JPH1138452A

JPH1138452A - 液晶表示装置及びそれを用いた電子機器

Info

Publication number: JPH1138452A
Application number: JP9194497A
Authority: JP
Inventors: Kanemitsu Kubota; 兼充久保田; Hidekazu Kobayashi; 英和小林
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1997-07-18
Filing date: 1997-07-18
Publication date: 1999-02-12

Abstract

(57)【要約】【課題】明るく、視認性の高い高分子分散型の、白黒
及びカラーの反射型液晶表示装置、及びそれを用いた電
子機器を提供する。【解決手段】液晶材７と高分子樹脂材８を少なくとも
含む液晶表示層９の下方に偏光分離板５を配置し、散乱
光を効率良く反射させ白表示の明るさを確保するととも
に、透過光の約半分を光吸収させて黒表示画質を確保す
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かか
わり、特に液晶層中に高分子樹脂材料を含む明るい反射
型液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】反射型液晶表示装置は、微小電力で動作
させることができるため、ウオッチ、電卓、携帯電話、
携帯型小型情報機器などの各種電子機器用の表示デバイ
スとして広く普及してきた。

【０００３】従来の反射型液晶表示装置として最も一般
的な液晶表示体としてＴＮ型（ツイスティド・ネマチッ
ク型）やＳＴＮ型（スーパーツイスティド・ネマチック
型）があるが、これらはいずれも偏光板を２枚使用する
ため、それにより入射光量の約６０〜７０％が吸収され
てしまうため暗くて視認性の余り良くない表示画面しか
得られなかった。更に反射型カラー表示の場合には、カ
ラーフィルターによる光吸収損失（約６０％）も加わ
り、特に暗い環境下では、その見にくさが問題であっ
た。

【０００４】そこで、偏光板を使わず、明るい表示画面
を得る試みとして高分子分散型液晶表示装置が提案され
ている。高分子分散型液晶表示装置の従来例として、特
開昭６３ー２７１２３３号公報に記載されている液晶光
学素子があった。この液晶光学素子は、高分子樹脂とネ
マチック液晶との混合液を二枚の基板間に封入して表示
パネルが構成される。ここではネマチック液晶分子が有
する複屈折性に起因する二つの屈折率のうち電圧印加時
の液晶材の屈折率と、高分子樹脂の屈折率とが一致する
ようにあらかじめ各材料を選定しておく。よって、電圧
印加時に於いては該表示パネルは透明状態となる。一
方、電圧無印加時においては液晶材と高分子樹脂材とで
屈折率が異なるために両材の界面で入射光が屈折、反射
を受け結果的に散乱される。従って、この状態に於いて
は表示パネルは白濁状態となる。

【０００５】このようにして電圧印加の有無により透明
状態と白濁状態とを切り替えることにより表示機能が発
現できる。このように、上述した従来の液晶表示素子に
於いては、偏光板を使用しないため明るい反射型液晶表
示装置が実現できる期待があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記高分子分
散型の液晶表示素子を使って反射型の白黒表示を実現さ
せるためには、従来からこの表示パネルの下方に黒色板
を配置する方法と、鏡面反射板を配置する方法とがあっ
た。

【０００７】黒色板を配置した場合には、透明時の黒画
質は優れているものの、散乱時には、前方散乱光は該黒
色板で吸収されてしまうため、後方散乱光のみが白色表
示に寄与する。しかし、この後方散乱度が低く暗い白色
表示しか得られないという欠点を有していた。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、
表示観察者側に戻ってくる散乱光の割合をいう。この値
が高いほど明るい表示となる。前述した従来例では、こ
の後方散乱度は高くても約２０％程度であった。新聞紙
の白地部分の後方散乱度が約７０％である事と比較すれ
ば、いかに暗いかがわかる。

【０００８】一方、表示パネルの下方に鏡面反射板を配
置した場合には、前方散乱光は該鏡面により反射され後
方散乱光となり表示観察者側に戻されるため、後方散乱
度は約９０％にも達し、新聞紙よりも明るい白色表示が
得られる。しかし、透明状態においては、入射光は該鏡
面反射板により正反射され、表示観察者の眼には正反射
方向の物体が映って見えることになる。この場合、表示
観察者の正反射方向に黒色体があれば黒表示となるが、
例えば、白い天井などがあった場合には白色が反射され
て白表示となってしまい表示コントラストが全く得られ
なくなってしまう。このように、鏡面反射板を用いた場
合にも、周囲の環境により表示の見易さが大きく変動し
てしまうという欠点を有していた。

【０００９】上述した鏡面反射板による不安定な黒表示
を改善する提案として、特開平８ー９５００９に示され
た高分子分散型液晶表示素子がある。この液晶表示素子
では、液晶表示層として前述した液晶材、高分子樹脂材
の他、二色性染料を加えた混合液を用いている。更に、
画素電極に反射膜の機能を持たせている。この液晶表示
装置の表示動作について説明すると、電圧無印加時に於
いては、ランダムな方向に向いた液晶分子及び二色性染
料分子により入射光は散乱されるとともに該二色性分子
により吸収されるため黒表示の外観が得られる。一方、
電圧印加時に於いては、液晶分子と二色性染料分子はと
もに基板面に対して略垂直方向に配列されるため、光散
乱状態は消滅して透明状態になるとともに二色性染料に
よる光吸収能力が失われるため、全体として透明状態と
なり、入射光はそのまま液晶表示層を通過して画素電極
に達しそこで反射されて観察者側に戻されるため明表示
状態となる。この時、画素電極には、やはり鏡面性があ
るため表示観察者には鏡面反射像を見る事になるため、
周囲の環境に左右され、安定した白表示が得られない。
また、黒表示についても、通常、液晶分子はドメイン構
造（ドメイン内では液晶分子の配列方向は揃っている
が、ドメイン間では方向が異なっている）を取るため、
二色性染料の光吸収性が各ドメイン間で異なるためムラ
のある黒表示となってしまう。更に、該二色性染料分子
は一方向の偏光のみを吸収するため、十分な黒さを持っ
た黒表示が得られないという欠点を有していた。本発明
は上述した問題を解決して、周囲の環境によらない安定
した明るい白表示と黒表示とをバランスよく両立させ
た、明るく表示コントラスト比の高い高分子分散型の反
射型液晶表示装置を実現させるとともに、それにカラー
フィルター層を加えて視認性の高い明るい反射型カラー
液晶表示装置を提供する事を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１によれば、少な
くとも液晶材料と高分子樹脂とを含む液晶表示層、及び
該液晶表示層の下部に配置された偏光分離板、及び更に
下部に配置された光吸収部、及び該液晶表示層を少なく
とも挟持する二枚の基板とから少なくとも構成された事
を特徴とする液晶表示装置が提供される。

【００１１】上記構成によれば、偏光分離板により、偏
光された散乱光を効率良く反射させるとともに、透過光
の約半分を吸収して、明るい白色表示と、より安定した
黒表示ととが両立した表示外観が得られるという効果が
得られる。請求項２によれば、少なくとも液晶材料と二
色性染料と高分子樹脂とを含む液晶表示層、及び該液晶
表示層の下部に配置された偏光分離板、及び更に下部に
配置された光吸収部、及び少なくとも該液晶表示層を挟
持する二枚の基板とから少なくとも構成された事を特徴
とする液晶表示装置が提供される。

【００１２】上記構成によれば、さらに安定した黒表示
品質となるという効果がある。

【００１３】請求項３によれば、少なくとも液晶材料と
二色性染料と高分子樹脂とを含む液晶表示層、及び該液
晶表示層の下部に配置された偏光分離板、及びさらに下
部に配置された白色反射部、及び少なくとも該液晶表示
層を挟持する二枚の基板とから少なくとも構成された事
を特徴とする液晶表示装置が提供される。

【００１４】上記構成によれば、黒表示の黒色度は低下
するものの、表示環境によらず安定した黒表示品質が得
られるとともに、白表示の明るさが更に増して、特に暗
い環境下で見る反射型表示装置に適するという効果が得
られる。

【００１５】請求項４によれば、前記液晶表示層を構成
する液晶材料は、正の誘電異方性（△ε＞０）を有する
とともに、電圧無印加時に於いて前記基板面に対して水
平方向に配向方位づけ（ホモジーニャス配向）られてい
る事を特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載
の液晶表示装置が提供される。

【００１６】上記構成によれば、液晶表示層中の高分子
樹脂の分子方向を揃え、安定した複屈折性が得られると
いう効果がある。

【００１７】請求項５によれば、前記液晶表示層を構成
する液晶材料及び高分子樹脂は各々複屈折性を有すると
ともに、同一偏光方向に対応する各々の屈折率を略一致
（ｎLCX≒ｎPX、ｎLCY≒ｎPY）させた事を特徴とする請
求項１乃至４のいずれか一項に記載の液晶表示装置が提
供される。

【００１８】上記構成によれば、散乱光に偏光性が付与
されるという効果がある。

【００１９】請求項６によれば、前記液晶材料を構成す
る液晶分子の水平配向（ホモジーニャス配向）時におけ
る分子長軸方向と前記偏光分離板の透過偏光軸とを略直
交させた事を特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項
に記載の液晶表示装置が提供される。

【００２０】上記構成によれば、偏光分離板により散乱
光が最も効率良く反射されるという効果を有する。

【００２１】請求項７によれば、請求項１乃至６のいず
れかに記載の液晶表示装置において、前記液晶表示層の
下方に偏光分離板及びカラーフィルター層及び反射層を
順次積層させた事を特徴とする液晶表示装置が提供され
る。

【００２２】上記構成は、明るい反射型カラー表示を実
現する一つの構成である。

【００２３】請求項８によれば、前記、少なくとも液晶
表示層を挟持する二枚の基板のうち一方の基板面上にカ
ラーフィルター層を配したことを特徴とする請求項１乃
至６のいずれか一項に記載の液晶表示装置が提供され
る。

【００２４】上記構成は、もう一つの明るい反射型カラ
ー表示を実現する構成である。

【００２５】請求項９によれば、請求項１乃至８のいず
れかに記載の液晶表示装置において、前記偏光分離板を
下基板の内面（液晶表示層側の面）上に配置させた事を
特徴とする液晶表示装置が提供される。

【００２６】上記構成によれば、混色がなく色純度の高
い反射型カラー液晶表示が実現できるという効果を有す
る。

【００２７】請求項１０によれば、前記請求項１乃至９
のいずれかに記載の液晶表示装置を表示部に有する事を
特徴とする時計、電卓、携帯電話、携帯情報機器等の電
子機器が提供される。

【００２８】上記構成によれば、暗い環境下でも表示視
認性の高い電子機器が実現できるという効果を有する。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の液晶表示装置の構
造及び動作を、図面を参照して説明する。

【００３０】（実施例１）図１（ａ）に実施例１の液晶
表示装置の構造を説明する一部断面図を示す。１、２は
それぞれ上、下基板でガラス又はプラスチック板から構
成されている。３、４はそれぞれ該上、下基板１、２の
互いに対向する面上に形成された透明電極で酸化インジ
ウムや酸化錫などから構成されている。９は液晶表示層
で、少なくとも液晶材料と高分子樹脂材料の混合物から
構成されている。７は、該液晶材料を構成するネマチッ
ク液晶分子を表している。ネマチック液晶分子は細長い
棒状の分子形状をなし、図に於いては、それを細長い線
で表現するとともに、線の長軸方向を液晶分子の長軸方
向としている。図示するように、ここでは液晶分子７を
基板１、２面に水平（ホモジーニャス配向）、且つＸ方
向（図示するように、紙面に平行な方向をＸ方向とし、
紙面に垂直な方向をＹ方向とする。以後、今後出てくる
図面に於いてもＸ，Ｙ方向とは上記方向を指すものとす
る。）に配向させている。更に、液晶分子７の複屈折率
（ｎLCX、ｎLCY、ｎLCX＞ｎLCY）と高分子樹脂材の複屈
折率（ｎPX、ｎPY、ｎPX＞ｎPY）とを各々あらかじめ略
一致（ｎLCX≒ｎPX、ｎLCY≒ｎPY）するように、各材料
を選定しておく。

【００３１】次に、上記液晶表示層９の作成法について
説明する。基板１、２の内面上に、あらかじめ配向膜と
してポリイミド樹脂（図面上では省略）をコーティン
グ、焼成した後、ラビング処理を施しておき、図示する
ようにＸ方向に液晶分子を配向させる能力を付与させて
おく。この際、ラビング方向（ここではＸ方向）を後に
説明する偏光分離板５の透過偏光軸（ここではＹ方向）
と略直交させておくことが、良好な表示を得るために重
要となる。次に上基板１と下基板２とをスペーサー、シ
ール材を介して約５μｍ〜１０μｍのギャップをもって
貼り合わせる。このギャップ中に正の誘電異方性（△ε
＞０）を有するネマチック液晶材料（ここではＴＬ２１
５、メルク社製）とモノマー（例えば、４ーベンゾイロ
キシフェニルメタクリレート）とを９５：５（重量比）
で混合した液を封入し、５０℃で紫外線（０．０７ｍＷ
／ｃm²）を２時間照射して、液晶中から高分子樹脂材８
を析出させた。この時、ネマチック液晶分子がラビング
方向に従って水平配向するとともに、高分子樹脂材８も
液晶分子７より規制を受けて方向性を持って析出される
事が確認されるとともに上述した複屈折性（ｎLCX≒ｎP
X、ｎLCY≒ｎPY）が得られる事も確かめられた。

【００３２】５は偏光分離板、６は光吸収部で黒色体も
しくは黒色層からなる。

【００３３】上記偏光分離板５の一例としては、ＰＣＴ
公開のＷＯ９５／１７６９２に開示されたものがある。
その機能を図２を用いて説明する。図２は偏光分離板５
の断面図の一部を示したもので２種類のフィルム、フィ
ルムＡとフィルムＢとが交互に複数層積層（通常１００
層〜５００層）された構造を有している。２種類のフィ
ルムのうち一方（ここではフィルムＡとする）は複屈折
性（ｎAX、ｎAＹ、ｎAX＞ｎAＹ）を有し、他方のフィル
ム（ここではフィルムＢとする）は複屈折性のない等方
性のフィルム（屈折率ｎBXYとする）からなり、双方の
フィルムの屈折率の関係を、ｎAＹ＝ｎBXYとすると、入
射光のうちＹ方向の偏光は偏光分離板５を透過するが、
Ｘ方向の偏光は、多層膜干渉反射の条件に従って反射さ
れる。この様にして、偏光分離板５は偏光分離機能を有
する。前述したように、偏光分離板５をその透過偏光軸
（Ｙ軸）がラビング方向すなわち液晶分子の長軸方向
（Ｘ方向）とは直交するように配置させる事が良好な表
示品位を得るために重要である。

【００３４】以上が、本発明に基づく実施例１の液晶表
示装置の構造である。

【００３５】次に、図１（ｂ）を用いて、本液晶表示装
置の動作を説明する。図１（ａ）と共通する部材につい
ては、その符号も共通にしてあり説明を省略する。領域
１０は上、下電極３、４間の電圧が無印加もしくはスレ
ッショルド電圧以下の領域、領域１１は上、下電極３、
４間に十分な電圧（もしくは飽和電圧以上）が印加され
た領域である。領域１０に入った入射光ＡはＸ偏光とＹ
偏光の合成波と考えてよく、そのうちＸ偏光は、液晶表
示層９に入射するが、前述したように液晶材７と高分子
樹脂材８の双方のＸ軸方向の屈折率が一致（ｎLCX≒ｎP
X）するため２つの材料の界面で屈折、反射を受けずに
そのまま透過して偏光分離板５に達する。前述したよう
に偏光分離板５はＸ軸方向の偏光を干渉反射するように
配置されているため、該Ｘ偏光は、そこで反射されて表
示観察者方向に戻される。この反射光は鏡面的な反射光
と考えてよい。一方、Ｙ偏光も、やはり前述したように
液晶材７と高分子樹脂材８の双方のＹ方向の屈折率が一
致（ｎLCY≒ｎPY）するため２つの材料の界面で屈折、
反射を受けずにそのまま透過して偏光分離板５に達す
る。ここで偏光分離板５の透過軸は、前述したようにＹ
方向に設定されているためＹ偏光はそのまま偏光分離板
５を透過して光吸収層６に達しそこで吸収される。この
ようにして電圧無印加領域１０では、入射光Ａのうち約
半分の光が表示観察者側に戻され、あたかもハーフミラ
ーのような表示外観が得られる。

【００３６】次に、電圧印加領域１１では液晶分子７は
正の誘電異方性（△ε＞０）を持つため基板１、２面に
対して略垂直方向に配列する。従って、入射光Ｂに対す
る液晶材７の屈折率はＸ，Ｙ偏光方向ともｎLCYとな
る。このため、入射光ＢのうちＸ偏光は高分子樹脂の屈
折率（ｎPX）と液晶材の屈折率（ｎLCY）とが異なる
（ｎPX≠ｎLCY）ため、２つの材料の界面でＸ偏光は屈
折、反射を受けて結果的には散乱されて、そのうち一部
は後方散乱光となって表示観察者に達し、残りの散乱光
は前方散乱光となって偏光分離板５に達し、そこで前述
と同様に反射され、後方散乱光となって表示観察者側に
戻ってくる。従って、白濁した外観つまり白色表示が領
域１１では得られる。一方入射光ＢのＹ偏光は、前述し
たとおり、２つの材料のＹ偏光に対する屈折率の違いが
ないために殆ど散乱を受けずにそのまま偏光分離板５に
達するが、実際には、この時複屈折性のある高分子樹脂
材でわずかではあるが偏光軸の回転（楕円偏光化）が起
こって偏光分離板５に達するため、そのうちのＹ方向偏
光成分はそのまま偏光分離板５を通過して光吸収部６に
達して吸収されるが、Ｘ方向偏光成分はやはり該偏光分
離板５で反射されて表示観察者側に戻される。このよう
にして、本発明においては、電圧印加領域１１では白
色、電圧無印加領域１０ではハーフミラーながら黒色が
得られ、白黒表示が実現できる。

【００３７】上述したように本発明による液晶表示装置
に於いては偏光板を用いていないため明るい白色表示が
得られる。実際、電圧印加時の反射率は標準白色板に対
して９７％であった。なお、この測定では入射光Ｂの方
向は表示体の法線から２０度傾いた方向とし、散乱反射
光強度は法線方向で測定した。同様に新聞紙の散乱反射
光の強度を測定すると約７５％となった。従って、新聞
紙よりも明るい白色表示が実現できた。また、現在最も
一般的なＴＮ型の反射型液晶表示装置の白色表示画素の
反射率が約４０％であることを考え合せると、本発明に
よる液晶表示装置がいかに明るいかがわかる。次に、電
圧無印加領域１０における黒色度は本発明に於いては前
述したようにハーフミラーとして入射光Ａのうち約半分
の光がもどってしまい十分な黒表示とは言えないが、表
示観察者の正反射（鏡面反射）方向に黒い物体があれば
良好な黒表示となることは明らかである。一般的には、
黒表示画質もしくは表示コントラスト比が周囲の環境に
左右される事は余り好ましくない。が、しかし、従来の
高分子分散型液晶表示装置では、白表示の明るさを重視
して液晶表示層の下部に鏡面反射板を配するため、例え
ば正反射方向に白い天井などがあった場合には表示コン
トラストは全く得られなくなった事に対して、本発明の
液晶表示装置では確かに表示コントラスト比は低下する
が表示が見えなくなる事は無くなった。実際に反射型液
晶表示装置の画質（視認性）を決める一番大事な要素は
明るさであり、次に大事な要素は表示コントラスト比で
ある。本発明の液晶表示装置により、実際に、明るさと
表示コントラスト比のバランスの取れたより見易い反射
型液晶表示装置が実現できた。

【００３８】更に、本発明で用いた偏光分離板５を構成
するフィルムＡ，Ｂの積層する層数を変えることによっ
ても、反射率と透過率の比を変えることができ、実際、
Ｘ偏光の反射率を１００％近くから７０％、５０％（こ
の時、Ｘ偏光の透過率は逆に、０％、３０％、５０％と
各々増える）と任意に設定でき、これによっても、明る
さと黒表示の表示バランスを最適化させることが可能に
なる。

【００３９】また、偏光分離板についても、前述したフ
ィルムＡ，Ｂを積層させた偏光分離板の他にも、円偏光
二色性フィルムと４分の１ラムダ板とを組み合わせた偏
光分離板（詳細は、Asia Display '95,p735-738 を参
照）を用いても勿論本発明の目的は達成できる。

【００４０】（実施例２）本発明の実施例２は、前述し
た実施例１の黒表示を更に確実にして、周囲の環境によ
らず安定した表示コントラスト比を達成させるために発
明されたものである。図３を用いて、本発明の実施例２
に基づく液晶表示装置の一部断面構造を示すとともにそ
の表示動作の説明する。

【００４１】ここでも図１と共通する部材については、
同一の符号を用いているため説明は省略する。本実施例
においては、液晶表示層２２として、液晶材７と高分子
樹脂材８に加えて二色性を有する染料２１を混合させて
構成する。ここで用いる二色性染料はゲストホスト型液
晶表示装置に於いて一般的に使用されているものであ
り、通常、細長い分子形状を持ち、染料分子固有の吸収
波長帯で且つ染料分子の略長軸方向の偏光のみを選択吸
収する性質を有する。また、吸収色は黒色が好ましい
が、単独で黒色を示す二色性染料は殆ど無く、赤、緑、
青色、その他の色を示す二色性染料を混合して使用する
方が現実的である。本実施例で用いる液晶材７及び高分
子樹脂材８の各材料、そして配向方向の設定等について
は実施例１と同じと考えてよい。１０は電圧無印加領域
でここでは実施例１と同様にあらかじめ液晶分子７は
上、下基板１、２面に平行、且つ分子長軸方向をＸ方向
（紙面に平行方向）に配向（ホモジーニャス配向）する
ように方位づけられている。従って、二色性染料分子２
１もゲストホスト効果により染料分子長軸を液晶分子と
同様にほぼ基板１、２面に平行に且つＸ方向に向きをと
って配向している。この領域１０に入射する入射光Ａは
図示するようにＸ偏光とＹ偏光の合成波と考えてよく、
このうちＸ偏光は液晶表示層２２に達すると二色性染料
分子２１により吸収される。一方、Ｙ偏光は、二色性染
料分子２１の光吸収軸とは直交するため殆ど吸収を受け
ずにそのまま液晶表示層２２を透過し偏光分離板５に達
するが、前実施例と同様にこの偏光分離板５の透過偏光
軸をＹ方向に設定しておけば、該Ｙ偏光は、偏光分離板
を透過して光吸収部６に達しそこで吸収される。従っ
て、電圧無印加領域１０では、入射光Ａの２つの成分で
あるＸ，Ｙ偏光とも吸収されて反射されないため、周囲
の環境によらず安定した好ましい黒表示が得られる。

【００４２】一方、電圧印加領域１１では、液晶表示層
２２内の液晶分子７は印加電圧により基板にほぼ垂直に
並ぶが、同時に二色性染料２１もその分子長軸を略垂直
に向けて配列する。この領域１１への入射光Ｂの内、Ｘ
偏光は液晶表示層２２では、実施例１と同様、液晶分子
７と高分子樹脂８との界面で屈折、反射を受けて結果的
に散乱され、一部は後方散乱光となって表示前面に戻さ
れ、残りのＸ偏光は前方散乱光となって液晶表示層中を
進むが、この時二色性染料分子２１が略垂直方向に向
き、その光吸収軸とＸ偏光軸とが略直交するため吸収さ
れる光量はわずかで、殆ど散乱光として偏光分離板５に
達しそこで反射されて散乱光として表示前面（表示観察
者側）に戻される。従って、この領域１１では白濁、す
なわち白色表示が得られる。また入射光ＢのうちＹ偏光
は、実施例１と同様に光散乱を受ける事無く、そして二
色性染料２１による吸収も殆ど受ける事無く液晶表示層
２２を透過して偏光分離板５に達し、透過偏光軸と一致
するためそのまま光吸収部６に到達してそこで吸収され
る。しかし、実施例１でも述べた通り、液晶表示層２２
を通過する時に僅かではあるが複屈折により偏光軸の回
転（楕円偏光化）が起こるため、そのうちのＸ成分光
は、液晶／高分子樹脂界面や偏光分離板５により反射さ
れて表示前面に戻される。

【００４３】以上、実施例２の構造及び表示動作を説明
したが、本実施例では、実施例１よりも白色度の明るさ
の点ではやや劣るが、実施例１ではまだ残っていた黒表
示領域での鏡面反射による周囲物体の映り込みを全くな
くし、どのような表示環境でも安定した黒表示が得られ
表示コントラスト比の高い明るい反射型液晶表示装置が
実現できる。上述した実施例２における二色性染料２１
の濃度は、３％以下、好ましくは１％以下にすること
が、明るい白表示と好ましい黒表示とがバランス良く両
立した反射型液晶表示装置の実現にとって望ましい。

【００４４】（実施例３）本発明の実施例３は、実施例
２を基本に置き、白表示と黒表示とのバランス点をより
明るい方に置いた例である。従って、液晶表示層２２の
構成は前述した実施例２と同じと考えてよい。

【００４５】図４を用いて、本発明の実施例３に基づく
液晶表示装置の一部断面構造を示すとともにその表示動
作を説明する。

【００４６】２２は液晶表示層で液晶材７と高分子樹脂
材８と二色性染料２１との混合物から構成され、電圧無
印加時において液晶分子７は基板面に平行且つその長軸
はＸ方向に方位づけられている。５は偏光分離板でその
透過偏光軸はＹ方向に設定されている。以上は実施例２
と共通であるが、本実施例では該偏光分離板５の下方に
白色反射板３１を配置している。この白色反射板３１と
しては白色紙または鏡面反射板の上に透明光散乱板を配
したものなどがよい。本実施例に於いては、電圧無印加
領域１０に入射した入射光Ａは前述と同様にＸ偏光とＹ
偏光の各成分に分解できるが、そのうちＸ偏光は液晶表
示層２２中の二色性染料２１に吸収される。一方Ｙ偏光
は二色性染料２１には殆ど吸収されずに（二色性染料分
子の長軸がＸ方向に向いてＹ偏光と直交するため）、偏
光分離板５に達し、該偏光分離板の透過軸（Ｙ方向）と
一致するためそこを通過して、白色反射板３１に到達す
る。該白色反射板３１内で該Ｙ偏光は屈折、反射を受け
結果的に散乱される。この散乱時に、Ｙ偏光は少しでは
あるが偏光軸の回転を受けるが、多くはＹ偏光となって
再び偏光分離板５および液晶表示層２２を通過し表示前
面に戻される。従って、電圧無印加領域１０では、入射
光Ａの内、半分（Ｘ偏光）は吸収されるため半黒表示と
なる。前述の実施例１でも、やはり半分の光（Ｘ偏光）
が鏡面反射されたが、本実施例では該反射光は鏡面反射
ではなく散乱光として反射される。従って、実施例１の
ように周囲の環境により黒色度が変わったり表示コント
ラスト比が大きく変わる事は無くより安定した黒表示が
得られる。

【００４７】一方、電圧印加領域１１では、実施例２と
同様に液晶分子７及び二色性染料分子２１とも上、下基
板１、２面に対して略垂直に配列する。ここに入射した
入射光ＢのうちＸ偏光は二色性染料分子２１には殆ど吸
収されることなく液晶材７と高分子樹脂材８の界面で散
乱され、一部は後方散乱光となって表示前面に戻される
が、残りは前方散乱光となって偏光分離板５に達しそこ
で反射されてやはり表示前面側に後方散乱光となって戻
される。更に、Ｙ偏光も二色性染料分子７により殆ど吸
収されずに液晶表示層２２を通過、更に偏光分離板５を
透過して白色反射板３１に達しそこで散乱反射され、や
はり後方散乱光となって表示前面側に戻される。従っ
て、電圧印加領域１１では、入射光Ｂの殆どは光吸収を
受ける事無く表示前面側に散乱光となって反射されるた
め明るい白色表示が実現できる。

【００４８】このように、本実施例３では、黒表示部に
ついては入射光の半分近い光が反射して灰色がかった黒
表示となるが、実施例１のように鏡面反射がなくなり周
りの環境によらず安定した黒表示が得られる。一方、白
表示については入射光のほとんどが散乱反射されるため
特に明るい白色表示が実現できる。これにより、反射型
表示の見栄えや視認性を決める最も重要な要素である明
るさを生かした見易い液晶表示装置が実現できる。本実
施例３に基づく液晶表示装置は、特に、カラーフィルタ
ー層を追加した反射型カラー液晶表示装置の明るさ向上
には有効な手段となる。

【００４９】（実施例４）実施例４は、実施例２、３で
示した二色性染料を含む高分子分散型液晶表示を基本と
した反射型カラー液晶表示装置の実施例である。

【００５０】図５は、実施例４の一部断面図で、これを
用いて表示動作を説明する。前実施例と共通する部材に
は同一の符号を用いているので説明は省略する。また、
液晶表示層２２を構成する液晶材７、高分子樹脂材８、
二色性染料２１や、それらの初期の配向設定等は前述し
た実施例２、３と同一と考えてよい。５１、５２、５３
はそれぞれ赤、緑、青色からなるカラーフィルター層で
偏光分離板５と鏡面反射板５５との間に挟持されてい
る。電圧無印加部１０に入射した光、入射光ＡのうちＸ
偏光は液晶表示層２２中の二色性染料２１により吸収さ
れる。一方、Ｙ偏光は二色性染料２１には殆ど吸収され
ずに偏光分離板５に達するが、偏光軸（Ｙ方向）と偏光
分離板５の透過軸とが一致するため、そこを透過し赤色
のカラーフィルター層５１に達する。そこで赤色以外の
波長光は吸収されて赤色の波長光のみが鏡面反射板５５
で反射されて再び偏光分離板５及び液晶表示層２２を透
過し、表示装置の前面に達する。従って、該電圧無印加
領域１０の表示外観は黒と赤の混色である暗赤色とな
る。通常、カラー液晶表示装置に於いては、色の３原色
である赤、緑、青色の細かい画素の組み合わせにより任
意のカラー表示を実現させているが、上述した電圧無印
加領域では画素毎に暗緑色、暗青色となり、全体として
は暗灰色となる。次に、電圧印加領域１１に入射した
光、入射光ＢのうちＸ偏光は、前実施例と同様、略垂直
に配列した二色性染料分子２１では殆ど光吸収を受けず
に液晶表示層２２を進み、途中、液晶材７と高分子樹脂
材８との界面で散乱され一部は後方散乱光となって表示
装置前面に戻されるが、残りは散乱光となって偏光分離
板５に達しそこで殆ど反射されて後方散乱光となって表
示前面に戻される。従って、このＸ偏光だけを見ると白
色に観察される。一方入射光ＢのＹ偏光は、液晶表示層
２２に進むと殆ど光散乱を受けず、また二色性染料２１
による光吸収も受けずに偏光分離板５に達しそこを通過
して緑色のカラーフィルター層５２に達しそこで緑色以
外の波長光は吸収されるが、緑色光は鏡面反射板５５で
反射されて結果的に表示装置の前面に戻される。従っ
て、該電圧印加領域１１の表示外観は、戻されたＸ，Ｙ
偏光の和となり、明るい緑色が得られる。また、隣接す
る赤、緑、青色の各画素とも電圧印加領域となれば明る
い赤、緑、青色の混合色となり全体として明るい白色が
得られる。このように、実施例４によれば、暗灰色と明
るい各色（赤、緑、青など）と明るい白色が電圧印加の
有無により自由に得られる反射型カラー液晶表示装置が
実現できる。特に、本実施例では従来の液晶表示装置で
は得られなかった明るい反射型カラー液晶表示装置が実
現できた。そして特に暗い場所では、従来よりも格段に
カラー表示視認性の向上が図られた。

【００５１】（実施例５）実施例５は、反射型カラー液
晶表示装置の第２の実施例である。

【００５２】図６に、実施例５に基づく反射型カラー液
晶表示装置の一部断面図を示すとともに、これを用いて
表示動作を説明する。前実施例と共通する部材には同一
の符号を用いているので説明は省略する。また、液晶表
示層２２を構成する液晶材７、高分子樹脂材８、二色性
染料２１や、それらの初期の配向設定等は前述した実施
例４と同一と考えてよい。本実施例では、カラーフィル
ター層は上基板１の内面上に形成されている。６１は赤
色、６２は緑色、６３は青色の各色カラーフィルター層
である。６４は白色反射板で、図４で示された白色反射
板３１と同一の部材と考えてよい。電圧無印加領域１０
に入射した入射光ＡのうちＸ偏光は、赤色のカラーフィ
ルター層６１を通過して赤色光となって液晶表示層２２
に達するが、そこで二色性染料分子７により光吸収され
る。一方のＹ偏光は赤色のカラーフィルター層を通過し
て赤色光となり液晶表示層２２に達するが、二色性染料
分子２１には殆ど吸収されずに偏光分離板５に達し該偏
光分離板５の透過偏光軸と一致するためそこを通過して
白色反射板６４で散乱反射されて再び液晶表示装置前面
に赤色光となって戻される。よって、該電圧無印加領域
１０の表示外観は、黒色と赤色の混合した暗赤色が得ら
れるが、ここでも実施例４と同様、隣接する他の色の電
圧無印加画素と合わさると全体として暗灰色に見える。

【００５３】次に、電圧印加領域１１では、入射光Ｂの
うちＸ偏光は緑色のカラーフィルター層６２を通過し緑
色光となって液晶表示層２２に進み、そこで液晶材７と
高分子樹脂材８との界面で光散乱され、一部は後方散乱
光となって液晶表示装置前面に戻されるが、残りは前方
散乱光となって偏光分離板５に達しそこで殆ど反射され
て再び液晶表示層２２及びカラーフィルター層６２を通
過して液晶表示装置前面から緑色光となって放出され
る。一方、Ｙ偏光は、緑色のカラーフィルター層６２を
通過し緑色光となって液晶表示層２２達し、そこでは、
屈折率の違いによる光散乱や二色性染料２１による光吸
収も殆ど受けずに偏光分離板５まで達し、該偏光分離板
５の透過偏光軸と一致するためそこを通過して白色反射
板６４で散乱反射され、再び偏光分離板５、液晶表示層
２２、カラーフィルター層６２を通過して、緑色散乱光
となって液晶表示装置の前面側に放出される。よって、
該電圧印加領域１１では、入射光Ｂはカラーフィルター
以外では殆ど光吸収による損失を受けずに液晶表示装置
前面に戻されるため明るい緑色表示が可能となる。実施
例４と同様、隣接する赤、青色の画素も同時に電圧印加
状態になれば、それらと合わせて明るい白色が実現でき
る。

【００５４】このように、本実施例によれば明るい反射
型カラー液晶表示装置が実現でき、特に暗い環境下での
カラー視認性の優れた液晶表示が可能となる。

【００５５】（実施例６）上述した実施例４、５に於い
ては、液晶表示層として二色性染料２１を含む構成とし
たが、この代わりに実施例１で示した二色性染料を含ま
ない液晶表示層を使用しても上述した効果を達成でき
る。

【００５６】実施例６は、実施例１で示された反射型液
晶表示装置を基本におき、それにカラーフィルター層を
加えて反射型カラー液晶表示装置を実現させたものであ
る。図７に、実施例６の一部断面図を示し、これを用い
て表示動作を説明する。前述したように、実施例１を基
本においているため、カラーフィルター層（赤色：６
１、緑色：６２、青色：６３）以外、共通する部材には
全て実施例１と同一の符号を符すとともに、液晶表示層
９の材料、構成も同じと考えてよい。電圧無印加領域１
０に入射した入射光ＡのうちＸ偏光は赤色のカラーフィ
ルター層６１を通過して赤色光となって液晶表示層９に
達するが、ここでは液晶材７と高分子樹脂材８双方のＸ
偏光方向の屈折率が略同一であるため光散乱を受ける事
無く偏光分離板５に達しそこで鏡面反射されて赤色光と
なって表示装置前面側に戻される。一方、Ｙ偏光は、赤
色カラーフィルター層６１を通過して赤色光となって液
晶表示層９に進むが、ここでもやはりＹ偏光方向での屈
折率の境界面が殆ど存在しないため、光散乱を受けずに
偏光分離板５に達し、該偏光分離板の透過偏光軸が一致
するためそこを通過して光吸収板（ここでは黒色体）に
到達してそこで吸収される。よって、電圧無印加領域１
０では、入射光Ａのうち赤色フィルター６１を通過した
Ｘ偏光のみが反射されるため暗い赤色の表示外観が得ら
れる。ここでも実施例４、５と同様に、隣接する他の色
の電圧無印加画素と合わさると全体として暗灰色に見え
る。また、この暗灰色の外観は実施例１で述べたように
ハーフミラー的な鏡面反射色を呈す。従って、表示観察
者から見て正反射方向に黒い物体が存在する時には黒表
示として表示観察者には視認される。

【００５７】次に、電圧印加領域１１への入射光Ｂのう
ちＸ偏光は緑色のカラーフィルター層６２を通過して緑
色光となって液晶表示層９に達し、そこで実施例１で述
べたように液晶材７と高分子樹脂材８との界面で屈折率
の違いに基づいて光散乱を受け、そのうち一部は後方散
乱光となって表示装置前面に戻されるが、残りは前方散
乱光となって偏光分離板５に達し、そこで殆ど反射され
て後方散乱光として再び液晶表示層９、緑色カラーフィ
ルター層６２を通過して表示装置前面に戻される。一
方、Ｙ偏光は、やはり緑色カラーフィルター層６２を通
過して緑色光となって液晶表示層９を進み更に偏光分離
板５に達する。この時液晶表示層９中にわずかながら存
在する複屈折性により偏光軸の回転（結果として楕円偏
光化）を受けて、そのうちの一部ではあるがＸ成分光が
偏光分離板５で反射され再び表示装置前面側に戻され
る。しかし、大半はＹ偏光となって偏光分離板５を通過
して光吸収部６（ここでは黒色体）に達してそこで吸収
される。このようにして、電圧印加領域１１に於いて
は、明るい緑色散乱光が得られる。更に隣接する各色の
画素も同時に電圧印加領域となれば、それらを合わせて
明るい白色表示外観が得られる。本実施例６では実際、
白色表示部の反射率を測定すると（測定方法は前述した
方法と同じ）約３５％にも達し、従来のＴＮ型反射カラ
ー液晶表示装置の反射率１５％に比べて格段に明るくな
り、これにより明るさが最も画質を決める反射型液晶表
示装置の見栄え、視認性が一段と向上できた。

【００５８】（実施例７）これまで述べてきた各実施例
に於いては、偏光分離板５を下基板２の下側、つまり液
晶表示層９もしくは２２と反対側の面に配置してきた。
これは、通常、偏光分離板はプラスチックフィルムから
構成されているため耐熱性も１５０℃程度で、液晶表示
層９もしくは２２の側に配置した場合、透明電極やポリ
イミド樹脂による配向膜の形成時にそれ以上の温度で処
理できず、製造工程の時間が長くなる、製造工程の条件
管理が厳しくなる等、主に製造性の低下を回避するため
にこのような配置を行ってきた。しかし、偏光分離板５
の偏光反射面を、より液晶表示層に接近させる事は表示
品質の向上に有効である。特に、細かい赤、緑、青色の
画素の集合からから構成される反射型カラー液晶表示装
置に於いては反射面がした基板２を挟んで反対側に配置
された場合には、入射光Ａが例えば赤色のカラーフィル
ターを通過して赤色光となって液晶表示層９もしくは２
２を通過するとともに散乱され更に偏光分離板５で反射
されて表示観察者方向にもどされる時、隣のカラーフィ
ルター層を通過して出射される光線が存在する。この混
色の割合はカラーフィルター層と反射部との距離が増え
るほど大きくなることは明らかである。従って、混合色
が出て所望の色が表現できないとか、視角方向によって
色が変わってしまうといった不都合が生じてしまう。画
素サイズが０．２ｍｍ、下基板２の厚みが１ｍｍといっ
た小型携帯情報機器の表示体の場合には上記色の混合は
重大なカラー品質の低下をもたらす。

【００５９】実施例７は上述した課題を解決するために
発明された実施例である。

【００６０】図８に実施例７の一部断面図を示す。ここ
では、偏光分離板５を下基板２の内面つまり液晶表示層
９側に配置している。作成方法としては、あらかじめ表
面に透明電極４を形成しておいた偏光分離板５をアクリ
ル系接着剤を介して下基板２上に貼り合せたた後、スペ
ーサー、シール材を介して上基板１と貼り合わせる。こ
の後の工程は前述と同様である。

【００６１】本実施例７の表示動作は実施例６と基本的
に同様であるが、偏光分離板５が液晶表示層９に隣接し
ているため、入射光Ｂの散乱反射光が異なる色を持つ隣
の画素から出射されることは殆ど無い。なぜなら、液晶
表示層９の厚みが５〜１０μｍであるため、一つの画素
サイズが０．２ｍｍ（２００μｍ）でも、電圧印加領域
１１を通過した緑色光は殆ど全て該領域１１つまり緑色
のカラーフィルター層６２を通って散乱光として出射さ
れる。従って、色の混じりのない所望の反射型カラー液
晶表示装置が実現できる。本実施例７で用いた液晶表示
層９では二色性染料を混合しないもので説明したが、先
述した二色性染料が混合された液晶表示層をもつ反射型
液晶表示装置にも本発明が有効なことは明らかである。
更に、カラーフィルターを使用しない先述した実施例
１、２、３による白黒表示の反射型液晶表示装置に於い
ても、本実施例で述べたように偏光分離板５を液晶表示
層側に配することは、黒表示部の反射像のよる二重像
（パララックスともいう）を防ぎ、スッキリした外周形
状をもった表示像が得られる効果がある。

【００６２】以上、これまで述べた各実施例では、液晶
表示層９又は２２は電圧無印加時に於いて全て水平配向
（ホモジーニャス配向）としたが、電圧印加の有無によ
り光散乱状態と透過状態が切り替えられる他の高分子分
散型液晶表示装置にも本発明が有効である事は当然であ
る。

【００６３】（実施例８）図９に、前述した本発明に基
づく反射型液晶表示装置９０を表示部に搭載した携帯電
話の例を示す。

【００６４】また、図１０にやはり本発明に基づく反射
型液晶表示装置１００を携帯型情報機器（ＰＤＡ、携帯
入出力機器、ハンディ・パソコン等）の表示部として搭
載した例を示す。

【００６５】これら携帯機器は、通常使われる場所が一
定せず、特に暗い環境下での視認性の良さが表示装置と
して重要な要素となる。よって、本発明による白表示の
明るさを向上させた反射型液晶表示装置は特に有効な表
示装置となる。特に、実施例１、８、９で述べた反射型
液晶表示装置は二色性染料も使用していないため、特に
暗い環境下での視認性が高まり、より好ましい反射型液
晶表示装置である。

【００６６】また、携帯型電子機器としてこの他にも時
計、電卓などいずれも表示を見る環境が一定しない機器
にも、本発明による反射型液晶表示装置が有効なことは
明らかである。

【００６７】

【発明の効果】以上、本発明によれば、反射型の高分子
分散型液晶表示装置に於いて、反射層として従来の鏡面
反射板または黒色体の代わりに偏光分離板を用いること
により、散乱光を効率良く表示前面に戻して明るい白表
示が実現できるとともに、約半分の光を透過して吸収さ
せるため従来の鏡面反射板を用いた場合に比べ安定した
黒表示となり、表示バランスの取れた明るく視認性の優
れた反射型液晶表示装置が実現できる。特に、散乱光に
偏光性が高い場合には散乱光のみ効率良く反射されるた
めその効果は尚一層高くなる。また、液晶表示層に二色
性染料を加えれば、透過光を効率良く吸収できるため更
に黒表示部の品質が向上して表示コントラスト比の高い
表示外観が可能となる。本発明に基づく明るい反射型液
晶表示装置を用いる事により、表示環境が変わりやすい
ウオッチ、電卓、携帯電話等、携帯型電子機器の液晶表
示装置には特に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明（実施例１）の液晶表示装置の構造と表
示動作を説明する一部断面図である。

【図２】本発明に用いた偏光分離板の構造と機能を説明
する一部断面図である。

【図３】本発明（実施例２）の液晶表示装置の構造と表
示動作を説明する一部断面図である。

【図４】本発明（実施例３）の液晶表示装置の構造と表
示動作を説明する一部断面図である。

【図５】本発明（実施例４）の液晶表示装置の構造と表
示動作を説明する一部断面図である。

【図６】本発明（実施例５）の液晶表示装置の構造と表
示動作を説明する一部断面図である。

【図７】本発明（実施例６）の液晶表示装置の構造と表
示動作を説明する一部断面図である。

【図８】本発明（実施例７）の液晶表示装置の構造と表
示動作を説明する一部断面図である。

【図９】本発明に基づく反射型液晶表示装置を搭載した
携帯電話の外観図である。

【図１０】本発明に基づく反射型液晶表示装置を搭載し
た携帯型情報機器の外観図である。

【符号の説明】

１・・・上基板２・・・下基板３、４・・・透明電極５・・・偏向分離板６・・・光吸収部７・・・液晶材（又は液晶分子）８・・・高分子樹脂（材）９・・・液晶表示層１０・・・電圧無印加領域１１・・・電圧印加領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも液晶材料と高分子樹脂とを含む
液晶表示層、及び該液晶表示層の下部に配置された偏光
分離板、及び更に下部に配置された光吸収部、及び該液
晶表示層を少なくとも挟持する二枚の基板とから少なく
とも構成された事を特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】少なくとも液晶材料と二色性染料と高分子
樹脂とを含む液晶表示層、及び該液晶表示層の下部に配
置された偏光分離板、及び更に下部に配置された光吸収
部、及び少なくとも該液晶表示層を挟持する二枚の基板
とから少なくとも構成された事を特徴とする液晶表示装
置。
【請求項３】少なくとも液晶材料と二色性染料と高分子
樹脂とを含む液晶表示層、及び該液晶表示層の下部に配
置された偏光分離板、及びさらに下部に配置された白色
反射部、及び少なくとも該液晶表示層を挟持する二枚の
基板とから少なくとも構成された事を特徴とする液晶表
示装置。
【請求項４】前記液晶表示層を構成する液晶材料は、正
の誘電異方性（△ε＞０）を有するとともに、電圧無印
加時に於いて前記基板面に対して水平方向に配向方位づ
け（ホモジーニャス配向）られている事を特徴とする請
求項１乃至３のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】前記液晶表示層を構成する液晶材料及び高
分子樹脂は各々複屈折性を有するとともに、同一偏光方
向に対応する各々の屈折率を略一致（ｎLCX≒ｎPX、ｎL
CY≒ｎPY）させた事を特徴とする請求項１乃至４のいず
れか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項６】前記液晶材料を構成する液晶分子の水平配
向（ホモジーニャス配向）時における分子長軸方向と前
記偏光分離板の透過偏光軸とを略直交させた事を特徴と
する請求項１乃至５のいずれか一項に記載の液晶表示装
置。
【請求項７】請求項１乃至６のいずれかに記載の液晶表
示装置において、前記液晶表示層の下方に偏光分離板及
びカラーフィルター層及び反射層を順次積層させた事を
特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】前記、少なくとも液晶表示層を挟持する二
枚の基板のうち一方の基板面上にカラーフィルター層を
配したことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項
に記載の液晶表示装置。
【請求項９】請求項１乃至８のいずれかに記載の液晶表
示装置において、前記偏光分離板を下基板の内面（液晶
表示層側の面）上に配置させた事を特徴とする液晶表示
装置。
【請求項１０】前記請求項１乃至９のいずれかに記載の
液晶表示装置を表示部に有する事を特徴とする時計、電
卓、携帯電話、携帯情報機器等の電子機器。