JPH10319403A - 液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低電圧、低消費電力で明るい反射型の液晶表
示装置を提供する。 【解決手段】 液晶層４０を挟持する上、下基板１、２
のうち少なくとも一方の基板面上に、少なくとも隣り合
う配向領域ではその配向方向を異ならせた多数の微小な
水平配向領域８ａ，８ｂを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置に関
し、特に、配向方向の異なる、水平配向領域が多数混在
する光散乱型の液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、反射型液晶表示装置は、微小電力
で動作する表示装置として、ウオッチ、電卓、セルラ
ー、小型携帯機器、各種家庭電器機器等の情報伝達媒体
として大きな発展、普及を遂げてきた。表示モードもＴ
Ｎ型（ツイスティッド・ネマチック）、ＳＴＮ型（スー
パー・ツイスティド・ネマチック）、強誘電型等、多種
発明されてきた。しかし、これらは全て偏光板を使用す
るものであり、現実的には液晶表示装置への入射光のう
ち約６０％は該偏光板により光吸収されてしまうため暗
い画面となり、理想的な反射型表示、例えば白地に黒表
示といった見易さからは遠いものであった。特に、反射
型のカラー液晶表示装置では偏光板とカラーフィルター
双方の光吸収により最大でも表示装置に入射する光の約
１０％以下の光を反射して表示することになるため、非
常に暗く、印刷物表示のような明るく鮮やかなカラー表
示には遠く及ばないものであった。

【０００３】上述した欠点を解消するため、偏光板を使
わず明るい表示を実現させる方法として、従来例１（特
公平３−５２８４３）や従来例２（特開昭６３−２７１
２３３）が提案され期待されている。上記の各従来例は
高分子分散型（ＰＤＬＣ型）液晶表示体と呼ばれ、いず
れも一対の基板間に挟持される液晶層としてネマチック
液晶材料と高分子樹脂との混合物を用い、複屈折性を示
すネマチック液晶の２つの屈折率（ｎ1、ｎ2、（ｎ1＞
ｎ2））のうち一方の屈折率（ここではｎ2とする）と高
分子樹脂の屈折率（ｎp）とを略一致（ｎ2≒ｎp）させ
る。そして電圧無印加時に於いては液晶の屈折率（略ｎ
1）と高分子樹脂の屈折率ｎpとを異ならせ、液晶と高分
子樹脂との界面で入射光を反射、屈折させ、結果的に入
射光を散乱させる。この状態における表示外観は観察者
には白色（白濁）に見える。一方、電圧印加時に於いて
は液晶分子は該電圧により分子軸の向きを変え、その時
の液晶層の屈折率は略ｎ2となり高分子樹脂の屈折率ｎp
と略一致するため、液晶と高分子樹脂との界面に於いて
入射光は殆ど反射、屈折されずにそのまま透過される。
従って、その時の液晶表示外観は透明となるが、ここで
あらかじめ液晶表示体の下面に黒色体を配置しておけば
表示外観は黒色となる。このように電圧印加の有無によ
り白と黒とを切り替えて表示することが可能になる。

【０００４】以上の高分子分散型の液晶表示体は、偏光
板を使用しないため従来のＴＮ型液晶表示体に比べ本質
的に明るい反射型表示が得られることが期待できる。
又、表示ピクセルに対応させて赤、青、緑の各色のカラ
ーフィルターを配置させれば明るい反射型のカラー液晶
表示装置を実現できる可能性もあった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、実際には以下
の問題があり、前記、高分子分散型（ＰＤＬＣ型）液晶
表示による反射型液晶表示装置、そして反射型のカラー
液晶表示装置は製品として実用化されるに至っていな
い。

【０００６】その問題点は、 （１）駆動電圧が高い。

【０００７】これは液晶材と高分子樹脂との混合物を液
晶層に用いるために、一対の基板間に電圧を印加しても
その電圧は液晶材と高分子樹脂とに分圧されて印加され
る。しかも、通常、液晶の誘電率は１０〜１５、一方高
分子樹脂の誘電率は３前後であるため、外部印加電圧の
うち高分子樹脂により高い電圧が分圧印加され液晶分子
にはより低い分圧電圧しか印加されない。そのため、電
圧印加の有無により液晶分子方向を基板面に略垂直、略
水平方向に切り替えて表示動作を行わせるためには約１
０ボルト以上の電圧が必要になり、これでは約３ボルト
で駆動されるＴＮ型に比べ消費電力が大幅に大きくなっ
てしまう。

【０００８】（２）後方散乱度が低い。そのため十分な
白色地が得られず暗い表示体となってしまう。

【０００９】後方散乱度とは入射光が光散乱状態の液晶
層で光散乱を受け、その散乱光のうちどの位が表示観察
者側に戻ってくるかの割合を示す。従ってこの値が高い
ほど明るい反射型表示画像が得られる。通常、新聞紙の
白地部は約７０％の後方散乱度があると言われている。
従来の高分子分散型からなる光散乱型液晶表示体に於い
ては、後方散乱度は高いものでも約２０％前後であり、
これでは偏光板を用いたＴＮ型液晶表示体よりも暗くな
ってしまう。この後方散乱度を高めるためには、一対の
基板間の距離を増やす、つまり液晶層の厚みを増やした
り、液晶層中の高分子樹脂の濃度を高めればよいが、こ
れらはいずれも、表示駆動電圧をますます高めることに
はたらき、この結果、明るい白色表示を得るためには約
３０ボルト以上の電圧が必要になってしまい、これでは
表示のための消費電力の増大化を招くとともに、駆動回
路ＩＣもより高価なものとなってしまう欠点を有し、特
に小型携帯機器の表示装置としては問題があった。

【００１０】本発明は、上述した従来の高分子分散型液
晶表示装置における問題点・・・高い光散乱性を得るた
めには高い駆動電圧及び消費電力が必要とされた・・
・、を解決する事を課題とし、より低電圧で、明るい白
色度を有する反射型白黒液晶表示装置、及び反射型カラ
ー液晶表示装置を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１によれば、一対
の基板間に液晶層が挟持され、該一対の基板のうち少な
くとも一方の基板面上は、少なくとも隣り合う配向領域
ではその配向方向を異ならせた多数の水平配向領域から
構成されるとともに、上記一対の基板間に印加する電圧
の高低により上記液晶層の光散乱度を変化させて表示機
能を発現させた事を特徴とする液晶表示装置が提供され
る。

【００１２】請求項２によれば、一対の基板間に液晶層
が挟持され、該一対の基板の各々の基板面上は、少なく
とも隣り合う配向領域ではその配向方向を異ならせた多
数の水平配向領域から構成されるとともに、上記一対の
基板間に印加する電圧の高低により上記液晶層の光散乱
度を変化させて表示機能を発現させた事を特徴とする液
晶表示装置が提供される。

【００１３】請求項３によれば、前記一対の基板のう
ち、いずれか一方の基板上にカラーフィルター層を配し
た事を特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載の液
晶表示装置が提供される。

【００１４】請求項４によれば、前記一対の基板のう
ち、下基板すなわち表示観察者側から見て後方の基板側
に鏡面反射体を配した事を特徴とする請求項１乃至３の
いずれかに記載の液晶表示装置が提供される。

【００１５】請求項５によれば、 前記一対の基板のう
ち、下基板すなわち表示観察者側から見て後方の基板側
に黒色体を配した事を特徴とする請求項１乃至３のいず
れかに記載の液晶表示装置が提供される。

【００１６】請求項６によれば、前記液晶層は、少なく
ともネマチック液晶から構成されている事を特徴とする
請求項１乃至５のいずれかに記載の液晶表示装置が提供
される。

【００１７】請求項７によれば、前記液晶層は、少なく
ともネマチック液晶と光硬化性樹脂との混合物から構成
されている事を特徴とする請求項１乃至５のいずれかに
記載の液晶表示装置が提供される。

【００１８】請求項８によれば、請求項１乃至７に記載
の液晶表示装置における、少なくとも隣り合う配向領域
ではその配向方向を異ならせた多数の水平配向領域を有
する基板の製造工程は、前記基板上に光硬化性樹脂層を
塗布形成する工程と、該光硬化性樹脂層に、少なくとも
２回、異なる開口部を通して、方向の異なる偏光を照射
して該光硬化性樹脂を硬化させる工程とを少なくとも含
む事を特徴とする液晶表示装置の製造方法が提供され
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を添付
の図面を用いて説明する。

【００２０】（第１の実施の形態）図１（ａ）、（ｂ）
は、本発明に係わる液晶表示装置の基本構造及び動作を
説明する断面図である。１、２はそれぞれ上、下基板か
らなる一対の基板である。３、４はそれぞれ該上、下基
板１、２上に設けられた透明電極で酸化インジウム又は
酸化錫又はそれらの混合物からなる。７ａは、該上基板
１上に形成された配向膜で、液晶分子を基板１面に対し
て平行に配向させ、且つその向きを紙面に平行に配向さ
せる能力を有する水平配向膜であり、材料はポリイミ
ド、ポリビニルアルコール他各種樹脂が用いられるが、
耐熱性、化学的安定性に優れるポリイミド樹脂が好まし
い。８ａ、８ｂもやはり液晶分子を基板２面に平行に配
向させる水平配向膜で、このうち８ａでは液晶分子の向
きを紙面に平行に、８ｂでは紙面に垂直に配向させる能
力を有する。従って、基板２の表面は、液晶分子を基板
２面に対して平行に、且つ、液晶分子の向きを紙面に平
行に配向させる領域８ａと同じく垂直に配向させる領域
８ｂとが多数混在した複数配向領域から成り立ってい
る。４０は該上、下基板１、２間に挿入された液晶層
で、ここでは正の誘電異方性を有するネマチック液晶材
料が使用されている。４１は液晶分子を表現している。
ネマチック液晶分子は通常細長い棒状の分子形状をして
おり図においては液晶分子を細長い線で表している。図
１（ａ）に示すように、水平配向領域８ａ上では液晶分
子４１は基板２の面に対して水平に、且つ、その向きを
紙面に平行方向に向けて配向し、水平配向領域８ｂ上で
は、液晶分子４１は基板２の面に対して水平に、且つ、
その向きを紙面に垂直に向けて配向している。従って、
図１（ａ）に示すように、その中間の領域ではその配向
方向を急激に変えている液晶領域が存在する。

【００２１】液晶分子は通常、複屈折性を有する。例え
ば、メルク社製の液晶材料であるＢＤＨ−ＢＬ００７で
は一方向の屈折率（ｎ1）が１．８２であり、他方向の
屈折率（ｎ2）が１．５３であり、その複屈折性（△
ｎ）は０．２９にもなる。上述したように、本実施の形
態に於いては、液晶層中に於いて液晶分子方向の異なる
領域が多数存在し、そのことは屈折率の異なる境界面が
多数存在することになり該境界面に於いては図示するよ
うに入射光１３は屈折、反射を受け、結果的に散乱され
て、そのうち一部は前方散乱光１６となって下部の光吸
収体（ここでは黒色体）５に達しそこで吸収されるが、
残りは後方散乱光１４となって液晶表示装置の前面に戻
される。従って、液晶表示装置の外観は表示観察者の目
には白色（白濁）に映って見える。この時、上述した液
晶分子の複屈折性が大きいほど、また屈折率の異なる境
界面（つまり液晶分子方向の変わる領域）が細かく多数
存在するほど、散乱される光の量も増し、より明るい白
色外観表示が得られることが容易に理解できる。

【００２２】次に、表示動作について図１（ｂ）を用い
て説明する。図中の符号については対応する同一の部材
については共通の符号を用いており、改めて各部材の説
明は省略する。この事については以下の本文に於いても
同様である。１１は一つの画素に対応する電圧印加領域
で、該領域１１に於いては、前述したように液晶分子４
１は正の誘電異方性を持つために印加電界方向に平行つ
まり上下基板面に対して略垂直方向に一様に配列する。
従って、該電圧印加領域１１では、液晶層４０中に屈折
率の異なる境界面が殆ど存在しないため入射光１３ｂは
殆ど散乱を受けずに透過光１５となって、光吸収体（黒
色体）５に達しそこで吸収される。よって、該電圧印加
領域１１に於いては黒色の表示外観が得られる。前述し
た従来例である高分子樹脂を液晶層に混入させた高分子
分散型（ＰＤＬＣ型）液晶表示装置の場合には、この電
圧印加領域に於いて該高分子樹脂と複屈折性のある液晶
分子との屈折率をあらゆる方向で一致させる事は理論的
にも不可能で、特に斜め上方向からの入射光に対しては
散乱光が残り鮮明な黒色表示が達成できなかった。この
点に於いて、本発明に於いては高分子樹脂を全く使用し
ていないため、該電圧印加領域１１では液晶分子のみが
一方向に配列するため殆ど入射光１３ｂが散乱されるこ
と無く透過光１５となって光吸収板５に達し吸収される
ため、よりスッキリとした黒色表示が得られ表示コント
ラスト比がさらに向上できる。

【００２３】一方電圧が印加されていない領域（画素）
を１２とすると該領域１２では、前述したように、液晶
層４０中に屈折率の異なる境界面が多数存在するため入
射光１３ａは該境界面で光散乱を受けて一部は前方散乱
光１６となって光吸収体５に達してそこで吸収される
が、残りは後方散乱光１４となり表示前面に戻されるた
め白色の表示外観が得られる。このようにして、印加電
圧の有無により白／黒の外観を切り替えて表示すること
が可能になる。以上述べたように本発明に於いても従来
技術で示した高分子樹脂を混合した高分子分散型（ＰＤ
ＬＣ型）液晶表示装置と同様に偏光板を用いることなく
白／黒表示が実現できる。しかも本発明に於いては、前
述した従来技術の問題点（１）にある、表示駆動電圧が
高くなってしまうという原因である高分子樹脂を液晶層
中に混入していないためＴＮ型液晶表示装置とほぼ同じ
電圧（約３ボルトから５ボルト）で表示動作させること
ができ消費電力も低減させることができる。

【００２４】次に従来技術の（２）の課題である後方散
乱光を増やして明るい白色外観を得る件に関しては、互
いに直交する配向の向きを有する２つの水平配向領域８
ａと８ｂの各々の領域の各単位面積を小さくすればする
ほど液晶層４０中に存在する屈折率の異なる境界面の密
度が増えるため、入射光１３又は１３ａはより多く散乱
を受け後方散乱光が増えて、より明るい白色の表示外観
が表示駆動電圧を上げることなく実現できる。個々の配
向領域の一つの径は１μｍ〜１００μｍが望ましいが、
製造性と光散乱性を考え合せると液晶層４０の厚みとほ
ぼ同等の４μｍ〜１５μｍ位が最も好ましい。

【００２５】更に、前述したように本発明に於いては、
従来技術のように駆動電圧を上げる高分子樹脂を用いて
いないためより低電圧で表示駆動できるが、このことは
駆動電圧を余り上げずに液晶層４０の層厚を増やすこと
が可能となり、それにより光散乱性をより高めることが
でき、ますます明るい白色表示外観を持った液晶表示装
置が提供できるとともにそれを用いた低電力で見易い携
帯表示機器の実現が可能になる。更に、前述したよう
に、電圧印加部に於いては光散乱の殆どないスッキリし
た黒色表示外観が得られ、より表示コントラスト比の高
い反射型液晶表示装置が実現できる。

【００２６】上述した実施例では２つの水平配向領域８
ａと８ｂの配向の向きを互いに直交させたが、任意の角
度の違いがあれば本発明の効果が達成できる事は明らか
である。

【００２７】次に、前述した、配向の向きが互いに直交
した２種類の水平配向領域８ａと８ｂとが多数混在する
複数配向膜の形成方法について述べる。

【００２８】ここで用いる配向膜には、材料として光硬
化性樹脂を用いる。文献１（Jpn.J.Appl.Phys.,Vol.31
(1992),pp2155-2164)に示されるように、ある種の光硬
化性樹脂、例えばＰＶＭＣ（poly-vinyl-4-metoxy-cinn
amate）を溶媒に溶かしてそれを基板上に塗布、乾燥し
て一様なＰＶＭＣ膜を形成した後、その膜に偏光された
紫外線を照射して光硬化させると、その膜の表面は該偏
光の偏光方向と直交する方向に液晶分子を配列させる能
力が生じることがわかっている。本発明に於いては、上
記光硬化性樹脂を用いて、配向の向きが互いに直交した
２種類の水平配向領域８ａ，８ｂを実現させている。

【００２９】その製造工程を図６、７を用いて順を追っ
て説明する。

【００３０】まず、図６（ａ）に示すように、上述した
光硬化性樹脂ＰＶＭＣを溶媒（クロロホルム＋メチルク
ロライド）に溶かし、それをスピンコート法、ロールコ
ート法、またはオフセット法などにより下基板２／透明
電極４上に一様にコートし、９０℃で約１時間乾燥して
一様なＰＶＭＣ膜６０を形成する。

【００３１】次に、図６（ｂ）に示すように、フォトマ
スク６１を該ＰＶＭＣ膜６０上に配置して開口部を通し
て上部より偏光された紫外線（波長３２０nm、光エネル
ギー密度５ジュール／ｃm^２）を照射して、該ＰＶＭＣ
膜６０を光硬化させる。この時、偏光方向を図示するよ
うに紙面に垂直方向に設定すれば、図６（ｃ）に示すよ
うに、紫外線が当たった部分は光硬化されるとともに、
紙面に平行方向に液晶分子を配列させる能力を有する水
平配向領域８ａが該ＰＹＭＣ膜６０上に形成される。

【００３２】次に、図６（ｄ）に示すように、再度、図
６（ｂ）と異なる位置に開口部を持つフォトマスク６２
を該ＰＶＭＣ膜６０上に配置して、同様に偏光された紫
外線を照射して該ＰＶＭＣ膜を光硬化させる。この時、
前回と異なり、偏光方向を図示するように紙面に水平方
向に設定すれば、紫外線の当たった部分は光硬化される
とともに、紙面に垂直方向に液晶分子を配列させる能力
を有する水平配向領域８ｂが該ＰＶＭＣ膜上に形成され
る。

【００３３】以上により、図７に示すように、紙面に対
してそれぞれ水平、垂直の向きに液晶分子を配向させる
能力を有する多数の微小な水平配向膜８ａ，８ｂの集合
からなる複数配向膜が下基板２／透明電極４上に形成さ
れる。このように、フォトマスクを介して照射紫外線の
偏光方向を変えるだけで、容易に配向の向きの異なる複
数配向領域から構成される水平配向膜が形成できる。こ
れにより、所望の寸法、パターンをもった複数配向膜が
可能となるため、前述した光散乱度を高めた光散乱型液
晶表示装置が実現できる。

【００３４】前記複数配向膜の製造方法として、上述し
た方法以外にも、文献２（JAPAN DISPLAY '92,pp593,Fi
g.3）に示すように、レジストマスクを介して、異なる
微小領域に方向の異なるラビングを施して、異なる配向
の向きをもった複数の微小配向領域からなる水平配向膜
を形成する事も勿論可能である。

【００３５】（第２の実施の形態）図２（ａ），（ｂ）
は本発明の第２の実施の形態であり、光散乱型の液晶表
示装置の構造と表示動作を説明する断面図である。前述
したように、図１と共通する部材については共通の符号
を用いているため説明は省略する。本実施の形態に於い
ては、上基板１／透明電極膜３面上及び下基板２／透明
電極４の双方の面上には第１の実施の形態で示したと同
様の、配向の向きの異なる水平配向膜８ａと８ｂ、９ａ
と９ｂが各々微小領域をもって多数混在する複数配向処
理がされている。個々の配向領域の大きさ、複数配向処
理方法については前述した第１の実施形態と同じと考え
てよい。又、図２に於いては、同一の配向の向きを有す
る水平配向領域が互いに向き合うように、それぞれ上下
基板１、２上に対向配置されているが、異なる向きの配
向領域が互いに向き合う位置に配置させても勿論良い
し、また各配向領域の寸法を合わせなくとも良い。４０
は液晶層で、ここでも複屈折性の大きい、正の誘電異方
性を有するネマチック液晶材料が用いられている。本実
施の形態に於いても前述した第１の実施の形態と同様に
電圧無印加時に於いて液晶層４０中に液晶分子（４１
ａ、４１ｂ）の配向方向が異なる領域が多数存在し、そ
こでは屈折率の異なる境界面が多数存在することにな
り、該境界面に於いて図示するように入射光１３は屈
折、反射を受け、結果的に散乱されて、そのうち一部は
前方散乱光１６となって下部の光吸収体（ここでは黒色
体）５に達しそこで吸収されるが、残りは後方散乱光１
４となって液晶表示装置の前面に戻される。従って、液
晶表示装置の外観は表示観察者の目には白色（白濁）に
映って見える。この時、上述した屈折率の異なる境界面
（つまり液晶分子方向の変わる領域）が細かく多数存在
するほど、散乱される光の量も増し、より明るい白色外
観表示が得られる。

【００３６】次に、表示動作について図２（ｂ）を用い
て説明する。１１は一つの画素に対応する電圧印加領域
で、該領域１１に於いては、前述したように液晶分子４
１ｃは正の誘電異方性を持つために、印加電界方向に平
行、つまり上下基板面に略垂直方向に一様に配列する。
従って、該電圧印加領域１１では、液晶層４０中に屈折
率の異なる境界面が殆ど存在しないため入射光１３ｂは
殆ど散乱を受けずに透過光１５となって光吸収体５に達
しそこで吸収される。よって、該電圧印加領域１１に於
いては散乱のないスッキリした黒色の表示外観が得られ
る。一方電圧が印加されていない領域（画素）を１２と
すると該領域１２では、前述したように、液晶層４０中
に屈折率の異なる境界面が多数存在するため入射光１３
ａは該境界面で光散乱を受けて一部は前方散乱光１６と
なって光吸収体５に吸収されるが、残りは後方散乱光１
４となり表示前面に戻されるため白色の表示外観が得ら
れる。このようにして、前述した第１の実施の形態と同
様に、印加電圧の有無により白／黒の外観を切り替えて
表示することが可能になる。

【００３７】本実施の形態に於いては、前述した第１の
実施の形態よりも、液晶分子（４１ａ、４１ｂ）の配向
方向の異なる境界面の密度をより高くすることができ、
その分、更に、光散乱性をより高めた、明るい白色地を
もった液晶表示装置が可能になる。

【００３８】以上述べたように本実施の形態に於いても
従来技術で示した高分子樹脂を混合した高分子分散型
（ＰＤＬＣ型）液晶表示装置と同様に偏光板を用いるこ
となく白／黒表示が実現できる。しかも前述と同様に、
従来の高分子分散型液晶表示に比べて低電圧、低消費電
力駆動で明るい白色地を持った表示になるとともに、光
散乱の殆どないスッキリした黒色表示が得られ、よりコ
ントラスト比の高い液晶表示装置が実現でき、特に携帯
機器用の表示として優れた液晶表示装置となることは明
らかである。

【００３９】（第３の実施の形態）図３は、本発明の３
番目の実施の形態を示す反射型のカラー液晶表示装置の
断面図である。本実施形態に於いては、前述した第２の
実施形態で示した光散乱型の液晶表示装置を基本に置
き、それに加えて上基板１側に赤、緑、青色のカラーフ
ィルター層を追加して全体として反射型カラー液晶表示
装置を提供するものである。図３においても以前の図面
と共通する部材には同じ符号を用いているため、再度の
説明は省略する。

【００４０】８ａと８ｂ及び９ａと９ｂは、前述と同様
に、それぞれ配向の向きの異なる微小水平配向領域で、
基板２／透明電極４及び基板１／透明電極３上にそれぞ
れ形成されている。形成方法については第１の実施の形
態で説明した方法と同じと考えてよい。液晶層４０も第
１、２の実施形態と同様、正の誘電異方性を有するネマ
チック液晶から構成されている。従って、電圧印加領域
１１と電圧無印加領域１２での液晶層の挙動も第２の実
施形態で述べたものと同様になるため、ここでは再度の
説明を省略する。２０ａ，２０ｂ，２０ｃはそれぞれ
赤、緑、青色の各色カラーフィルター層で、ここでは上
基板１上に形成しているが、下基板２上に形成しても勿
論良い。

【００４１】ここで電圧印加領域（画素）１１に於いて
は入射光１３ｂは緑色のカラーフィルター層２０ｂを通
過し緑色光となって液晶層４０に進むが、前述したよう
にここでは殆ど光散乱を受けずにそのまま光吸収体（こ
こでは黒色体）５に達しそこで吸収されるため、黒色外
観となる。同様に、他の画素についても電圧が印加され
た領域では黒色の表示外観が得られる。

【００４２】一方、電圧無印加領域（画素）に於いて
は、第２の実施形態と同様に、入射光１３ａは、赤色の
カラーフィルタ層２０ａを通過して赤色光となって液晶
層４０に達し、そこで光散乱を受け、一部は前方散乱光
１６となって光吸収体５に吸収されるが、残りは後方散
乱光１４となって再度、赤色カラーフィルタ層２０ａを
通過して表示装置の前面に戻る。従って、該電圧無印加
領域１２の表示外観は赤色となる。同様に、電圧無印加
の各画素では、対応するカラーフィルタの色の外観が得
られる。

【００４３】このように、本実施の形態に於いても、配
向方向の異なる多数の微小配向領域を形成して、液晶層
中に屈折率の異なる境界面を高密度に形成して、効率良
く光散乱させるため、従来の高分子分散型（ＰＤＬＣ
型）液晶表示装置に比べて、低電圧で明るい反射型カラ
ー表示画像が得られるとともに、黒表示についても光散
乱のないスッキリした黒外観が可能となり、表示コント
ラスト、明度、色彩度の全てにおいて、従来例より優れ
た反射型カラー液晶表示装置が提供できる。

【００４４】（第４の実施の形態）図４は、本発明の４
番目の実施の形態を示す反射型のカラー液晶表示装置の
断面図である。本実施形態に於いては、前述した第３の
実施形態で示した光散乱型のカラー液晶表示装置を基本
に置いているが、ここでは該液晶表示装置の最下面に第
３の実施形態で使用した光吸収体に代えて鏡面反射体１
９を用いている。図４においても以前の図面と共通する
部材には同じ符号を用いているため、再度の説明は省略
する。

【００４５】８ａと８ｂ及び９ａと９ｂは、前述と同様
に、それぞれ配向の向きの異なる微小水平配向領域で基
板２／透明電極４及び基板１／透明電極３上にそれぞれ
形成されている。形成方法、個々の領域の大きさについ
ては第１の実施の形態で説明した方法と同じと考えてよ
い。液晶層４０も前述と同様、正の誘電異方性を有する
ネマチック液晶から構成されている。従って、電圧印加
領域１１と電圧無印加領域１２での液晶層の挙動も第２
の実施形態で述べたものと同様になるため、ここでは再
度の説明を省略する。２０ａ，２０ｂ，２０ｃはそれぞ
れ赤、緑、青色の各色カラーフィルター層で、ここでは
上基板１上に形成しているが、下基板２上に形成しても
勿論良い。

【００４６】電圧無印加領域１２に入射した光１３ａ
は、赤色のカラーフィルター層２０ａにより赤色光とな
って液晶層４０に達し、該液晶層４０で光散乱を受け一
部は前方散乱光１６となって鏡面反射体１９に達しそこ
で反射され再び液晶層４０を通り更に赤色カラーフィル
ター層２０ａを通過して赤色の散乱反射光１８となって
表示観察者の目に入る。そして後方散乱光１４もやはり
再度赤色カラーフィルター層２０ａを通って表示観察者
の目に入る。従って、該領域１２では赤色の表示外観が
得られる。このように、本実施形態に於いては、上述し
たように最下面に鏡面反射体１９を用い、前方散乱光も
反射させて有効に表示前面側に戻しているため、より明
るい反射型カラー液晶表示装置となる。特に、本実施形
態のようにカラーフィルター層（２０ａ、２０ｂ、２０
ｃ）を用いた場合には該カラーフィルター層により入射
光のうち６０〜７０％が吸収されてしまうため、残され
た入射光を有効に利用することが明るい反射型のカラー
液晶表示装置実現のためにも重要になるが、上述したよ
うに、本実施形態では該鏡面反射体１９を用いて前方散
乱光も吸収させることなく有効に反射光として利用して
いる。このようにして他の画素に於いても電圧無印加時
に於いては各画素に対応したカラーフィルター色のより
強い散乱光が得られ、更に明るい表示外観が可能とな
る。

【００４７】一方、電圧印加領域１１に入射した光１３
ｂは青色のカラーフィルター層２０ｃを通り青色光とな
って液晶層４０に入るが、ここでは光散乱を受けずにそ
のまま鏡面反射体１９に達し、そこで正反射されて反射
光１７となって表示観察者の目に到達する。この時、表
示観察者の目には、入射光１３ｂの入射方向の物体が映
って見えるが、今この物体が黒色の場合には該電圧印加
領域１１の表示外観は黒色となる。

【００４８】このようにして本実施形態に於いては、鏡
面反射体１９を用いて、より明るい反射型カラー表示画
像が、低電圧、低消費電力で得られ、更に表示コントラ
スト比も前述と同様に向上した反射型カラー液晶表示装
置が提供できる。これらの効果は前述した、本発明によ
る電圧を上げずに光散乱性を向上させた液晶表示方式に
基づいている。本実施の形態の実用化に当たっては、表
示観察者から見て該鏡面反射体の正反射方向に映る物体
の色をより黒色に近いものにする配慮が必要となる。

【００４９】（第５の実施の形態）図５は、本発明の５
番目の実施の形態を示す反射型液晶表示装置の断面図で
ある。図５に於いても、前述した図面と共通する部材に
ついては同じ符号を用いているため、再度の説明は省略
する。

【００５０】本実施の形態に於いても、前述した第２の
実施の形態と同様に、上、下基板１、２の互いに対向す
る面上には、配向方向の異なる多数の微小配向領域９
ａ，９ｂと８ａ，８ｂからなる水平配向膜が形成されて
いる。６０は表示層で、正の誘電異方性をもつネマチッ
ク液晶（液晶分子４１ａ，４１ｂ，４１ｃ）と高分子樹
脂材５０との混合物からなる。該表示層６０の形成方法
は、従来例２に示された方法と同じと考えてよく、低分
子の光硬化性樹脂と上記ネマチック液晶材との混合液を
上、下基板１、２間に挿入した後、紫外線等により光照
射すれば、該低分子の光硬化性樹脂が重合しポリマー化
して液晶材中に分離、析出される。今、ここでポリマー
化した該光硬化性樹脂５０の屈折率（ｎp）と、複屈折
性を示す上記ネマチック液晶の一方の屈折率（ｎ2）
（他方の屈折率はｎ1、ｎ1＞ｎ2）とが略一致（ｎp≒ｎ
2）するように、光硬化性樹脂５０と液晶材とを選定す
る。

【００５１】以下、表示動作の説明をする。１２は電圧
無印加領域で、ここでは液晶分子４１ａ，４１ｂは上、
下基板１、２面に対して平行方向に配列し、上方向から
の光（厳密に言えば、液晶分子の長軸方向と同じ方向の
偏光）に対する屈折率はｎ1となり、ｎ1≠ｎpなるた
め、液晶分子４１ａ，４１ｂと光硬化性樹脂５０との屈
折率は異なり、両者の界面に於いて入射光１３ｃは反
射、屈折を受けて結果的に光散乱され一部は前方散乱光
１６ｃとなり光吸収体５に吸収されるが、残りは後方散
乱光１４ｃとなって表示前面に戻される。更に、液晶層
の内部に於いても前述したように、液晶分子４１ａと４
１ｂとはその配向方向が異なるため、その境界面に於い
ても入射光１３ａは散乱され後方散乱光１４ａとなって
表示前面に戻される。従って、後方散乱光は両者（１４
ａと１４ｃ）を加え合せたものとなり、光散乱性がます
ます高くなり、結果として、更に明るい白色地をもった
反射表示が得られる。

【００５２】一方、電圧印加領域１１では、前述したよ
うに液晶分子４１ｃは上、下基板１、２面に略垂直に配
列する。従って、上方からの光に対する液晶の屈折率は
ｎ2となり、光硬化性樹脂５０の屈折率ｎpと略一致（ｎ
2≒ｎp）するため、入射光１３ｂは、該光硬化性樹脂５
０と液晶分子４１ｃとの界面では殆ど反射、屈折を受け
ず散乱されること無く透過光１５となる。更に、液晶内
部においても液晶分子は電界方向にほぼ平行、つまり上
下基板１、２面に略垂直に配列するため屈折率の異なる
境界面がほとんど存在せず、やはり透過光１５となって
光吸収体５に吸収される。従って、該電圧印加領域１１
では黒色の表示外観が得られる。

【００５３】この様にして、本実施の形態に於いても、
印加電圧の有無により白／黒の表示外観が得られるが、
本実施の形態に於いては、上記光硬化性樹脂５０を液晶
層に加える事により、更に一層、光散乱性を向上させ
て、より明るい白色地を持った反射型液晶表示が可能と
なる。

【００５４】このように、配向方向の異なる多数の微小
配向領域からなる水平配向膜と光硬化性樹脂とを組み合
わせる事により、従来例１、２で示した光散乱型（ＰＤ
ＬＣ型）液晶表示装置に比べ、より少量の光硬化性樹脂
を加えるだけでも、従来より明るい白色表示が得られ、
しかも、それが低電圧で表示駆動できることがわかっ
た。更に、黒色表示部も、前述したように従来よりは光
散乱が少なくよりスッキリした黒表示となり、結果的
に、より明るくコントラスト比の高い反射型液晶表示装
置が提供できる。

【００５５】又、上述した第５の実施形態に前述したカ
ラーフィルター層を加えれば、前実施例よりも更に明る
い反射型のカラー液晶表示装置が実現できることも明ら
かである。

【００５６】

【発明の効果】以上、本発明によれば、従来技術の高分
子分散型（ＰＤＬＣ型）液晶表示装置に比べ、表示駆動
電圧、消費電力を上げる事無く、光散乱性と、光透過性
とを各々向上させ、より明るい白色地とよりスッキリし
た黒色表示とを合わせもった明るく表示コントラスト比
の高い反射型液晶表示装置が実現できる。高分子樹脂分
散と組み合わせる事により、更に、光散乱度を高め、明
るい白色地をもった反射型液晶表示装置が低電圧、低消
費電力駆動で提供できる。

【００５７】そして、上記光散乱度の高さを利用して、
より明るい反射型のカラー液晶表示装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の液晶表示装置の一部
断面図である。

【図２】本発明の第２の実施形態の液晶表示装置の一部
断面図である。

【図３】本発明の第３の実施形態の液晶表示装置の一部
断面図である。

【図４】本発明の第４の実施形態の液晶表示装置の一部
断面図である。

【図５】本発明の第５の実施形態の液晶表示装置の一部
断面図である。

【図６】本発明で用いる基板上の複数配向処理の製造工
程断面図（前半）である。

【図７】本発明で用いる基板上の複数配向処理の製造工
程断面図（後半）である。

【符号の説明】

１・・・上基板 ２・・・下基板 ３、４・・・透明電極 ７ａ・・・水平配向膜 ８ａ、８ｂ・・・それぞれ配向の向きの異なる水平配向
膜 ９ａ、９ｂ・・・それぞれ配向の向きの異なる水平配向
膜 ５・・・光吸収板 ４０・・・液晶層 ４１・・・ネマチック液晶分子 １３、１３ａ，１３ｂ、１３ｃ・・・入射光 ５０・・・高分子樹脂

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一対の基板間に液晶層が挟持され、該一対
   の基板のうち少なくとも一方の基板面上は、少なくとも
   隣り合う配向領域ではその配向方向を異ならせた多数の
   水平配向領域から構成されるとともに、上記一対の基板
   間に印加する電圧の高低により上記液晶層の光散乱度を
   変化させて表示機能を発現させた事を特徴とする液晶表
   示装置。
2. 【請求項２】 一対の基板間に液晶層が挟持され、該一
   対の基板の各々の基板面上は、少なくとも隣り合う配向
   領域ではその配向方向を異ならせた多数の水平配向領域
   から構成されるとともに、上記一対の基板間に印加する
   電圧の高低により上記液晶層の光散乱度を変化させて表
   示機能を発現させた事を特徴とする液晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記一対の基板のうち、いずれか一方の
   基板上にカラーフィルター層を配した事を特徴とする請
   求項１乃至２のいずれかに記載の液晶表示装置。
4. 【請求項４】 前記一対の基板のうち、下基板すなわち
   表示観察者側から見て後方の基板側に鏡面反射体を配し
   た事を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の液
   晶表示装置。
5. 【請求項５】 前記一対の基板のうち、下基板すなわち
   表示観察者側から見て後方の基板側に黒色体を配した事
   を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の液晶表
   示装置。
6. 【請求項６】 前記液晶層は、少なくともネマチック液
   晶から構成されている事を特徴とする請求項１乃至５の
   いずれかに記載の液晶表示装置。
7. 【請求項７】 前記液晶層は、少なくともネマチック液
   晶と光硬化性樹脂との混合物から構成されている事を特
   徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の液晶表示装
   置。
8. 【請求項８】 請求項１乃至７に記載の液晶表示装置に
   おける、少なくとも隣り合う配向領域ではその配向方向
   を異ならせた多数の水平配向領域を有する基板の製造工
   程は、前記基板上に光硬化性樹脂層を塗布形成する工程
   と、該光硬化性樹脂層に、少なくとも２回、異なる開口
   部を通して、方向の異なる偏光を照射して該光硬化性樹
   脂を硬化させる工程とを少なくとも含む事を特徴とする
   液晶表示装置の製造方法。