JPH11352519A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高コントラスト比のゲストホスト型液晶表示装
置の実現。 【解決手段】一対の基板の片側に櫛歯状の画素電極と共
通電極を備え、両電極と液晶層の間に位相板を備え、電
圧無印加時における液晶層の配向状態をホメオトロピッ
ク配向とし、位相板の遅相軸を電界方向に対して４５度
にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】液晶表示装置はこれまでパー
ソナルコンピュータ等のインターフェイスとして普及し
てきた。今後あらゆる電子機器において高機能化とネッ
トワーク化が進展し、液晶表示装置の適用範囲がさらに
広がることが予想される。液晶表示装置の総数が増大す
れば、より一層の低消費電力化が必要になる。

【０００２】本発明の属する利用分野は低消費電力でか
つ高画質の液晶表示装置である。具体的には、２色性色
素の光吸収を利用したゲストホスト型の反射型液晶表示
装置である。

【０００３】

【従来の技術】ゲストホスト型の液晶表示装置は偏光板
を用いないため光利用効率が高い。これを反射型液晶表
示装置に適用すると、高反射率の表示が得られる可能性
がある。

【０００４】ゲストホスト型の液晶表示装置には例えば
位相板方式がある。その構成と表示原理を図２に示す。
液晶層１０と反射板２０の間にリタデーションが４分の
１波長である位相板２７を内蔵している。液晶層に入射
した光のうち、振動方向が配向方向に平行な成分５３は
入射時に液晶層で吸収される。振動方向が配向方向に垂
直な成分５４は入射時にほとんど吸収されずに位相板に
到達するが、位相板を通過し、反射層で反射され、再び
位相板を通過する過程で振動方向が配向方向に平行な直
線偏光に変換されるため、反射時に吸収される。この様
に両成分が充分に吸収されるため、位相板方式では暗表
示の反射率が充分に低下して高いコントラスト比が得ら
れる。

【０００５】位相板方式ゲストホスト型液晶表示装置は
例えば特開平8−36174号公報や欧州特許EP 0699938 A2
号公報に記載されている。

【０００６】その一方で、液晶表示装置のモニターへの
応用が進んでいる。液晶表示装置をモニターに用いる場
合には広視野角が要求されるが、この要求を満足するも
のに横電界型液晶表示装置がある。その構成と表示原理
を図３に示す。下側基板上に櫛歯状の共通電極３３と画
素電極３２を有し、両電極間に電界４１を印加する。両
電極は同一基板上にあるため、電界はおよそ基板平面方
向に印加される。液晶層の配向方向を電界方向に対して
特定することにより液晶層のダイレクタを電圧印加時も
電圧無印加時も共に基板平面と平行な方向にすることが
できるため、広い視野角が得られる。

【０００７】横電界型液晶表示装置は例えば特願平4−2
93152号出願（参照），特願平5−233262号出願（参照）
に記載されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ゲストホスト型の液晶
表示装置はＴＦＴ等のアクティブ素子を用いて駆動す
る。電界印加方向が基板平面法線方向である液晶表示装
置では、これに用いる液晶層は抵抗値が充分に高くなけ
ればならず、例えば１０¹⁰Ωcm以上でなければならな
い。抵抗値が低いと、保持時間中に液晶層に印加した電
圧値が降下して反射率やコントラスト比や表示の均一性
が低下するからである。

【０００９】ゲストホスト型では液晶層中に２色性色素
を含む。以後、２色性色素を含む液晶材料をゲストホス
ト液晶材料と呼ぶことにする。２色性色素は精製が困難
であり不純物を含むため、これを液晶層に添加すると液
晶層中に不純物が混入する。不純物にはイオン性の成分
も含まれるため、ゲストホスト液晶材料の抵抗値は母体
の液晶材料よりも低い。

【００１０】アクティブ素子用の液晶材料にはシアノ系
とフッ素系があるが、前者は後者に比べて抵抗値が低
い。シアノ系液晶材料に２色性色素を添加すると、もと
もと低い抵抗値が更に低下して表示特性が著しく低下す
る。フッ素系液晶材料の場合には、抵抗値の低下は表示
特性が低下しない程度に止まる。

【００１１】２色性色素にはアゾ系とアントラキノン系
がある。アントラキノン系の分子形状は板状であるのに
対しアゾ系色素は棒状であるため、液晶材料に添加した
時のオーダーパラメータはアゾ系色素の方が高く、アゾ
系色素を含むゲストホスト液晶材料はより高い２色比を
示す傾向にある。２色比とは光吸収の異方性を表す値で
あり、２色比が高ければ液晶層の配向変化に伴う光吸収
の変化も大きくなるため、より高い反射率とコントラス
ト比が得られる。

【００１２】アゾ系色素とシアノ系液晶材料からなるゲ
ストホスト液晶材料は０.８ 程度の比較的高い２色比を
示すが、前述の様に抵抗値が低いためアクティブ駆動が
できない。フッ素系液晶材料を母体としたゲストホスト
液晶材料はアクティブ駆動が可能であるが、アゾ系色素
はフッ素系液晶材料には溶けにくい。フッ素系液晶材料
にアントラキノン系色素を添加すると２色比は０.７ 程
度になる。この様に、２色比と抵抗値を両立するゲスト
ホスト液晶材料は今までのところ存在しない。本発明が
解決しようとする課題は、ゲストホスト型液晶表示装置
の表示特性の向上である。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置で
は、一方の基板の液晶層に近接する面上に櫛歯状の共通
電極とソース電極を備える。共通電極とソース電極の間
に電界を印加し、液晶層に印加する電界方向を基板平面
に対して平行にする。

【００１４】更に、一方の基板の液晶層に近接する面上
に反射層を備える。共通電極，ソース電極と反射板を同
一の基板上に備える場合には、両電極と反射層の間に絶
縁保護膜を備える。

【００１５】液晶層には、例えば誘電率異方性が正の液
晶材料を用いる。配向膜には例えば垂直配向性のものを
用い、電圧無印加状態の液晶層をホメオトロピック配向
にする。更に、反射層と液晶層の間に位相板を配置し、
その遅相軸方向を電界印加時の液晶層配向方向に対して
４５度をなす様に設定する。また、位相板のリタデーシ
ョンを４分の１波長とする。

【００１６】カラー表示のために、一方の基板の液晶層
に近接する面上にカラーフィルタを備える。この時、位
相板の位相板のリタデーションを対応するカラーフィル
タ毎に変える。具体的には、対応するカラーフィルタの
主な透過波長の４分の１波長になる様に設定する。

【００１７】即ち、本発明では液晶層に印加する電界の
方向を基板平面に対して平行としたため、その画素部を
等価回路で表すと、液晶層に対して絶縁層，配向膜，基
板等が並列に接続された形で表される。即ち、絶縁層，
配向膜，基板等の各層が保持容量として機能し、基板平
面法線方向に電界が印加される縦電界方式に比べてきわ
めて大きい保持容量を有する。そのため本発明の液晶表
示装置ではある程度に抵抗値の低い液晶材料を用いても
保持時間中の電圧降下が生じない。

【００１８】電界方向を基板方向に平行にすることによ
り、従来用いることのできなかったアゾ系色素とシアノ
系液晶材料からなるゲストホスト液晶材料が使用可能に
なり、表示特性を向上できる。

【００１９】共通電極，ソース電極と基板の間に反射層
を備えたことにより、視差のない表示が得られる。両電
極と反射層の間に絶縁保護膜を備えたことにより、両者
の間が充分に絶縁され、液晶層に充分な電界が印加され
る。

【００２０】ゲストホスト型液晶表示装置には様々な方
式が存在するが、従来のゲストホスト型は何れも電界方
向が基板平面に垂直であることを前提として設計されて
いる。横電界型液晶表示装置にこれを用いる場合、電界
方向が基板平面に平行であることを考慮して、液晶層の
配向状態等を見直す必要がある。

【００２１】また、ゲストホスト型液晶表示装置のメリ
ットは反射率が高いということである。高反射率を実現
するためには、明表示における液晶層の配向状態をホメ
オトロピック配向、またはこれにより近い状態にしなけ
ればならない。

【００２２】本発明では液晶層に誘電率異方性が正の液
晶材料を用い、上下の基板上に垂直配向性の配向膜を用
いたため、電界無印加状態においてホメオトロピック配
向に近い配向状態が得られる。これにより、高反射率の
明表示が得られる。

【００２３】誘電率異方性が正の液晶層に電圧を印加す
ると、液晶層は配向方向が電界方向に近づく様に配向状
態を変える。電界強度を強めると液晶層はホモジニアス
配向に近い配向状態になり、その配向方向は櫛歯状の共
通電極とソース電極に対して垂直な方向になる。本発明
では配向膜と電極の間に位相板を備え、そのリタデーシ
ョンを４分の１波長とし、遅相軸の方位を櫛歯状の共通
電極とソース電極に対して４５度にした。これによりホ
モジニアス配向における反射率を低減できる。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明の内容を、実施例を用いて
より具体的に説明する。

【００２５】「実施例１」本発明の液晶表示装置の断面
図を図１に示す。

【００２６】厚さ１.１mm の透明なガラスを２枚の基板
に用いた。これらのガラスは表面が研磨されており、充
分な平坦性が付与されている。

【００２７】２枚の基板のうち使用者に近い方を第１の
基板１１，使用者から遠い方を第２の基板１２とする。
第２の基板上に反射層２０を形成し、その上に第３の絶
縁保護膜１９を形成した。反射層はアルミニウムからな
り、その層厚は２００ｎｍである。第３の絶縁保護膜は
窒化シリコンからなり、その層厚は５μｍである。

【００２８】第３の絶縁保護膜の上に横電界が印加でき
る薄膜トランジスタと各種の配線電極を形成し、各種の
配線は窒化シリコンからなる第１の絶縁膜１７と第２の
絶縁膜１８で絶縁した。

【００２９】薄膜トランジスタ３６と各種の配線電極
（走査電極と信号電極）の構造を図４に示す。図４には
Ａ−Ａ′，Ｂ−Ｂ′切断線における断面図も併記した。
薄膜トランジスタ素子は画素電極３２，信号電極３１，
走査電極３４及びアモルファスシリコン３５から構成さ
れる。共通電極３３と走査電極、及び信号電極と画素電
極はそれぞれ同一の金属層をパターンニングすることに
より形成した。画素電極は正面図において３本の共通電
極の間に形成されている。画素ピッチは横方向（隣り合
う信号電極間）に１００μｍ，縦方向（隣り合う走査電
極間）に３００μｍである。走査電極，信号電極，共通
電極の幅はそれぞれ１０μｍ，８μｍ，８μｍとした。
一方、画素電極、及び共通電極の信号線電極の長手方向
に伸びた部分の幅それぞれ５μｍ，６μｍとした。

【００３０】画素数は、６４０×３本の信号配線電極と
４８０本の走査配線電極により640×３×４８０個とし
た。

【００３１】もう一方の基板にはブラックマトリクス２
２付きのカラーフィルタ２４を形成した。２枚の基板を
組み合わせた時のブラックマトリクスの分布を図４に破
線３０で記した。ブラックマトリクスは破線２５の外側
に分布する。

【００３２】

【化１】

【００３３】第２の基板の反射電極上に位相板２６を形
成した。位相板にはDirk J.Broer,Rifat A. M. Hikmen
t, Ger Challaらの文献（Makromol. Chem, Ｖol.１９
０，３２０１−３２１５（１９８９））に記載されてい
る光重合性液晶分子を用いた。（化１）にその分子構造
を示した様に、光重合性液晶分子は両端のアクリル基を
有し、これによりポリマー状に重合することができる。
また、中央部のメゾゲン部と棒状構造により液晶状態を
とることができる。重合後の複屈折は、重合条件によっ
て変化するもののおよそ０.１５から０.１６の値にな
る。

【００３４】位相板の形成過程を図５に示す。まず始め
に、第３の配向膜１５をスピンコート法で塗付した（図
５（ａ））。第３の配向膜は側鎖を有しないポリイミド
系高分子を含む溶液である。これを加熱して成膜化した
後にラビング法により配向処理を施した（図５
（ｂ））。次に、第一の配向膜の上に光反応性液晶分子
を含む液晶性の溶液をスピンコート法で塗付した。第一
の配向膜の配向規制力により、同溶液は規定された方向
に対して平行にホモジニアス配向を形なする。その後こ
れに光照射して光重合性の液晶分子を重合させ、溶媒を
除いて位相板２７とした（図５（ｃ））。光源には波長
３２０ｎｍに輝線を有する高圧水銀燈を用い、照射光量
は５Ｊ／cm² 、照射時間は３分とした。

【００３５】光重合性液晶分子の塗付にスピンコート法
を用いたが、その回転数を１００rpm から３０００rpm
の範囲で変えて第２の基板を多数作成した。この中か
ら、位相板リタデーションが最も適切な値のものを以下
の様にして選別した。透過軸が位相板の配向方向に対し
て４５゜になる様にして、第２の基板の上に偏光板を配
置した。位相板が理想的な４分の１波長板であれば、こ
の状態で反射率が０％になるはずである。この状態で第
二の基板の光反射を測定し、最も反射率が低いものを選
択した。

【００３６】位相板のリタデーションの波長分散６２を
図６に実線で示す。そのリタデーションは人間の視感度
が最大になる波長５５０ｎｍ付近で理想の波長分散４１
と一致し、波長５５０ｎｍ付近で暗表示の反射率が最も
低減する。

【００３７】位相板の上に第２の配向膜をスピンコート
法で塗付した。第２の配向膜はアルキル系側鎖を有する
ポリイミド系高分子を含む溶液である。これを加熱して
成膜化し、第２の配向膜１４とした（図５（ｄ））。第
２の配向膜は垂直配向性であり、これは配向膜面上にア
ルキル基が林立し、これに沿って液晶分子が配向するこ
とにより垂直配向になると考えられる。これにラビング
法等で配向処理を施さない場合、チルト角は９０度にな
る。

【００３８】第一の基板上の第１の配向膜１３にもアル
キル系側鎖を有するポリイミド系高分子を用いた。これ
にラビング法で配向処理を施し、チルト角を約８０度に
した。

【００３９】次に、これらの２枚の基板を双方の配向膜
が対向する様にして組み立てた。２枚の基板間の距離を
均一にして、表示部全面にわたって液晶層厚を均一にす
るため、両者の間にスペーサとシール部を形成した。ス
ペーサは球状のポリマービーズであり、表示部全体に分
散されている。シール部はエポキシ系樹脂に球状のポリ
マービーズを混合したものを表示部の周辺に塗付して形
成したものである。

【００４０】組み立て時の第１の配向膜の配向処理方向
９２と、第３の配向膜の配向処理方向、即ち位相板の遅
相軸方向９１と、電界方向９３と、共通電極，画素電極
の関係を図７に示す。共通電極と共通電極は櫛歯状であ
り、その櫛歯の伸びる方向を櫛歯方向とすると、第一の
配向膜の配向処理方向は櫛歯方向に対して４５度をな
す。位相板の遅相軸方向は櫛歯方向に対して９０度をな
す。

【００４１】分子末端にシアノ基を有する液晶化合物を
主に含み、誘電率異方性が正である液晶組成物にアゾ系
の２色性色素を２％添加した。両者の混合物を透明点以
上の温度に加熱して溶解し、ゲストホスト液晶材料とし
た。このゲストホスト液晶材料の２色比は１３.１であ
り、オーダーパラメータは約０.８であった。また、抵
抗値は２×１０⁹Ω／cm² であった。

【００４２】このゲストホスト液晶材料を前述の液晶材
料に真空で注入し、紫外線硬化型樹脂からなる封止剤で
注入口を封止した。液晶層の厚さは６.２μｍとした。

【００４３】液晶層に接する第二と第三の配向膜を垂直
配向性の配向膜にしたことにより、電圧を印加しない場
合に液晶層はホメオトロピック配向に近い配向状態にな
る。電圧印加時には櫛歯方向に垂直に電界が印加され
る。液晶材料の誘電率異方性が正であるため液晶層は電
界方向に沿って配向し、ホモジニアス配向に近い配向状
態が得られる。この時、液晶の配向状態と位相板の配向
方向は４５度をなすため、反射率の低い暗表示が得られ
る。

【００４４】この液晶表示素子の上面に主に４００ｎｍ
より紫外域の光を吸収する紫外線吸収フィルム２２と、
光拡散フィルム２３を積層した。光拡散フィルムには住
友化学工業（株）製のルミスティを用いた。

【００４５】作成した液晶表示装置の反射率の印加電圧
依存性を図８に示す。図８の反射率は、同条件における
酸化マグネシウム板の反射率を１００％として測定し
た。液晶表示装置の反射率は電圧印加と共に単調減少
し、ノーマリオープン型の表示が得られた。印加電圧０
Ｖにおいて反射率は最大になり、最大値は２２.５％ で
あった。また、印加電圧を８Ｖにおける反射率は４.５
％ であった。印加電圧０Ｖと８Ｖにおいてコントラス
ト比を計算すると、５.０：１であった。

【００４６】以上の様に、抵抗値は若干低いが、高い２
色比を示すゲストホスト液晶材料を櫛歯状の電極を用い
て基板平面方向に電界を印加して駆動したことにより、
反射率２２.５％，コントラスト比５.０：１の表示が得
られた。

【００４７】「実施例２」実施例１の液晶表示装置にお
いて、位相板のリタデーションを各カラーフィルタの主
な透過波長にあわせて異なる値に設定した。

【００４８】液晶表示装置にはＲ，Ｇ，Ｂの各カラーフ
ィルタに対応した３種類の画素が存在する。Ｒのカラー
フィルタを例にとると、Ｒのカラーフィルタは６００ｎ
ｍから７００ｎｍに透過率の極大を有する。その主な透
過波長を６２０ｎｍとして、これに対応する画素の位相
板のリタデーション４４は波長６２０ｎｍにおいて６２
０ｎｍの４分の１である１５５ｎｍに設定した。

【００４９】同様にして、Ｇのカラーフィルタは５００
ｎｍから６００ｎｍに透過率の極大を有する。その主な
透過波長は５５０ｎｍとして、これに対応する画素の位
相板のリタデーション４５は、波長５５０ｎｍにおいて
５５０ｎｍの４分の１である１３７ｎｍにした。

【００５０】Ｂのカラーフィルタは４００ｎｍから５０
０ｎｍに透過率の極大を有する。その主な透過波長を４
８０ｎｍとし、これに対応する画素の位相板のリタデー
ション４６は、波長４８０ｎｍにおいて４８０ｎｍの４
分の１である１２０ｎｍにした。

【００５１】この時の実効的な位相板リタデーションの
波長分散を図９に実線で示す。例えば、６００ｎｍから
７００ｎｍはＲのカラーフィルタの透過率極大に対応す
るため、この波長域の表示特性はＲの位相板で実質的に
決定される。同様に、４００ｎｍから５００ｎｍはＢの
位相板で、５００ｎｍから６００ｎｍはＧの位相板でそ
れぞれ実質的に決定される。その結果、実効的な位相板
リタデーションの波長分散６５，６４，６３は理想の波
長分散６１に近づく。赤と青の光の漏れが抑えられ、暗
表示の着色が解消される。

【００５２】第２の基板上に位相板を形成した。その形
成過程を図１０に示す。フォトリソグラフにより第１の
透明膜２９をＧの画素７２とＢの画素７３の上に形成し
た（図１０（ａ））。次に、第２の透明膜２８をＢの画
素上に形成した（図１０（ｂ））。第１の透明膜と第２
の透明膜にはＳｉＮｘを用い、膜厚はそれぞれ０.１３
μｍ，０.０９μｍとした。次に、第３の配向膜１５を
スピンコート法にて形成し、これに光を照射して配向処
理を施した（図１０（ｃ））。光配向膜上に光重合性の
液晶分子を形成した。光重合性液晶分子層は充分に薄い
ため光配向膜の配向規制力が層全体に及び、同層は光配
向膜で規定された方向に対して平行にホモジニアス配向
を形成した。その後これに光照射して光重合性の液晶分
子を重合させ、位相板２７とした（図１０（ｄ））。そ
の後、第２の配向膜１４をスピンコート法にて形成し、
これに光を照射して配向処理を施した(図１０(ｅ))。液
晶層には、実施例１と同じゲストホスト液晶材料を用い
た。以上のようにして作成した液晶表示装置の断面図を
図１１に示す。

【００５３】作成した液晶表示装置の反射率の印加電圧
依存性を測定したところノーマリオープン型の表示が得
られ、印加電圧０Ｖにおいて最大値２２.２％ が得られ
た。また、印加電圧を８Ｖにおける反射率は４.２％ で
あった。印加電圧０Ｖと８Ｖにおいてコントラスト比を
計算すると、５.３：１ であった。以上の様に、実施例
１とほぼ同じ表示特性が得られた。

【００５４】更に、暗表示の反射スペクトルを測定し、
暗表示の表示色を色度座標上で評価した。図１２に示し
た様に、実施例１の液晶表示装置では暗表示は紫色に着
色しているが、実施例２では表示色の色度座標は標準光
源（Ｃ光源）に近づいており、着色が低減された。

【００５５】以上の様に、位相板のリタデーションを各
カラーフィルタの主な透過波長にあわせて異なる値に設
定したことにより、反射率２２.２％，コントラスト比
５.３：１の表示が得られ、かつ暗表示の着色が低減さ
れた。

【００５６】「実施例３」実施例１の液晶表示装置にお
いて、各種配線の材料をＩＴＯ（Indium TinOxide）に
換えた。ＩＴＯの膜厚は３００ｎｍとした。

【００５７】作成した液晶表示装置の反射率の印加電圧
依存性を測定したところノーマリオープン型の表示が得
られ、印加電圧０Ｖにおいて最大値３４.２％ が得られ
た。また、印加電圧を８Ｖにおける反射率は６.６％ で
あった。印加電圧０Ｖと８Ｖにおいてコントラスト比を
計算すると、５.２：１であった。

【００５８】以上の様に、各種配線を透明な材料で構成
したことにより、明表示の反射率が実施例１に比べて
１.５倍以上に増大した。また、電極幅をｄとすると、
電極端部から０.４ｄ の距離の領域内では液晶層に横方
向の電界が印加されるため、この部分では電極間部とほ
ぼ同様の配向変化が実現された。暗表示の反射率も6.6
％まで低減し、実施例１とほぼ同様のコントラスト比が
得られた。

【００５９】「比較例１」実施例１の液晶表示装置にお
いて、ゲストホスト液晶材料を換えた。

【００６０】分子末端にフッ素を有する液晶化合物を主
に含み、誘電率異方性が正である液晶組成物にアントラ
キノン系の２色性色素を２％添加した。両者の混合物を
透明点以上の温度に加熱して溶解し、ゲストホスト液晶
材料とした。このゲストホスト液晶材料の２色比は９.
３であり、オーダーパラメータは約０.７であった。ま
た、抵抗値は１.２×１０¹¹Ω／cm² であった。

【００６１】この液晶表示装置の反射率の印加電圧依存
性を実施例１と同様にして測定したところ、ノーマリオ
ープン型の表示が得られた。印加電圧０Ｖにおいて反射
率は最大になり、最大値は２０.４％ であった。また、
印加電圧を８Ｖにおける反射率は５.５％ であった。印
加電圧０Ｖと８Ｖにおいてコントラスト比を計算する
と、３.７：１であった。

【００６２】以上の様に、抵抗値は高いが２色比は低い
ゲストホスト液晶材料を用いたことにより、反射率，コ
ントラスト比とも実施例１に比べて低下した。

【００６３】「比較例２」上下の基板間に電圧を印加す
る液晶表示装置を作成し、これに実施例１と同じゲスト
ホスト液晶材料を封入し、その表示特性を評価した。

【００６４】第１の基板は厚さ０.７mm のホウケイサン
ガラスであり、液晶層に近接する面上に第３の配向膜，
共通電極，平坦化層，カラーフィルタが順次積層されて
いる。共通電極はＩＴＯ製であり、層厚は０.２μｍで
ある。

【００６５】第２の基板は第１の基板と同じ材質と厚さ
であり、液晶層に近接する面上に第２の配向膜，位相
板，第１の配向膜，反射電極，絶縁層，アクティブ素子
が順次積層されている。反射電極はＡｌ製であり、反射
板と電極の働きを兼ねる。アクティブ素子は逆スタガ型
の薄膜トランジスタである。反射電極は１画素を形成
し、その形状は概略長方形状であり、大きさは約１００
μｍ×３００μｍである。反射電極はスルーホールでア
クティブ素子と接続されている。

【００６６】第２と第３の配向膜には、ポリビニル珪皮
酸からなる光配向性の配向膜を用いた。ポリビニル珪皮
酸を溶液状態として基板上にスピンコート法で塗付し、
溶媒を除去した後に光照射して配向処理を施した。光源
には波長３２０ｎｍに輝線を有する高圧水銀燈を用い、
グラントムソンプリズムを通して直線偏光とした。照射
光量は５Ｊ／cm² 、照射時間は３分とした。第２の配向
膜に照射する直線偏光の振動方向は、第１の配向膜の配
向方向と４５度をなす様にした。第３の配向膜に照射す
る直線偏光の振動方向は、組み立て時に第２の配向膜に
照射する直線偏光の振動方向に平行になる様にした。

【００６７】電圧を印加しない場合に液晶層はホモジニ
アス配向に近い配向状態になり、かつ液晶の配向状態と
位相板の配向方向は４５度をなすため、反射率の低い暗
表示が得られる。電圧印加時には基板平面方向に垂直に
電界が印加される。液晶材料の誘電率異方性が正である
ため液晶層は電界方向に沿って配向し、ホメオトロピッ
ク配向に近い配向状態が得られる。

【００６８】液晶層には、実施例１と同じゲストホスト
液晶材料を封入した。

【００６９】この液晶表示装置の反射率の印加電圧依存
性を測定したところ、ノーマリクローズ型の表示が得ら
れた。印加電圧０Ｖにおいて反射率は最小になり、最小
値は６.２％であった。また、印加電圧を８Ｖにおける
反射率は１８.５％であった。印加電圧０Ｖと８Ｖにお
いてコントラスト比を計算すると、３.０：１であっ
た。

【００７０】以上の様に、表示特性は反射率，コントラ
スト比とも実施例１に比べて低下した。その原因は、液
晶表示装置の電極構造を変えて、基板平面垂直方向に電
界が印加される様にしたためである。この場合、液晶層
に並列に接続される容量は少ない。液晶層の抵抗値が充
分に高くないと保持時間中に電圧が降下し、液晶層は電
圧無印加時の配向状態にもどろうとする。本比較例で用
いた液晶材料は抵抗値が充分に高くないため、保持時間
内に液晶の配向状態を保持できず、充分な反射率が得ら
れない。

【００７１】「比較例３」比較例２の液晶表示装置にお
いて液晶材料を換え、比較例１と同じ液晶材料を用い
た。

【００７２】この液晶表示装置の反射率の印加電圧依存
性を測定したところ、ノーマリクローズ型の表示が得ら
れた。印加電圧０Ｖにおいて反射率は最小になり、最小
値は５.８％であった。また、印加電圧を８Ｖにおける
反射率は１９.９％であった。印加電圧０Ｖと８Ｖにお
いてコントラスト比を計算すると、３.４：１であっ
た。

【００７３】以上の様に、表示特性は反射率，コントラ
スト比とも実施例１に比べて低下した。本比較例の液晶
表示装置では基板平面垂直方向に電界が印加されるが、
この場合、液晶層に並列に接続される容量は少なく、液
晶層の抵抗値が充分に高くないと保持時間中に電圧が降
下して液晶層は電圧無印加時の配向状態にもどろうとす
る。保持時間中の電圧降下を防ぐため、本比較例では抵
抗値が充分に高い液晶材料を用いた。ところが抵抗値が
高い液晶材料の２色比は低いため、表示特性は実施例１
に比べて低下した。

【００７４】「比較例４」実施例１の液晶表示装置にお
いて、位相板と第１の配向膜を除いた。

【００７５】この液晶表示装置の反射率の印加電圧依存
性を測定したところ、ノーマリオープン型の表示が得ら
れた。印加電圧０Ｖにおいて反射率は最大になり、最大
値は２３.１％であった。また、印加電圧を８Ｖにおけ
る反射率は１４.４％であった。印加電圧０Ｖと８Ｖに
おいてコントラスト比を計算すると、１.６：１ であっ
た。

【００７６】以上の様に、位相板を除いたことによりコ
ントラスト比が大幅に低下した。基板平面方向に電界を
印加してゲストホスト液晶を駆動する場合、高いコント
ラスト比を得るために位相板が必要である。

【００７７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、抵抗の
比較的低い液晶材料を用いても保持時間内における液晶
層の印加電圧が一定に保たれ、高コントラスト比が実現
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の液晶表示装置の構成を示す断面図で
ある。

【図２】位相板方式ゲストホスト型液晶表示装置の原理
を示す図である。

【図３】横電界方式の原理を示す図である。

【図４】本発明の液晶表示装置の１画素内における各種
の電極と配線とアクティブ素子の分布を示す図である。

【図５】実施例１の液晶表示装置における位相板の形成
過程を示す側断面図である。

【図６】実施例１の液晶表示装置の位相板のリタデーシ
ョンの波長依存性を示す特性図である。

【図７】組み立て時の第一の配向膜の配向処理方向と、
第三の配向膜の配向処理方向と、共通電極，共通電極の
関係を示す図である。

【図８】実施例１の液晶表示装置の反射率の印加電圧依
存性を示す特性図である。

【図９】実施例２の液晶表示装置における位相板のリタ
デーションの実質的な波長依存性を示す特性図である。

【図１０】実施例２の液晶表示装置における位相板の形
成過程を示す側断面図である。

【図１１】実施例２の液晶表示装置の構成を示す断面図
である。

【図１２】実施例１と実施例２の液晶表示装置の暗表示
の色度を示す特性図である。

【符号の説明】

１…液晶分子、２…２色性色素、１０…液晶層、１１…
第１の基板、１２…第２の基板、１３…第１の配向膜、
１４…第２の配向膜、１５…第３の配向膜、１６…平坦
化層、１７…第１の絶縁層、１８…第２の絶縁層、１９
…第３の絶縁層、２０…反射板、２１…光拡散フィル
ム、２２…紫外線吸収フィルム、２３…ブラックマトリ
クス、２４…Ｒのカラーフィルタ、２５…Ｇのカラーフ
ィルタ、２６…Ｂのカラーフィルタ、２７…位相板、２
８…第１の透明層、２９…第１の透明層、３１…信号配
線、３２…画素電極、３３…共通電極、３４…走査電
極、３５…アモルファスシリコン、３６…薄膜トランジ
スタ、３７…ブラックマトリクスの範囲、４１…電界方
向、４２…配向処理方向、４３…第１の偏光板、４４…
第２の偏光板、５１…入射光、５２…反射光、５３…吸
収軸に平行な透過偏光成分、５４…吸収軸に垂直な透過
偏光成分、６１…理想的な位相板のリタデーション波長
分散、６２…実際の位相板のリタデーション波長分散、
６３…Ｒの位相板のリタデーション波長分散、６４…Ｇ
の位相板のリタデーション波長分散、６５…Ｂの位相板
のリタデーション波長分散、７１…Ｒの画素、７２…Ｇ
の画素、７３…Ｂの画素、９１…位相板遅相軸方向、９
２…第１の配向膜配向処理方向、９３…電界方向、１０
０…ラビングロール。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１の基板と第２の基板と液晶層からな
   り、液晶層は第１の基板と第２の基板によって挟持さ
   れ、第２の基板は液晶層に近接する面上に基板平面に平
   行な電界を前記液晶層に印加する電極群、およびこれら
   の電極に接続された複数のアクティブ素子を有し、前記
   液晶層と前記一対の基板の少なくとも一方の基板との間
   に配置された配向膜とからなるアクティブマトリクス液
   晶表示装置であって、第２の基板は液晶層に近接する面
   上に反射板と位相板を備え、反射板は電極群とアクティ
   ブ素子から絶縁されており、位相板と電極群と反射板
   は、液晶層側から位相板，電極群，反射板の順に積層さ
   れていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】請求項１の液晶表示装置において、位相板
   のリタデーションは４分の１波長になる様に設定されて
   おり、その遅相軸は基板法線方向から見て電界方向に対
   して４５度をなす様に設定されていることを特徴とする
   液晶表示装置。
3. 【請求項３】請求項１の液晶表示装置において、位相板
   と電極群の間に透明層を備え、透明層の厚さはカラーフ
   ィルタの主な透過光波長に応じて変化し、主な透過光波
   長が短波長である画素においてより厚く、主な透過光波
   長が長波長である画素においてより薄いことを特徴とす
   る液晶表示装置。
4. 【請求項４】請求項１の液晶表示装置において、透明層
   は第一の透明層と第二の透明層からなり、第一の透明層
   はＧ，Ｂのカラーフィルタに対応する画素に分布し、第
   二の透明層はＢのカラーフィルタに対応する画素に分布
   することを特徴とする液晶表示装置。
5. 【請求項５】請求項１の液晶表示装置において、各カラ
   ーフィルタに対応する位相板の厚さは各カラーフィルタ
   の主な透過光波長の４分の１波長に比例することを特徴
   とする液晶表示装置。
6. 【請求項６】請求項１の液晶表示装置において、基板平
   面に平行な電界を液晶層に印加するための電極群がＩＴ
   Ｏ等の金属酸化物からなる透明電極で形成されているこ
   とを特徴とする液晶表示装置。