JPH0836172A

JPH0836172A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH0836172A
Application number: JP6173772A
Authority: JP
Inventors: Hitomi Madokoro; 比止美間所; Osamu Ito; 理伊東; Tatsuhisa Fujii; 達久藤井; Tomohide Ohira; 智秀大平; Tatsunori Fumikura; 辰紀文倉
Original assignee: Hitachi Device Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Japan Display Inc
Priority date: 1994-07-26
Filing date: 1994-07-26
Publication date: 1996-02-06

Abstract

(57)【要約】【構成】透明電極９Ａ、９Ｂと配向膜１０Ａ、１０Ｂを
設けた２枚の透明ガラス基板８Ａ、８Ｂを所定の間隙を
隔てて重ね合わせ、両基板８Ａ、８Ｂ間に厚さ方向にね
じれた液晶層１１を封止して成る液晶表示素子１２と、
光入射側の基板８Ａの外側に設けた偏光板７と、反対側
の基板８Ｂの外側に設けた光吸収シート６と、基板８Ｂ
に設けたストライプ状の位相差板１を有する構成。【効果】バックライトとカラーフィルタが不要で、低消
費電力で、表示の明るいカラー液晶表示装置を実現する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、透明電極と配向膜を設
けた２枚の透明絶縁基板を所定の間隙を隔てて重ね合わ
せ、両基板間に厚さ方向にねじれた液晶を封止した液晶
表示素子を具備して成る液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の単純マトリクス方式の液晶表示装
置は、表示画面と垂直な方向から見た場合に互いに垂直
に伸張するストライプ状の透明電極を、それぞれ対向す
る面上に形成した上下２枚の透明ガラス基板を所定の間
隙を隔てて重ね合わせ、該両基板間の縁部に枠状に設け
たシール材により、両基板を貼り合わせると共に、シー
ル材の一部に設けた液晶封入口から両基板間のシール材
の内側に液晶を封入、封止し、液晶は厚さ方向にねじれ
ており、さらに両基板の外側に偏光板を設けて成る液晶
表示素子（液晶表示パネル）と、液晶表示素子の下に配
置され、液晶表示素子に光を供給するバックライトと、
液晶表示素子の外周部の外側に配置された駆動用の回路
基板と、これらの各部材を保持するモールド成形品であ
る枠状体と、これらの各部材を収納し、液晶表示窓があ
けられた金属製フレーム等を含んで構成され、上下両基
板の透明電極に電圧を印加することにより、透明電極間
の液晶部がこの電圧に応答し、文字、図形を表示する。

【０００３】ところで、液晶表示画面が不要に着色され
るのを補償し、視角特性を向上するために、液晶表示素
子に重ねて位相差板を設置している液晶表示装置があ
る。位相差板は、１種類またはそれ以上から成る有機高
分子材料を１軸延伸し、フィルム化して製造される。位
相差板の位相差値は、延伸の度合いを変えることにより
制御することが可能であり、複屈折の効果により着色を
補償し、また視角特性を向上する。なお、液晶層が１８
０°以上ねじれている液晶表示装置の色補償に位相差板
を用いた技術が例えば特開平３−１３９１６号公報に記
載されている。

【０００４】また、従来、カラー液晶表示装置は、一方
の基板上にカラーフィルタが形成され、両基板の外側に
各々偏光板が設置され、かつ、補助光源としてバックラ
イトを備えた構造であった。このような液晶表示装置で
は、透過スペクトルの異なるカラーフィルタ、例えば
赤、緑、青、またはシアン、マゼンタ、イエロー等の多
数色を組み合わせることにより、鮮やかな多色表示が可
能であった。カラーフィルタを有する液晶表示装置は、
例えば特開平４−３６２９１９号公報に記載されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の液晶表示装置で
は、補助光源としてバックライトを有しているので、低
消費電力化が難しかった。低消費電力化のため、一方の
基板側に反射板を備えた反射型カラー液晶表示装置があ
るが、液晶表示素子を構成する一方の透明ガラス基板に
カラーフィルタを有しており、カラーフィルタが光を吸
収するため、光透過率が下がり、さらに、両基板の外側
にそれぞれ偏光板を１枚ずつ合計２枚備えているため、
光が偏光板を通算４回通過しなければならず、明状態の
表示が非常に暗くなる問題がある。

【０００６】また、従来の液晶表示装置では、基板上に
ストライプ状に形成された透明電極の厚さに不均一性が
存在するため、液晶層の厚さに乱れが生じ、液晶表示装
置の光学特性を決定する変数の１つである、液晶の複屈
折の差（屈折率異方性）Δｎと液晶層の厚さ（両基板間
のギャップ）ｄの積Δｎ・ｄが不均一になっていた。さ
らに、基板上にストライプ状に形成した２色以上のカラ
ーフィルタやブラックマトリクスを有する液晶表示装置
においては、このカラーフィルタやブラックマトリクス
の存在により、液晶層の厚さに乱れが生じ、ストライプ
状にΔｎ・ｄが異なるため、光学特性の最適化を図るこ
とは困難であった。なお、この光学特性の不均衡を補償
するため、上記位相差板を用いるが、従来の位相差板
は、有機高分子フィルムを１軸延伸により製造するた
め、厚さのほぼ均一な板状であり、液晶表示素子のマト
リクスに合わせ、位相差板の厚さを部分的に制御するこ
とや位相差を変化させることは行なわれておらず、また
厚さを制御したり、位相差を部分的に変化させることは
困難であった。

【０００７】本発明の第１の目的は、低消費電力化を図
ることができ、表示の明るい液晶表示装置を提供するこ
とにある。

【０００８】本発明の第２の目的は、透明電極、カラー
フィルタ、ブラックマトリクスの膜厚の不均一性等に起
因するΔｎ・ｄの乱れ等を部分的に光学的補償が可能
で、液晶表示素子の光学特性の最適化を図ることができ
る液晶表示装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の液晶表示装置は、それぞれ透明電極と配
向膜とを設けた面が対向するように２枚の透明絶縁基板
を所定の間隙を隔てて重ね合わせ、前記両基板間の縁周
囲に枠状に設けたシール材により前記両基板を貼り合わ
せると共に、前記シール材の内側の前記両基板間に厚さ
方向にねじれた液晶を封止して成る液晶表示素子と、前
記両基板のうち光入射側の第１の前記基板の外側に設け
た偏光板と、もう一方の第２の前記基板の外側に設けた
光吸収部材と、前記両基板の少なくとも一方に設けたス
トライプ状の位相差板とを含んで成ることを特徴とす
る。

【００１０】また、本発明の液晶表示装置は、それぞれ
透明電極と配向膜とを設けた面が対向するように２枚の
透明絶縁基板を所定の間隙を隔てて重ね合わせ、前記両
基板間の縁周囲に枠状に設けたシール材により前記両基
板を貼り合わせると共に、前記シール材の内側の前記両
基板間に厚さ方向にねじれた液晶を封止して成る液晶表
示素子と、前記両基板の外側にそれぞれ設けた偏光板と
を具備する液晶表示装置において、前記両基板の少なく
とも一方に設けたストライプ状の位相差板を有すること
を特徴とする。

【００１１】また、本発明の液晶表示装置は、それぞれ
透明電極と配向膜とを設けた面が対向するように２枚の
透明絶縁基板を所定の間隙を隔てて重ね合わせ、前記両
基板間の縁周囲に枠状に設けたシール材により前記両基
板を貼り合わせると共に、前記シール材の内側の前記両
基板間に厚さ方向にねじれた液晶を封止して成る液晶表
示素子を具備する液晶表示装置において、前記両基板の
少なくとも一方に、透明電極、カラーフィルタ、ブラッ
クマトリクスの少なくとも１つに対応してパターニング
された位相差板を有することを特徴とする。

【００１２】また、前記位相差板が、厚さ、複屈折の少
なくとも一方が異なる複数本のストライプから成ること
を特徴とする。

【００１３】また、前記ストライプが、厚さ方向にねじ
れた有機高分子から成ることを特徴とする。

【００１４】また、前記ストライプ状の位相差板は、実
際にストライプ状の形状を有しなくても、形状的には厚
さがほぼ同一の板状の位相差板であっても、位相差がス
トライプ状に生じる位相差板であってもよい。すなわ
ち、例えば、有機高分子層にストライプ状に紫外線を照
射すると、照射した部分が位相差を有しなくなる。この
ように形成した位相差板は、位相差がストライプ状に生
じる位相差板となり、形状的にストライプ状に形成した
位相差板と同様の作用、効果を奏する。

【００１５】また、前記液晶の平行方向に対する屈折率
がほぼ１．５〜１．６であることを特徴とする。

【００１６】また、前記位相差板のねじれ角がほぼ１８
０°以上であることを特徴とする。

【００１７】また、前記位相差板の垂直方向に対する屈
折率がほぼ１．６〜２．１であることを特徴とする。

【００１８】また、前記ストライプ状の位相差板の厚さ
がほぼ２００ｎｍ以上であることを特徴とする。

【００１９】また、前記液晶のねじれ角がほぼ１８０°
以上であることを特徴とする。

【００２０】また、前記位相差板のストライプが、前記
透明絶縁基板と別の基板の面上に形成されていることを
特徴とする。

【００２１】また、前記基板が有機高分子フィルム、厚
さがほぼ同一の板状の位相差板であることを特徴とす
る。

【００２２】また、前記両基板の前記透明電極が、前記
両基板面と垂直な方向から見た場合、互いに垂直な方向
に伸張する複数本のストライプ状であり、液晶表示素子
が単純マトリクス方式であることを特徴とする。

【００２３】前記位相差板の各ストライプが、透明電
極、カラーフィルタ、ブラックマトリクスの少なくとも
１つに沿って形成されていることを特徴とする。

【００２４】また、前記位相差板の各ストライプの厚
さ、複屈折の少なくとも一方が、透明電極、カラーフィ
ルタ、ブラックマトリクスの厚さの少なくとも１つに対
応して制御されていることを特徴とする。

【００２５】また、前記位相差板の前記ストライプの厚
さ、複屈折の少なくとも一方により、明表示の反射スペ
クトルが所定の複数色に設定されており、前記ストライ
プの所定の本数で１組が繰り返し形成され、カラー表示
（多色表示）可能となっていることを特徴とする。

【００２６】また、前記偏光板と前記基板との間に、厚
さがほぼ同一の板状の位相差板を少なくとも１枚設けた
ことを特徴とする。

【００２７】また、前記液晶表示素子がアクティブ・マ
トリクス方式であることを特徴とする。

【００２８】

【作用】透明電極と配向膜を設けた２枚の透明絶縁基板
を所定の間隙を隔てて重ね合わせ、前記両基板間に厚さ
方向にねじれた液晶を封止して成る液晶表示素子と、前
記両基板のうち光入射側の第１の前記基板の外側に設け
た偏光板と、もう一方の第２の前記基板の外側に設けた
光吸収部材と、前記両基板の少なくとも一方に設けたス
トライプ状の位相差板とを含んで成る構成の液晶表示装
置では、後述の実施例のところで図２を用いて詳述する
ように、明状態における表示は、光源としての自然光が
偏光板により直線偏光となり、液晶層を透過した光は、
ストライプ状の位相差板のねじれ方向と反対周りの円偏
光となる。この場合、位相差板を透過しないで、位相差
板の表面近傍で反射され、液晶層を再び透過した後、直
線偏光となり、偏光板を透過する。一方、暗状態におけ
る表示は、液晶層を透過した光は、位相差板のねじれ方
向、すなわち、同一方向周りの円偏光となり、位相差板
を透過した後、光吸収部材に吸収される。本原理によれ
ば、偏光板、液晶層、位相差板の設定により、出射光の
最大透過波長、電源による電圧印加時における暗表示が
可能である。すなわち、厚さ方向にねじれているストラ
イプ状のコレステリック層である位相差板により特定偏
光が反射され、該位相差板の条件を最適化することによ
りカラー表示化が可能となる。したがって、バックライ
ト等の補助光源を必要とせず、また、従来は偏光板を通
算４回通過していたのに対し、２回の通過で済むので、
明状態の光透過率が高く、低消費電力で多色表示の可能
な液晶表示装置を提供することができる。

【００２９】また、前記液晶表示素子と、前記両基板の
外側にそれぞれ設けた偏光板と、前記両基板の少なくと
も一方に設けたストライプ状の位相差板とを含んで成る
構成の液晶表示装置では、ストライプ状の位相差板によ
り部分的な光学的補償が可能で、液晶表示素子の光学特
性の最適化、すなわち、コントラストの向上、色相無彩
色化等を図ることができる。すなわち、位相差板のスト
ライプを、透明電極、カラーフィルタ、ブラックマトリ
クスの少なくとも１つに沿って形成し、これらに合わせ
ることにより、これらの厚さの不均一性によって生じる
Δｎ・ｄの乱れを構造的または光学的に補償可能とな
る。また、ストライプ状の位相差板を、２種類以上の厚
さ、複屈折の異なるストライプで構成することにより、
より効果的に補償可能である。なお、アクティブ・マト
リクス方式の液晶表示装置では、透明電極、カラーフィ
ルタ、ブラックマトリクスは単純マトリクス方式のよう
にストライプ状にパターニングされていないので、これ
らに合わせて、パターニングした位相差板を用いる。

【００３０】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例について
詳細に説明する。

【００３１】実施例１図１は、本発明の実施例１の単純マトリクス方式の液晶
表示装置の液晶表示素子の一部断面図である。

【００３２】７は偏光板、８Ａ、８Ｂは透明絶縁基板、
例えば透明ガラス基板、９Ａ、９Ｂは表示画面（あるい
は透明ガラス基板８Ａ、８Ｂの面）と垂直な方向から見
た場合に、互いに垂直な方向に伸張するストライプ状の
透明電極、１０Ａ、１０Ｂは配向膜、１は本発明による
位相差板、６は光吸収シート、１１は液晶層、１２は液
晶表示素子（液晶表示パネル）である。本実施例では、
位相差板１は、液晶表示素子１２内、すなわち、透明電
極９Ｂが形成された透明ガラス基板８Ｂ上に（透明電極
９Ｂを介して）、ストライプ状に形成され、厚さ方向に
ねじれている有機高分子層から構成されている。また、
光吸収シート６は例えば黒色の紙から構成されている。

【００３３】図２は、図１に示した液晶表示素子の表示
原理を説明する図である。

【００３４】明状態における表示は、光源としての自然
光が偏光板７により直線偏光となり、液晶層１１を透過
した光は、位相差板１のねじれ方向と反対周りの円偏光
となる。この場合、位相差板１を透過しないで、位相差
板１の表面近傍で反射され、液晶層１１を再び透過した
後、直線偏光となり、偏光板７を透過する。一方、暗状
態における表示は、液晶層１１を透過した光は、位相差
板１のねじれ方向、すなわち、同一方向周りの円偏光と
なり、位相差板１を透過した後、光吸収シート６に吸収
される。本原理によれば、偏光板７、液晶層１１、位相
差板１の設定により、出射光の最大透過波長、電源１３
による電圧印加時における暗表示が可能である。すなわ
ち、厚さ方向にねじれているストライプ状のコレステリ
ック層である位相差板１により特定偏光が反射され、該
位相差板１の条件を最適化することによりカラー表示化
が可能となる。

【００３５】本実施例の液晶表示装置においては、スト
ライプ状でかつ交差する（実際に交差しているのではな
く、表示画面、あるいは透明ガラス基板８Ａ、８Ｂの面
と垂直な方向から見た場合に、互いに垂直に交差、伸張
している。以下、同様）両透明ガラス基板８Ａ、８Ｂの
透明電極９Ａ、９Ｂの交差している部分（ドットマトリ
クス）の液晶層１１が外部からの透明電極９Ａ、９Ｂに
印加される電圧に応答して所定の表示が行なわれる。し
たがって、透明電極９Ａまたは９Ｂのストライプ形状
に、位相差板１のストライプ形状を合わせることによ
り、上記表示原理を効果的に利用することができる。す
なわち、位相差板１のねじれ角を１８０°以上にするこ
とにより、反射率を向上させることができる。例えば、
液晶の平行方向に対する屈折率が１．５〜１．６、位相
差板１の垂直方向に対する異常光の屈折率１．６〜２．
１、また、厚さを２００ｎｍ以上とすることにより、多
色表示化を実現することができ、透明ガラス基板７Ｂ上
に屈折率、厚さ等の異なる位相差板１のストライプを形
成することにより、液晶表示素子１２の反射光の反射ス
ペクトルを赤、緑、青、あるいはシアン、マゼンタ、イ
エロー等に設定することが可能である。また、液晶層１
１のねじれ角を１８０°以上とすることにより、印加電
圧に対する反射率が急峻となり、時分割駆動が可能とな
る。さらに、偏光板７と入射光側の透明ガラス基板８Ａ
との間に、厚さがほぼ同一である従来の板状の位相差板
やトリアセチルセルロースフィルムのような有機高分
子フィルムを設けることにより、表示色の微調整、視角
特性の向上、あるいは高コントラスト化が可能である。

【００３６】本実施例の液晶表示装置では、上記表示原
理に基づき、バックライト等の補助光源を使用せず、高
反射率の明状態を作り出すことが可能となり、明状態の
光透過率が高く、カラー表示が可能となった。

【００３７】なお、透明ガラス基板８Ｂ上にストライプ
状の位相差板１を形成する方法としては、印刷法、ホト
リソグラフィー法、機械的切断法等がある。本実施例で
は、機械的切断法により形成した。これらの形成方法に
ついては、実施例の最後に詳細に説明する。

【００３８】実施例２図３は、本発明による位相差板の別の実施例の断面図で
ある。

【００３９】１はストライプ状の有機高分子層から成る
位相差板、４は位相差板１を形成する透明ガラスから成
る基板、３は絶縁膜、２は絶縁膜３上に位相差板１を接
着するための粘着材層である。すなわち、本実施例の位
相差板１は、ガラス基板を基板４とし、ＳｉＯ₂等から
成る絶縁膜を成膜した後、厚さの異なるポリカーボネー
ト、ポリスルホン等の有機高分子層をストライプ状に形
成した。絶縁膜３を形成することにより、ガラス基板４
のイオン流出を防ぎ、液晶表示素子内部に設けることが
可能である。なお、ガラス基板４の純度が高く、ガラス
基板４と位相差板１の有機高分子層との密着性が良い場
合、絶縁膜３、粘着材層２は必要なかった。

【００４０】実施例３図４は、本発明の実施例３の液晶表示素子の一部断面図
である。

【００４１】本実施例では、有機高分子が厚さ方向にね
じれているストライプ状の位相差板１を後で詳述する印
刷法により形成し、その上に平坦化膜５を形成した。平
坦化膜５としては例えばアクリル樹脂やエポキシ樹脂等
の透明樹脂材料で形成されている。位相差板１の垂直方
向に対する異常光の屈折率は１．６〜２．１、位相差板
１の厚さは２００ｎｍ以上とし、位相差板はそれぞれ厚
さ方向に１８０°以上ねじれている３種類のストライプ
の繰り返しで構成した。

【００４２】図５は、本実施例３の液晶表示素子におけ
る明状態の分光反射率を示す図である。

【００４３】１４は赤の分光反射率、１５は緑の分光反
射率、１６は青の分光反射率である。本実施例の液晶表
示素子では、図５から明らかなように、反射光の反射ス
ペクトルを赤、緑、青に設定することが可能であった。

【００４４】実施例４図６は、図１に示した構成において、液晶層１１のねじ
れ角を２４０°とし、材料としてポリカーボネートを使
用し、Δｎ・ｄが４００ｎｍの従来の一軸延伸性位相差
板を、光入射側の透明ガラス基板８Ａと偏光板７との間
にさらに設けた場合の実効電圧と反射率との関係を示す
図である。液晶層１１のねじれ角を２４０°とすること
により、急峻性が向上し、時分割駆動にてコントラスト
比８：１が得られた。

【００４５】上記実施例１、３および４によれば、バッ
クライト等の補助光源を使用しないので、低消費電力
で、表示の明るい液晶表示装置を提供することができ
る。

【００４６】実施例５図７は、本発明の実施例５の液晶表示素子の一部断面図
である。

【００４７】７は偏光板、１は本発明によるストライプ
状の位相差板、４はストライプ状の位相差板１の基板と
して設けられたトリアセチルセルロースフィルム、８
Ａ、８Ｂは透明ガラス基板、９Ａ、９Ｂは表示画面（あ
るいは透明ガラス基板８Ａ、８Ｂの面）と垂直な方向か
ら見た場合に、互いに垂直に伸張するストライプ状の透
明電極、１０Ａ、１０Ｂは配向膜、１１は液晶層、１２
は液晶表示素子である。本実施例では、ストライプ状の
位相差板１は、トリアセチルセルロースフィルム４を基
板として形成し、液晶表示素子１２内、すなわち、透明
ガラス基板８Ａの面上に貼り付けてある。前述のよう
に、従来、種々の要因により（例えば、透明電極をパタ
ーニングする際のエッチング液の流す方向：エッチング
液を流す箇所に近い方が薄くなる）、基板８Ａまたは８
Ｂ上にストライプ状に形成した透明電極９Ａ、９Ｂの厚
さに不均一性が存在するため、液晶層１１の厚さに乱れ
が生じ、液晶表示装置の光学特性を決定する変数の１つ
であるΔｎ・ｄが不均一になっていた。本実施例では、
位相差板１のストライプを一方の透明電極９Ｂに合わせ
ることにより、透明電極９Ａ、９Ｂの厚さの不均一性に
より生じるΔｎ・ｄの乱れを補償することが可能とな
る。透明電極９Ａ、９Ｂの両方に合わせる場合は、２枚
のストライプ状の位相差板１を、透明ガラス基板８Ａ、
８Ｂにそれぞれ１枚ずつ、もしくは透明ガラス基板８
Ａ、８Ｂのいずれか一方に２枚設ける。すなわち、２枚
の位相差板１の各ストライプは、両基板面８Ａ、８Ｂと
垂直な方向から見た場合に互いに垂直な方向に伸張して
いる。また、ストライプが実際に交差した格子状の位相
差板１を１枚設けてもよい。

【００４８】また、この位相差板１を２種類以上の複屈
折あるいは厚さの異なるストライプにより形成すると、
透明電極９Ａ、９Ｂの厚さの不均一性をより効果的に補
償することが可能である。すなわち、予め、透明電極の
厚さの不均一性を計測、調査し、その結果により、両基
板８Ａ、８Ｂの透明電極９Ａ、９Ｂの両方または一方の
厚さの不均一性に対応してストライプ状の位相差板１の
各ストライプの厚さ、複屈折の両方または一方を決定
し、形成する。

【００４９】さらに、本実施例を薄膜トランジスタ（Ｔ
ＦＴ）等をスイッチング素子として用いたアクティブ・
マトリクス方式の液晶表示素子に適用することも可能で
あり、この場合、透明電極に合わせて本発明による位相
差板を形成する場合は、位相差板を透明電極のパターン
に一致させて形成する。

【００５０】実施例６図８は、本発明の実施例６の液晶表示素子の一部断面図
である。

【００５１】本実施例は実施例５とほぼ同様の構成の実
施例であるが、本実施例では、トリアセチルセルロース
フィルムを基板４とし、粘着材層２を介して有機高分子
層をストライプ状に成膜することにより、位相差板１を
形成し、透明ガラス基板８Ａの外側に設けた。本実施例
では、図８に示すように、ストライプ状の透明電極９Ｂ
の厚さの不均一による液晶のΔｎ・ｄ（ｄ＝ｄＡおよび
ｄＢ）が生じているが、透明ガラス基板８Ａ上に形成し
たストライプ状の位相差板１によって光学特性の最適化
が図ってある。なお、Δｎ・ｄの乱れが大きく、液晶表
示素子全体としても光学補償が必要な場合、基板４とし
て従来の厚さのほぼ同一な板状の位相差板を用い、該位
相差板上にストライプ状の位相差板１を形成してもよ
い。なお、偏光板７Ｂと透明ガラス基板８Ｂとの間、あ
るいは偏光板７Ａと透明ガラス基板８Ａとの間の別の場
所に、厚さのほぼ同一な板状の位相差板を設けてもよ
い。

【００５２】実施例７図９は、本発明の実施例７の液晶表示素子の一部断面図
である。

【００５３】本実施例では、カラーフィルタを有する液
晶表示素子の例を示す。１７はカラーフィルタ、そのう
ちでＲは赤色フィルタ、Ｇは緑色フィルタ、Ｂは青色フ
ィルタ、１８は平坦化膜（あるいはカラーフィルタの保
護膜）を示す。カラーフィルタ１７は画素に対応する位
置に赤、緑、青の繰り返しでストライプ状に形成され
る。なお、カラーフィルタ１７は、例えば次のように形
成される。まず、透明ガラス基板８Ｂの表面にアクリル
系樹脂等の染色基材を形成し、フォトリソグラフィー技
術で赤色フィルタＲ形成領域以外の染色基材を除去す
る。この後、染色基材を赤色染料で染め、固着処理を施
し、赤色フィルタＲを形成する。次に、同様な工程を施
すことによって、緑色フィルタＧ、青色フィルタＢを順
次形成する。なお、基材を染料で染めるのではなく、予
め所定の色の顔料を添加した基材を順次形成する場合も
ある。平坦化膜１８は例えばアクリル樹脂やエポキシ樹
脂等の透明樹脂材料で形成されている。

【００５４】本実施例では、透明ガラス基板８Ａ上に透
明電極９Ａを形成した後、その上にストライプ状の位相
差板１を形成した。カラーフィルタを形成した液晶表示
素子の場合、染料や顔料の性質、あるいは形成する順序
等により、各色のカラーフィルタＲ、Ｇ、Ｂの膜厚がそ
れぞれ異なり、その上に形成する平坦化膜１８もその影
響を受け、その結果、液晶のΔｎ・ｄ（ｄＲ、ｄＧ、ｄ
Ｂ）の乱れが生じる。本実施例では、各色のカラーフィ
ルタＲ、Ｇ、Ｂの膜厚を予め計測、調査し、その結果に
より、各色のカラーフィルタＲ、Ｇ、Ｂの膜厚の不均一
性に対応してストライプ状の位相差板１の各ストライプ
の厚さ、複屈折の両方または一方を決定し、形成する。
すなわち、例えば、図９に示すように、膜厚の厚い赤色
フィルタＲに対応する位置に形成される位相差板１のス
トライプの膜厚は薄く形成し、膜厚の薄い緑色フィルタ
Ｇに対応する位置に形成される位相差板１のストライプ
の膜厚は厚く形成し、中間の膜厚の青色フィルタＢに対
応する位相差板１のストライプは中間の膜厚に形成す
る。

【００５５】このようにして、本実施例では、ストライ
プ状の位相差板１により、ｄＲ、ｄＧ、ｄＢの均一化を
図ることができ、さらに、位相差板１の効果により色補
償も行なうことができ、表示品質を向上することができ
た。

【００５６】ストライプ状の位相差板の形成方法１図１０は、ストライプ状の位相差板１を印刷により形成
する第１の方法を示す図である。（ａ）は印刷ローラを
示す側面図、（ｂ）、（ｃ）は工程断面図である。

【００５７】１９は印刷版、２０は印刷ローラである。

【００５８】印刷版１９を設置した印刷ローラ２０を回
転させ、印刷版１９を用いて基板４に対して印刷するこ
とにより、まず、ストライプ状の位相差板１ａを形成し
た。次に、印刷ローラ２０上の印刷版１９を交換し、位
相差板１ａを形成した同一の基板４に再び印刷し、スト
ライプ状の位相差板１ｂを形成した。基板４と位相差板
１ａ、１ｂの有機高分子の密着性が良くない場合、基板
４の温度を上げる等の熱処理や、位相差板１ａ、１ｂを
形成する基板４の表面に予め接着性のある有機物質を付
着させる等の化学処理を行なう。

【００５９】さらに、印刷版１９を交換し、印刷を行な
った（図示省略）。印刷を繰り返すことによって、任意
の場所に複数の任意の厚さのストライプ状の位相差板１
を形成することが可能となった。なお、液晶表示素子の
全体に位相差を設ける場合、ストライプ状の位相差板１
を設ける基板４として、厚さがほぼ同一な板状の位相差
板を利用することが有効である。また、既に形成したス
トライプ状の位相差板１の上に、別な複屈折を有する位
相差板を再印刷したり、印刷方向を変えることにより、
位相差の値を制御することが可能である。

【００６０】ストライプ状の位相差板の形成方法２図１１（ａ）〜（ｃ）は、ストライプ状の位相差板１を
紫外線による光照射を用いて形成する第２の方法を示す
工程断面図である。

【００６１】４は基板、１′は有機高分子層、２１は紫
外線（ＵＶ）、２２はフォトマスク、１ａはストライプ
状の位相差板である。

【００６２】まず、（ａ）に示すように、基板４上に有
機高分子層１′を形成する。次に、（ｂ）に示すよう
に、有機高分子層１′を形成した基板４上に、所定の開
口パターンを有するフォトマスク２１を設置し、紫外線
２１を照射する。紫外線２１の照射された部分の有機高
分子層１′の分子構造が壊され、その部分が位相差を有
しなくなる。このように紫外線２１をストライプ状に照
射することにより、ストライプ状の位相差板（位相差が
ストライプ状に生じる位相差板）１ａを形成することが
できた。また、通常のフォトリソグラフィー法のよう
に、露光、現像を繰り返し、エッチングを行なうことに
よっても、（ｃ）に示すようにストライプ状の位相差板
１ａを形成することができる。

【００６３】ストライプ状の位相差板の形成方法３図１０の印刷法、図１１の紫外線等の光照射による方法
の他のストライプ状の位相差板の形成方法として機械的
切断法がある。１軸延伸によりフィルム化した従来の位
相差板、もしくは図１０、図１１の方法により形成した
位相差板を用い、所定の部分をカッター等を用いて機械
的に切断することにより、ストライプ状の位相差板を形
成することができる。

【００６４】以上本発明を実施例に基づいて具体的に説
明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能で
あることは勿論である。例えば、さらに、本発明は、単
純マトリクス方式の液晶表示装置に限らず、薄膜トラン
スタ等をスイッチング素子とするアクティブ・マトリク
ス方式の液晶表示装置にも適用可能で、高コントラスト
化を図ることができる。また、液晶のねじれ角を１８０
°以上とすることにより、無着色で高時分割駆動の液晶
表示装置を提供することができる。また、本発明による
ストライプ状の位相差板１の他に、従来の位相差板を１
枚以上追加することにより、視角方向による位相差の補
償が可能であり、視角特性の向上に効果がある。また、
本発明による位相差板１のストライプを形成する基板と
しては、液晶表示素子１１の透明ガラス基板７Ａ、７
Ｂ、トリアセチルセルロース等の有機高分子フィルム、
あるいは厚さがほぼ同一である従来の板状の位相差板を
用いることができる。また、例えば図１１（ｂ）に示し
たような、位相差がストライプ状に生じる位相差板を用
いても同様な効果を得ることができる。なお、液晶表示
素子１１の透明ガラス基板７Ａ、７Ｂにストライプ状の
位相差板１を形成する場合は、イオンが流出するのを防
止するため、アクリル樹脂やエポキシ樹脂等の保護膜を
形成することが望ましい。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
バックライト等の補助光源が不要なため低消費電力で、
かつ、カラーフィルタが不要で多色表示が実現でき、表
示の明るい液晶表示装置を実現することができる。ま
た、透明電極、カラーフィルタ、あるいはブラックマト
リクスの厚さの不均一性による表示むらを補償でき、表
示品質を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の単純マトリクス方式の液晶
表示装置の液晶表示素子の一部断面図である。

【図２】図１に示した液晶表示素子の表示原理を説明す
る図である。

【図３】本発明による位相差板の別の実施例の断面図で
ある。

【図４】本発明の実施例３の液晶表示素子の一部断面図
である。

【図５】実施例３の液晶表示素子における明状態の分光
反射率を示す図である。

【図６】実施例４の液晶表示素子の実効電圧と反射率と
の関係を示す図である。

【図７】本発明の実施例５の液晶表示素子の一部断面図
である。

【図８】本発明の実施例６の液晶表示素子の一部断面図
である。

【図９】本発明の実施例７の液晶表示素子の一部断面図
である。

【図１０】（ａ）〜（ｃ）は、ストライプ状の位相差板
を印刷により形成する方法を示す図である。

【図１１】（ａ）〜（ｃ）は、ストライプ状の位相差板
１を紫外線による光照射を用いて形成する方法を示す工
程断面図である。

【符号の説明】

１…ストライプ状の位相差板、２…粘着材層、３…絶縁
膜、４…基板、５…平坦化膜、６…光吸収シート、７…
偏光板、８Ａ、８Ｂ…透明ガラス基板、９Ａ、９Ｂ…ス
トライプ状の透明電極、１０Ａ、１０Ｂ…配向膜、１１
…液晶層、１２…液晶表示素子、１３…電源、１４…赤
の分光反射率、１５…緑の分光反射率、１６…青の分光
反射率、１７…カラーフィルタ、１８…平坦化膜、１９
…印刷版、２０…印刷ローラ、２１…紫外線、２２…フ
ォトマスク、Ｒ…赤色フィルタ、Ｇ…緑色フィルタ、Ｂ
…青色フィルタ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤井達久千葉県茂原市早野3300番地株式会社日立製作所電子デバイス事業部内 (72)発明者大平智秀千葉県茂原市早野3300番地株式会社日立製作所電子デバイス事業部内 (72)発明者文倉辰紀千葉県茂原市早野3681番地日立デバイスエンジニアリング株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】それぞれ透明電極と配向膜とを設けた面が
対向するように２枚の透明絶縁基板を所定の間隙を隔て
て重ね合わせ、前記両基板間の縁周囲に枠状に設けたシ
ール材により前記両基板を貼り合わせると共に、前記シ
ール材の内側の前記両基板間に厚さ方向にねじれた液晶
を封止して成る液晶表示素子と、前記両基板のうち光入
射側の第１の前記基板の外側に設けた偏光板と、もう一
方の第２の前記基板の外側に設けた光吸収部材と、前記
両基板の少なくとも一方に設けたストライプ状の位相差
板とを含んで成ることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】それぞれ透明電極と配向膜とを設けた面が
対向するように２枚の透明絶縁基板を所定の間隙を隔て
て重ね合わせ、前記両基板間の縁周囲に枠状に設けたシ
ール材により前記両基板を貼り合わせると共に、前記シ
ール材の内側の前記両基板間に厚さ方向にねじれた液晶
を封止して成る液晶表示素子と、前記両基板の外側にそ
れぞれ設けた偏光板とを具備する液晶表示装置におい
て、前記両基板の少なくとも一方に設けたストライプ状
の位相差板を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】それぞれ透明電極と配向膜とを設けた面が
対向するように２枚の透明絶縁基板を所定の間隙を隔て
て重ね合わせ、前記両基板間の縁周囲に枠状に設けたシ
ール材により前記両基板を貼り合わせると共に、前記シ
ール材の内側の前記両基板間に厚さ方向にねじれた液晶
を封止して成る液晶表示素子を具備する液晶表示装置に
おいて、前記両基板の少なくとも一方に、透明電極、カ
ラーフィルタ、ブラックマトリクスの少なくとも１つに
対応してパターニングされた位相差板を有することを特
徴とする液晶表示装置。
【請求項４】前記位相差板が、厚さ、複屈折の少なくと
も一方が異なる複数本のストライプから成ることを特徴
とする請求項１、２または３記載の液晶表示装置。
【請求項５】前記ストライプが、厚さ方向にねじれた有
機高分子から成ることを特徴とする請求項１、２または
３記載の液晶表示装置。
【請求項６】前記ストライプ状の位相差板が、位相差が
ストライプ状に生じる位相差板であることを特徴とする
請求項１または２記載の液晶表示装置。
【請求項７】前記液晶の平行方向に対する屈折率がほぼ
１．５〜１．６であることを特徴とする請求項１、２ま
たは３記載の液晶表示装置。
【請求項８】前記位相差板のねじれ角がほぼ１８０°以
上であることを特徴とする請求項１、２または３記載の
液晶表示装置。
【請求項９】前記位相差板の垂直方向に対する屈折率が
ほぼ１．６〜２．１であることを特徴とする請求項１、
２または３記載の液晶表示装置。
【請求項１０】前記ストライプ状の位相差板の厚さがほ
ぼ２００ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１、２
または３記載の液晶表示装置。
【請求項１１】前記液晶のねじれ角がほぼ１８０°以上
であることを特徴とする請求項１、２または３記載の液
晶表示装置。
【請求項１２】前記位相差板のストライプが、前記透明
絶縁基板と別の基板の面上に形成されていることを特徴
とする請求項１、２または３記載の液晶表示装置。
【請求項１３】前記基板が有機高分子フィルム、厚さが
ほぼ同一の板状の位相差板であることを特徴とする請求
項１２記載の位相差板。
【請求項１４】前記両基板の前記透明電極が、前記両基
板面と垂直な方向から見た場合、互いに垂直な方向に伸
張する複数本のストライプ状であることを特徴とする請
求項１、２または３記載の液晶表示装置。
【請求項１５】前記位相差板の各ストライプが、透明電
極、カラーフィルタ、ブラックマトリクスの少なくとも
１つに沿って形成されていることを特徴とする請求項
１、２または３記載の液晶表示装置。
【請求項１６】前記位相差板の各ストライプの厚さ、複
屈折の少なくとも一方が、透明電極、カラーフィルタ、
ブラックマトリクスの厚さの少なくとも１つに対応して
制御されていることを特徴とする請求項１、２または３
記載の液晶表示装置。
【請求項１７】前記位相差板の前記ストライプの厚さ、
複屈折の少なくとも一方により、明表示の反射スペクト
ルが所定の複数色に設定されており、前記ストライプの
所定の本数で１組が繰り返し形成され、カラー表示可能
となっていることを特徴とする請求項１、２または３記
載の液晶表示装置。
【請求項１８】前記偏光板と前記基板との間に、厚さが
ほぼ同一の板状の位相差板を少なくとも１枚設けたこと
を特徴とする請求項１、２または３記載の液晶表示装
置。
【請求項１９】前記液晶表示素子がアクティブ・マトリ
クス方式であることを特徴とする請求項１、２または３
記載の液晶表示装置。