｔ％溶解してスピン塗布した。
板８０上に、液晶性高分子からなる光拡散層７０を形成
する。液晶性高分子としては、ここでは、シアノビフェ
ニル系のメソ−ゲンを持つポリアクリレ−ト：ｐｏｌｙ
−６ＣＢＡ（下の化学式に示す）をシクロヘキサノンに
２０ｗｔ％溶解してスピン塗布した。
【００２４】
【化１】
【００２５】続いてこれを溶媒乾燥し、等方相まで昇温
したのち、液体窒素中に浸して急冷することにより、膜
厚約２μｍのランダム配向ＬＣＰ膜を得た。この時、光
拡散層７０の平均屈折率ｎdはほぼ１．５であった。液
晶性高分子は、その配向状態と複屈折の大きさによっ
て、薄膜でも十分な光散乱性を示し、後方散乱が少ない
ため、光拡散層７０として好適である。 次に、光拡散
層７０上にＩＴＯ、ＳｎＯ2 、ＺｎＯ：Ａｌ等の透明導
電性薄膜を、スプレ−法、電子ビ−ム蒸着法、スパッタ
法などの方法により透明電極６０を形成する。ここで
は、透明電極６０としてスパッタ法で着膜したＩＴＯ
（ｎeはほぼ１．９、ρ＝２×１０-4Ω・ｃｍ、ｔe＝７
２．０ｎｍ）を用いた。次に、透明電極６０上にＳｉＯ
（ｎaがほぼ１．５に等しい。）を回転斜方蒸着するこ
とにより垂直配向膜５０を得て、透光性電極基板２を形
成する。
したのち、液体窒素中に浸して急冷することにより、膜
厚約２μｍのランダム配向ＬＣＰ膜を得た。この時、光
拡散層７０の平均屈折率ｎdはほぼ１．５であった。液
晶性高分子は、その配向状態と複屈折の大きさによっ
て、薄膜でも十分な光散乱性を示し、後方散乱が少ない
ため、光拡散層７０として好適である。 次に、光拡散
層７０上にＩＴＯ、ＳｎＯ2 、ＺｎＯ：Ａｌ等の透明導
電性薄膜を、スプレ−法、電子ビ−ム蒸着法、スパッタ
法などの方法により透明電極６０を形成する。ここで
は、透明電極６０としてスパッタ法で着膜したＩＴＯ
（ｎeはほぼ１．９、ρ＝２×１０-4Ω・ｃｍ、ｔe＝７
２．０ｎｍ）を用いた。次に、透明電極６０上にＳｉＯ
（ｎaがほぼ１．５に等しい。）を回転斜方蒸着するこ
とにより垂直配向膜５０を得て、透光性電極基板２を形
成する。
【００２６】以上のようにして作製した反射電極基板１
と透光性電極基板２を、その電極面が対向するような向
きに張り合わせて、セルギャップ５μｍの液晶セルを作
製した。さらに、液晶セルに、２色性色素として黒色２
色性色素（三井東圧化学社製、商品名：Ｓ−３４４）を
２．８ｗｔ％、カイラル剤として不斉炭素を持つ有機低
分子化合物（メルク社製、商品名：ＺＬＩ−８１１）を
２ｗｔ％、ホストである正の誘電異方性を持つネマチッ
ク液晶（メルク社製、商品名：ＺＬＩ−１８４０）に添
加したＧＨ液晶を真空注入して、ＧＨ液晶層４０を形成
した。カイラル剤はＧＨ液晶層４０に螺旋構造を導入す
るために添加している。
と透光性電極基板２を、その電極面が対向するような向
きに張り合わせて、セルギャップ５μｍの液晶セルを作
製した。さらに、液晶セルに、２色性色素として黒色２
色性色素（三井東圧化学社製、商品名：Ｓ−３４４）を
２．８ｗｔ％、カイラル剤として不斉炭素を持つ有機低
分子化合物（メルク社製、商品名：ＺＬＩ−８１１）を
２ｗｔ％、ホストである正の誘電異方性を持つネマチッ
ク液晶（メルク社製、商品名：ＺＬＩ−１８４０）に添
加したＧＨ液晶を真空注入して、ＧＨ液晶層４０を形成
した。カイラル剤はＧＨ液晶層４０に螺旋構造を導入す
るために添加している。
【００２７】本実施例において作製した反射型液晶表示
装置の表示特性を、図３に示す測定方法により求めた。
この測定方法は、反射型液晶表示装置５に、任意波形発
生器８によりｆ＝３０Ｈｚの方形波（Ｄｕｔｙ５０％）
を印加し、レ−ザ−発振器６によって緑色のＨｅ−Ｎｅ
レ−ザ光（λ＝５４３ｎｍ）を反射型液晶表示装置５に
対して入射角度３０゜で斜めから入射させ、鉛直方向の
反射率を光検出器７により測定するものである。尚、理
想的な拡散面における反射率を１００％とする。印加電
圧Ｖａ＝１０Ｖの時の反射率をＲON、Ｖａ＝０Ｖの時の
反射率をＲOFFとし、コントラストをＣＲ＝ＲON／ＲOFF
とすると、ＲON＝４５％、ＣＲ＝２８．２の特性が得
られた。
装置の表示特性を、図３に示す測定方法により求めた。
この測定方法は、反射型液晶表示装置５に、任意波形発
生器８によりｆ＝３０Ｈｚの方形波（Ｄｕｔｙ５０％）
を印加し、レ−ザ−発振器６によって緑色のＨｅ−Ｎｅ
レ−ザ光（λ＝５４３ｎｍ）を反射型液晶表示装置５に
対して入射角度３０゜で斜めから入射させ、鉛直方向の
反射率を光検出器７により測定するものである。尚、理
想的な拡散面における反射率を１００％とする。印加電
圧Ｖａ＝１０Ｖの時の反射率をＲON、Ｖａ＝０Ｖの時の
反射率をＲOFFとし、コントラストをＣＲ＝ＲON／ＲOFF
とすると、ＲON＝４５％、ＣＲ＝２８．２の特性が得
られた。
【００２８】上記実施例との比較のために、透明電極６
０の膜厚ｔe以外は実施例と同様の反射型液晶表示装置
を作製し、実施例と同様に反射率を測定した。測定結果
は、ｔe＝１００ｎｍの場合、ＲON＝４６％、ＣＲ＝１
４．８であり、ｔe＝１４０ｎｍの場合、ＲON＝４８
％、ＣＲ＝９．９であり、実施例と比較してコントラス
トが低下している。
０の膜厚ｔe以外は実施例と同様の反射型液晶表示装置
を作製し、実施例と同様に反射率を測定した。測定結果
は、ｔe＝１００ｎｍの場合、ＲON＝４６％、ＣＲ＝１
４．８であり、ｔe＝１４０ｎｍの場合、ＲON＝４８
％、ＣＲ＝９．９であり、実施例と比較してコントラス
トが低下している。
【００２９】次に、上記のような透明電極６０の屈折率
ｎeがほぼ１．９に等しく、光拡散層７０の屈折率ｎdお
よび配向膜５０の屈折率ｎaがそれぞれほぼ１．５に等
しい材料を用いて反射型液晶表示装置を構成し、垂直入
射の場合の人間の視感度の最も高いλ＝５５０ｎｍの光
に対する界面Ｓ１、Ｓ２におけるト−タルの反射率ＲT
の値を透明電極６０の膜厚ｔeに対してプロットした結
果を図４に示す。図において反射率ＲTは周期的に変動
し、透明電極６０の膜厚ｔeがｔe＝７２ｎｍの時ＲT＝
０％となるが、これは（１）式においてｍ＝０を代入し
た値と一致しており（１）式の正当性を裏付ける結果と
なっている。図に示す通り、透明電極６０の膜厚ｔeが
上記値に対して±１０ｎｍの範囲内であれば、反射率Ｒ
T＜０．５％となる。
ｎeがほぼ１．９に等しく、光拡散層７０の屈折率ｎdお
よび配向膜５０の屈折率ｎaがそれぞれほぼ１．５に等
しい材料を用いて反射型液晶表示装置を構成し、垂直入
射の場合の人間の視感度の最も高いλ＝５５０ｎｍの光
に対する界面Ｓ１、Ｓ２におけるト−タルの反射率ＲT
の値を透明電極６０の膜厚ｔeに対してプロットした結
果を図４に示す。図において反射率ＲTは周期的に変動
し、透明電極６０の膜厚ｔeがｔe＝７２ｎｍの時ＲT＝
０％となるが、これは（１）式においてｍ＝０を代入し
た値と一致しており（１）式の正当性を裏付ける結果と
なっている。図に示す通り、透明電極６０の膜厚ｔeが
上記値に対して±１０ｎｍの範囲内であれば、反射率Ｒ
T＜０．５％となる。
【００３０】（１）式の関係を満たすｔeの値は複数存
在し、ｍ＝０、１、２に対応する膜厚はそれぞれｔe＝
７２、２１７、３６２ｎｍ（位相差はδ＝０．５０π、
１．００π、１．５０π）となる。この膜厚に対して例
えば斜め入射角が３０゜の場合の位相差δは、前記した
式（７）からそれぞれδ＝０．４６π、１．３８π、
４．６０πとなり、次数ｍが大きくなるほど垂直入射の
場合の位相差とのずれが大きくなり反射光強度の制御が
困難になるため、次数ｍを低く設定する方が、反射率Ｒ
Tの入射角度依存性が小さく、液晶表示装置の視野角が
広くなるのでより好ましい。この時の透明電極６０のシ
−ト抵抗ρsはほぼ３０Ω／□であり、抵抗値は十分低
く液晶表示装置の駆動に関して特に問題は生じない値で
ある。
在し、ｍ＝０、１、２に対応する膜厚はそれぞれｔe＝
７２、２１７、３６２ｎｍ（位相差はδ＝０．５０π、
１．００π、１．５０π）となる。この膜厚に対して例
えば斜め入射角が３０゜の場合の位相差δは、前記した
式（７）からそれぞれδ＝０．４６π、１．３８π、
４．６０πとなり、次数ｍが大きくなるほど垂直入射の
場合の位相差とのずれが大きくなり反射光強度の制御が
困難になるため、次数ｍを低く設定する方が、反射率Ｒ
Tの入射角度依存性が小さく、液晶表示装置の視野角が
広くなるのでより好ましい。この時の透明電極６０のシ
−ト抵抗ρsはほぼ３０Ω／□であり、抵抗値は十分低
く液晶表示装置の駆動に関して特に問題は生じない値で
ある。
【００３１】上記実施例においては、ＧＨ方式としては
ＰＣＧＨ方式を適用しているが、その他にλ／４ＧＨ方
式や、散乱型液晶、例えば高分子分散液晶やＮＣＡＰ
（Ｎｅｍａｔｉｃ Ｃｕｒｖｉｌｉｎｅａｒ Ａｌｉｇ
ｎｅｄ Ｐｈａｓｅ）に２色性色素を添加した方式に適
用した場合にも同様な効果が得られる。
ＰＣＧＨ方式を適用しているが、その他にλ／４ＧＨ方
式や、散乱型液晶、例えば高分子分散液晶やＮＣＡＰ
（Ｎｅｍａｔｉｃ Ｃｕｒｖｉｌｉｎｅａｒ Ａｌｉｇ
ｎｅｄ Ｐｈａｓｅ）に２色性色素を添加した方式に適
用した場合にも同様な効果が得られる。
【００３２】
【発明の効果】本発明によれば、透明電極の膜厚を、透
明電極の両側の界面における光の反射同士が干渉して打
ち消し合うように最適化することにより、暗表示時おけ
る反射率を低下させ、コントラストの高い反射型液晶表
示装置を得ることができる。
明電極の両側の界面における光の反射同士が干渉して打
ち消し合うように最適化することにより、暗表示時おけ
る反射率を低下させ、コントラストの高い反射型液晶表
示装置を得ることができる。
【図１】本発明の反射型液晶表示装置の一実施例を示す
断面説明図である。
断面説明図である。
【図２】透明電極の界面における光の反射状況の模式図
である。
である。
【図３】本発明の反射型液晶表示装置の表示特性の測定
方法の説明図である。
方法の説明図である。
【図４】透明電極の両側の界面における反射率の透明電
極膜厚依存性の説明図である。
極膜厚依存性の説明図である。
【図５】従来の反射型液晶表示装置の断面説明図であ
る。
る。
【図６】従来の反射型液晶表示装置の断面説明図であ
る。
る。
【図７】従来の反射型液晶表示装置（図５）の暗表示状
態における光の反射状況の模式図である。
態における光の反射状況の模式図である。
１，１′…反射電極基板、 ２，２′…透光性電極基
板、 ３…透明電極基板、 ５…反射型液晶表示装置、
６…レ−ザ−発振器、 ７…光検出器、 ８…任意波
形発生器、 １０，１０′…絶縁性基板、 ２０，２
０′…反射電極、３０，３０′…配向膜、 ４０，４
０′…ＧＨ液晶層、 ５０，５０′…配向膜、 ６０，
６０′，６０″…透明電極、 ６１…透明支持板、 ６
２…偏光子、７０，７０′…光拡散層、 ８０，８０′
…透光性絶縁基板
板、 ３…透明電極基板、 ５…反射型液晶表示装置、
６…レ−ザ−発振器、 ７…光検出器、 ８…任意波
形発生器、 １０，１０′…絶縁性基板、 ２０，２
０′…反射電極、３０，３０′…配向膜、 ４０，４
０′…ＧＨ液晶層、 ５０，５０′…配向膜、 ６０，
６０′，６０″…透明電極、 ６１…透明支持板、 ６
２…偏光子、７０，７０′…光拡散層、 ８０，８０′
…透光性絶縁基板
Claims (1)
- 【請求項１】透明電極を有する第１支持板と、前記第１
支持板と電極面同士が対峙するように設けられた、鏡面
状の光反射性電極を有する第２支持板と、前記第１およ
び第２支持板間に挟まれた２色性色素を含む液晶層と、
を具備し、前記第１支持板と前記液晶層との間に光拡散
層及び前記透明電極を順次設けてなる反射型液晶表示装
置において、 前記透明電極の屈折率をｎｅ、膜厚をｔｅとしたとき、
前記透明電極の膜厚ｔｅが、λ＝５５０ｎｍに対して、 ｔｅ＝｛（２ｍ＋１）λ／４｝／ｎｅ±１０［ｎｍ］
（ｍ＝0,1,2,…） の関係を満たすことを特徴とする反射型液晶表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7141384A JPH08313900A (ja) | 1995-05-17 | 1995-05-17 | 反射型液晶表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7141384A JPH08313900A (ja) | 1995-05-17 | 1995-05-17 | 反射型液晶表示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08313900A true JPH08313900A (ja) | 1996-11-29 |
Family
ID=15290749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7141384A Pending JPH08313900A (ja) | 1995-05-17 | 1995-05-17 | 反射型液晶表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08313900A (ja) |
-
1995
- 1995-05-17 JP JP7141384A patent/JPH08313900A/ja active Pending
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