JPH09211496A - 反射型ゲストホスト液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光反射層及び四分の一波長板層を内蔵した反
射型ゲストホスト液晶表示装置において表示のコントラ
ストや明度を改善すると共にペーパーホワイトの外観を
実現する。 【解決手段】 反射型ゲストホスト液晶表示装置は前方
から入射光１が入射する第１基板２とこれから所定の間
隙を介して後方に配置した第２基板３とで構成されてい
る。この間隙内には第１基板２側にゲストホスト液晶層
４が配置されていると共に、第２基板３側に四分の一波
長板層７が配置している。第２基板３側の電極層８と一
体に光反射層９が設けられ、入射光を略鏡面反射して反
射光１１に転換する。第１基板２とゲストホスト液晶層
４との間に光散乱層１０が介在している。この光散乱層
１０は微粒子を樹脂中に分散した透明材料からなり後方
からの反射光１１を前方に向って散乱もしくは拡散して
出射光１２に変換する。場合によっては、光散乱層１０
としてマイクロレンズアレイを用いることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は反射型ゲストホスト
液晶表示装置に関する。より詳しくは、四分の一波長板
層と光反射層とを装置内に内蔵して入射光の利用効率を
改善する技術に関する。更に詳しくは、反射光を効率的
に拡散出射して表示を高輝度化する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置には種々のモードがあり、
現在ツイスト配向又はスーパーツイスト配向されたネマ
ティック液晶を用いたＴＮモードあるいはＳＴＮモード
が主流となっている。しかしながら、これらのモードは
動作原理上一対の偏光板が必要であり、その光吸収があ
る為透過率が低く明るい表示画面が得られない。これら
のモードの他、二色性色素を利用したゲストホストモー
ドも開発されている。ゲストホストモードの液晶表示装
置は液晶に添加した二色性色素の吸収係数の異方性を利
用して表示を行なうものである。棒状構造の二色性色素
を用いると、色素分子は液晶分子に平行に配列する性質
があるので、電界を印加して液晶の分子配向を変化させ
ると、色素の配向方向も変化する。この色素は方向によ
って着色したりしなかったりするので、電圧を印加する
ことによって液晶表示装置の着色、無色を切り換えるこ
とができる。

【０００３】図６はハイルマイヤー（ＨＥＩＬＭＥＩＥ
Ｒ）型ゲストホスト液晶表示装置の構造を示しており、
（Ａ）は電圧無印加状態を表わし、（Ｂ）は電圧印加状
態を表わしている。この液晶表示装置はｐ形色素と誘電
異方性が正のネマティック液晶（Ｎ_p 液晶）を用いてい
る。ｐ形の二色性色素は分子軸に略平行な吸収軸を持っ
ており、分子軸に平行な偏光成分Ｌｘを強く吸収し、そ
れに垂直な偏光成分Ｌｙは殆ど吸収しない。（Ａ）に示
す電圧無印加状態では、入射光に含まれる偏光成分Ｌｘ
がｐ形色素により強く吸収され、液晶表示装置は着色す
る。これに対し、（Ｂ）に示す電圧印加状態では、誘電
異方性が正のＮ_p 液晶が電界に応答して立ち上がり、こ
れに合わせてｐ形色素も垂直方向に整列する。この為、
偏光成分Ｌｘは僅かに吸収されるだけで液晶表示装置は
略無色を呈する。入射光に含まれる他方の偏光成分Ｌｙ
は電圧印加状態及び電圧無印加状態の何れであっても二
色性色素によって吸収されることは殆どない。従って、
ハイルマイヤー型ゲストホスト液晶表示装置では、予め
１枚の偏光板を介在させ、他方の偏光成分Ｌｙを取り除
き、コントラストの改善を図っている。

【０００４】ネマティック液晶を用いたゲストホスト液
晶表示装置では、ゲストとして添加する二色性色素がネ
マティック液晶と同様に配向する。液晶の配向方向と平
行な偏光成分は吸収するが、これと直交する偏光成分は
殆ど吸収しない。従って、十分なコントラストを得る為
に、液晶表示装置の入射側に１枚の偏光板を配置し、入
射光の偏光方向を液晶の配向方向と一致させている。し
かしながら、このようにすると偏光板により原理的には
入射光の５０％（実際には４０％程度）が失われる為、
表示がＴＮモードのように暗くなってしまう。この問題
を改善する手法として、単に偏光板を取り除いただけで
は吸光度のオンオフ比が著しく低下するので適当ではな
く、種々の改善策が提案されている。例えば図７に示す
ように、入射側から偏光板を除去する一方、出射側に四
分の一波長板及び反射板を取り付けた反射型ゲストホス
ト液晶表示装置が提案されている。この方式では、互い
に直交する２つの偏光成分Ｌｘ，Ｌｙが、四分の一波長
板によって往路及び復路で偏光方向を９０°回転させ、
偏光成分の入れ換えが行なわれる。従って、（Ａ）に示
すオフ状態（吸収状態）では、各偏光成分Ｌｘ，Ｌｙが
入射光路か反射光路の何れかで吸収を受けることにな
る。又（Ｂ）に示すオン状態（透過状態）では何れの偏
光成分Ｌｘ，Ｌｙも殆ど吸収を受けることはない。これ
により、入射光の利用効率が著しく改善でき、表示装置
が明るくなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この構
造では四分の一波長板及び反射板を外付けする為、液晶
表示装置自体は透過型にする必要がある。特に、高精細
で且つ動画表示も可能にする為、アクティブマトリクス
型の構造を採用した場合、基板上に画素電極駆動用の薄
膜トランジスタを集積形成する為、透過型では画素開口
率が低く入射光の相当部分が遮断される。従って、偏光
板を除去しても表示装置の画面を顕著に明るくすること
はできない。この点に鑑み、四分の一波長板と反射板を
表示装置内に内蔵した構造が提案されており、これを図
８に示す。尚、本明細書では四分の一波長板と反射板を
内蔵した構造を「集積型偏光変換ゲストホスト液晶表示
装置」と呼んでいる。図示するように、この集積型偏光
変換ゲストホスト液晶表示装置は入射光１０１側に位置
する第１基板１０１と、この第１基板１０１から所定の
間隙を介して後方に配置した第２基板１０２とで構成さ
れている。この間隙内には第１基板１０１側に位置する
ゲストホスト液晶層１０３と、第２基板１０２側に位置
する四分の一波長板層１０４とが形成されている。又、
第１基板１０１側及び第２基板１０２側の両方に電極層
１０５，１０６が形成されており、ゲストホスト液晶層
１０３に電圧を印加する。更に、第２基板１０２側の電
極層１０６と一体で光反射層１０７が設けられている。
この光反射層１０７は第２基板１０２と四分の一波長板
層１０４との間に介在して入射光１０１を略鏡面反射し
て反射光１０８を出射する。尚、液晶層１０３と四分の
一波長板層１０４との間にはパシベーション層１０９が
介在している。

【０００６】反射型ゲストホスト液晶表示装置では明る
い表示を得る為光反射層１０７と電極層１０６を一体化
し、開口率を最大化したアルミニウム金属膜等の反射電
極を用いることが一般的である。しかしながら、平坦な
金属膜電極では鏡面反射を起す為視角が極端に制限さ
れ、しかも表示はペーパーホワイトではなくメタリック
なものとなってしまう。これを防ぐ為には金属膜の光反
射層表面に細かな凹凸をつけ反射角度に広い分布を持た
せることが提案されている。しかしながら、この方式の
問題は凹凸をつけるプロセスが必要になることである。
又、集積型偏光変換ゲストホスト液晶表示装置では四分
の一波長板層１０４を正確にこの凹凸にならって均一な
膜厚に制御する必要がある。しかしながら、これは現実
には極めて困難である。更に、凹凸の傾斜角度分布を制
御して最適な視角範囲を設定する必要があるが、これも
極めて現実的には困難である。以上のように金属膜から
なる光反射層の表面に凹凸をつけることはデバイス製造
上困難な問題を多く有している。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した従来の技術の課
題を解決する為、本発明は集積型偏光変換ゲストホスト
液晶表示装置を明るく広視野角化することを目的とす
る。かかる目的を達成する為に以下の手段を講じた。即
ち、本発明にかかる反射型ゲストホスト液晶表示装置は
基本的な構成として、前方から光が入射する第１基板
と、該第１基板から所定の間隙を介して後方に配置した
第２基板とを備えている。この間隙内には第１基板側に
位置するゲストホスト液晶層と、第２基板側に位置する
四分の一波長板層とが設けられている。更に、第１基板
側及び第２基板側に電極層が形成されており、該ゲスト
ホスト液晶層に電圧を印加する。加えて、第２基板側の
電極層と一体又は別体に光反射層が設けられている。こ
の光反射層は第２基板と四分の一波長板層との間に介在
して入射した光を略鏡面反射する。特徴事項として、第
１基板とゲストホスト液晶層との間に光散乱層が介在し
ている。この光散乱層は微粒子を樹脂中に分散した透明
材料からなり後方から反射した光を前方に向って散乱出
射する。好ましくは、第１基板側の電極層は表面が平坦
化された該光散乱層の上に形成され、該ゲストホスト液
晶層と接している。

【０００８】本発明は反射型ゲストホスト液晶表示装置
ばかりでなく一般の反射型表示装置を包含している。即
ち、本発明にかかる反射型表示装置は基本的な構成とし
て、前方から光が入射する第１基板と、該第１基板から
所定の間隙を介して後方に配置した第２基板とを備えて
いる。この間隙内に電気光学物質層が保持されている。
又、第１基板側及び第２基板側に電極層が形成されてお
り、該電気光学物質層に電圧を印加する。更に、第２基
板側の電極層と一体又は別体に光反射層が設けられてお
り、第１基板側から入射した光を略鏡面反射する。特徴
事項として、第１基板と電気光学物質層との間に光散乱
層が介在している。この光散乱層は微粒子を樹脂中に分
散した透明材料からなり後方から反射した光を前方に向
って散乱出射する。

【０００９】本発明は更に光散乱層による表面反射を抑
制した反射型ゲストホスト液晶表示装置を含んでいる。
即ち、本反射型ゲストホスト液晶表示装置は基本的な構
成として、前方から光が入射する第１基板と、該第１基
板から所定の間隙を介して後方に配置した第２基板とを
備えている。この間隙内には第１基板側に位置するゲス
トホスト液晶層と、第２基板側に位置する四分の一波長
板層とが設けられている。更に、第１基板側及び第２基
板側に電極層が形成されており、該ゲストホスト液晶層
に電圧を印加する。加えて、第２基板側の電極層と一体
又は別体に光反射層が設けられている。この光反射層は
第２基板と該四分の一波長板層との間に介在して入射し
た光を略鏡面反射する。そして、第１基板とゲストホス
ト液晶層との間に光散乱層が介在している。特徴事項と
して、この光散乱層は後方から反射した光を前方に向っ
て散乱出射するマイクロレンズアレイからなる。好まし
くは、前記マイクロレンズアレイはガラスからなる第１
基板の内表面にエッチングで形成した無数の凹部に充填
され且つガラスとは異なる屈折率を有する透明樹脂であ
る。或いは、前記マイクロレンズアレイは、ガラスから
なる第１基板の内表面に形成され且つガラスと略等しい
屈折率を有する透明プラスチック層と、該透明プラスチ
ック層の表面にスタンピングで形成した無数の凹部に充
填され且つガラスとは異なる屈折率を有する透明樹脂と
からなる。

【００１０】本発明によれば、入射側及び出射側となる
第１基板に光散乱層を設ける一方、反射側となる第２基
板に鏡面の光反射層を設けている。後方の第２基板側か
ら反射した光は前方の光散乱層により拡散出射される。
この為、出射光の角度分布が広がり視角が改善できると
共に、メタリックではなくペーパーホワイトの外観を呈
する表示が得られる。更に、光散乱層は第１基板の外側
ではなく内側に設けられており、鏡面光反射層との間の
距離が短縮化されている。この為、光反射層と光散乱層
との間で横方向の光の拡散が殆ど生ぜず、コントラスト
が高く且つ高輝度の表示が得られる。更に、光散乱層と
してマイクロレンズアレイを用いると、後方の第２基板
側から反射した光を前方に向って効率良く拡散出射する
一方、光散乱層によって表面反射される入射光の無効成
分を抑制可能である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の最良
な実施形態を詳細に説明する。図１は本発明にかかる反
射型ゲストホスト液晶表示装置の基本的な構造を示す模
式的な部分断面図である。本装置は所謂集積型偏光変換
ゲストホスト液晶表示装置であり、光反射層及び四分の
一波長板層が内蔵されている。本装置は前方から入射光
１が入射する第１基板２と、この第１基板２から所定の
間隙を介して後方に配置した第２基板３とで構成されて
いる。この間隙内にはゲストホスト液晶層４が第１基板
２側に配置されている。このゲストホスト液晶層４は例
えばネマティック液晶５と二色性色素６の混合物からな
る。同じ間隙内には第２基板３側に四分の一波長板層７
が配置している。又、第１基板２側及び第２基板３側の
両方に電極層８が夫々形成されており、ゲストホスト液
晶層４に電圧を印加する。更に、第２基板３側の電極層
８と一体又は別体に光反射層９が設けられており、第２
基板３と四分の一波長板層７との間に介在して入射光１
を略鏡面反射する。尚、本実施例では光反射層９と電極
層８は一体となっている。特徴事項として、第１基板２
とゲストホスト液晶層４との間に光散乱層１０が介在し
ている。この光散乱層１０は微粒子を樹脂中に分散した
透明材料からなり、後方から反射した反射光１１を前方
に向って散乱出射する。従って、第１基板２からは広範
囲に渡って散乱した出射光１２が放射される。尚、第１
基板２側の電極層８は表面が平坦化された光散乱層１０
の上に形成され、ゲストホスト液晶層４と接している。
又、ゲストホスト液晶層４と四分の一波長板層７との間
にはパシベーション層１３が介在している。上側の電極
層８とパシベーション層１３の表面は配向処理を施され
ており、ゲストホスト液晶層４を例えばホモジニアスに
配向する。尚、本発明はゲストホスト液晶表示装置だけ
でなく、広く電気光学物質層を利用した反射型表示装置
一般に応用できる。

【００１２】本発明にかかる集積型偏光変換ゲストホス
ト液晶表示装置では後方の第２基板３側に鏡面を有する
光反射層９が形成される一方、前方の第１基板２の内表
面には拡散性の光散乱層１０が設けられている。入射光
１は光散乱層１０である程度拡散された後、光反射層９
により略鏡面反射される。反射光１１は光散乱層１０に
より拡散され前方に出射光１２が放射される。光散乱層
１０の拡散作用により出射光１２は比較的広い角度分布
を有する為、視角が改善される。又、反射光１１は光散
乱層１０を介して散乱出射光１２に変換される為、表示
がメタリックではなく、ペーパーホワイトの外観を呈す
るようになる。更に、光散乱層１０は第１基板２の外側
ではなく内側に設けられている為、光反射層９との間の
距離が極めて短くなる。従って、ゲストホスト液晶層４
を通過する反射光１１の横方向拡散は可能な限り抑制さ
れており、解像度を損なうことなく高コントラストの表
示が得られる。

【００１３】ここで、引き続き図１を参照し第２基板３
側の成膜処理を詳細に説明する。先ずガラス等からなる
第２基板３を洗浄した後その表面にスパッタリング法又
は真空蒸着法で金属膜を成膜し、光反射層９とする。こ
の金属膜を所定の形状にパタニングして電極層に加工す
る。このようにして得られた反射電極の上を下地配向膜
で被覆する。この下地配向膜を所定の形状に沿ってラビ
ング処理する。更に、下地配向膜の上に高分子液晶材料
を塗布する。この高分子液晶は、例えば安息香酸エステ
ル系のメソゲンをペンダントとした側鎖型の高分子液晶
である。この高分子液晶をシクロヘキサノンとメチルエ
チルケトンを８：２の割合で混合した溶液に、３〜５重
量％溶解させる。この溶液を例えば１０００rpm の回転
速度でスピンコートし、第２基板３の上に高分子液晶を
成膜する。この後基板加熱を行ない、一旦高分子液晶を
光学的に等方性状態まで加温する。続いて加熱温度を徐
々に降下しネマティック相を経て室温状態まで戻す。ネ
マティック相において高分子液晶は下地配向膜のラビン
グ方向に沿って配列し、所望の一軸配向性が得られる。
この一軸配向性は第２基板３を室温に戻すことにより固
定される。このようなアニール処理により、高分子液晶
材料に含まれる液晶分子は一軸配向し、所望の四分の一
波長板層７が得られる。更に、この四分の一波長板層７
の上にパシベーション層１３を成膜する。このパシベー
ション層１３は例えばＰＶＡフィルムからなる。このパ
シベーション層１３を所定の方向に沿ってラビング処理
することで、その上に接するゲストホスト液晶層４のホ
モジニアス配向（水平配向）を実現することができる。
このパシベーション層１３は四分の一波長板層７を構成
する高分子液晶材料とゲストホスト液晶層４との間に介
在して両者のブロッキング層として機能する。パシベー
ション層１３のラビング方向と下地配向膜のラビング方
向は互いに４５°の角度で交差している。尚、四分の一
波長板層７に赤青緑三原色の色素を領域分割的に分散す
ることで、カラーフィルタを構成することができる。

【００１４】次に、図２を参照して第１基板２側の成膜
処理を説明する。図示するように、ガラス等からなる透
明な第１基板２の内表面には光散乱層１０が成膜され
る。この光散乱層１０は微粒子１５を樹脂１６中に分散
した透明材料からなる。この透明材料の表面は平坦化さ
れており、この上に電極層８が形成されている。この電
極層８はＩＴＯ等の透明導電膜からなりスパッタリング
等により成膜される。更に、この透明電極層８の表面は
ラビング処理が施されている。光散乱層１０は例えば高
分子ビーズからなる微粒子１５を異なる屈折率の樹脂
（ポリマーマトリクス）１６中に固定化した透明材料の
フィルムからなり、ガラスもしくはポリマーシートから
なる第１基板２の表面に積層される。場合によっては、
このフィルム自体の厚みを大きくして第１基板２そのも
のとしても良い。微粒子１５の屈折率は１．０〜１．９
の範囲にある。その粒径は１〜１０μｍ程度である。一
方、樹脂（ポリマーマトリクス）１６は例えば光感光性
のアクリル樹脂からなりその屈折率は１．５である。こ
の感光性樹脂１６中に微粒子１５を分散した樹脂材料を
第１基板２上にコーティングした後、プレスにより加圧
した状態で紫外線を照射し硬化させる。これにより表面
が平坦化された光散乱層１０を形成することができる。

【００１５】図３は反射型ゲストホスト液晶表示装置の
参考例を示す模式的な部分断面図である。この参考例で
は光散乱板１０ａが第１基板２の外側に取り付けられて
いる。一般に、反射型液晶表示装置においては高開口率
化を図り且つ視差による解像度劣化を防ぐ為等の目的
で、光反射層９をセル内部に設けている。この光反射層
９はアルミニウム等の金属膜からなり鏡面反射を起す
為、表示コントラストや輝度が視角によって大きく変化
する。又、表示がメタリックになって視認性が悪い。そ
こで、この参考例では入射側の第１基板２の外面に光散
乱板１０ａを取り付けている。このようにすれば、入射
光１は光反射層９で反射光１１に変換された後、これが
光散乱板１０ａにより拡散され前方に向って出射光１２
が広角度範囲で出射する。

【００１６】しかしながら、図３に示した光散乱板１０
ａを外付けする構造では、表示のコントラスト及び解像
度が劣化するという問題がある。この点につき、図４を
参照して説明する。尚、図４では理解を容易にする為、
第２基板３側には画素毎に光反射層９、四分の一波長板
層７及びパシベーション層１３が設けられている。ここ
では２個の画素Ａ，Ｂのみを示している。今、入射光１
が光散乱板１０ａを通過すると、後方散乱を受け例えば
入射光１ｘと１ｙに分かれる。一方の入射光成分１ｘは
画素Ａで鏡面反射され反射光１１ｘに変換される。この
反射光１１ｘは再び画素Ａの上に位置する部分の光散乱
板１０ａで散乱され、拡散出射光１２ｘとなる。今、画
素Ａが光を透過し、画素Ｂが光を透過しないように選択
されているとすれば、一方の入射光成分１ｘについては
正常に視認することができる。しかしながら、他方の入
射光成分１ｙは画素Ａで鏡面反射された後、画素Ｂの上
に位置する部分の光散乱板１０ａに入射する。ここで拡
散を受け前方に出射光１２ｙが出射される。この場合画
素Ｂは本来光を透過しないように選択されており、黒色
を呈するはずであるにも関わらず出射光１２ｙが漏れて
くることになる。従って、黒レベルと白レベルのコント
ラストが悪化する。このコントラストの低下を防止する
為には光散乱板１０ａと光反射層９Ａ，９Ｂとの間の間
隔ｄを可能な限り小さくすれば良い。そこで、本発明で
は図１に示したように光散乱層１０を第１基板２の内側
に形成している。これにより光散乱層と光反射層との間
の間隔寸法が縮小化され、光の漏れがなくなり十分なコ
ントラストを実現することが可能になる。

【００１７】図５は反射型ゲストホスト液晶表示装置の
他の参考例を示す模式的な部分断面図である。この参考
例では第２基板３側の光反射層９に微細な凹凸を付与し
ている。この凹凸により入射光１が拡散されて出射光１
２に変換される為、視角が広がると共にペーパーホワイ
トに近い表示外観を得ることが可能である。しかしなが
ら、金属膜からなる光反射層９に凹凸をつけるプロセス
が必要となり、通常下地膜２０が必要になる。この下地
膜２０に凹凸をつける為には例えばフォトリソグラフィ
プロセスが追加される。更に、表示明度を最適化する為
には微細な凹凸の傾き分布を制御する必要があり、製造
条件が実際には極めて難しくなる。又、光反射層９の凹
凸面に沿って四分の一波長板層７を精度良く形成するこ
とは困難である。

【００１８】ところで、図２に示した光散乱層１０は前
述したように後方からの反射光を効率良く前方に向けて
散乱出射する機能を有する一方、前方から入射した光を
ある程度表面反射する為黒表示時におけるコントラスト
が低下する場合がある。この点につき、図９を参照して
説明する。前述したように光散乱層１０は微粒子１５を
樹脂１６中に分散した透明材料からなる。この場合、観
察者側となる前方からの入射光１が高分子ビーズ等から
なる微粒子１５を通過しない成分を除いて、複数の界面
により散乱的に逆反射されてしまう。以下、このような
現象を逆反射散乱と呼ぶことにする。尚、一般的には、
この逆反射散乱のことを後方散乱と呼ぶ場合もあるが、
本明細書では光反射層が位置する側を後方と呼んでいる
ので、誤解を避ける為にこの用語は用いない。後方散乱
という用語の代わりに逆反射散乱という用語を用いるこ
とにする。入射光１は〜で示すように少くとも４つ
の界面によって逆反射される。即ち、に示すように入
射光１はポリマーマトリクス樹脂１６とガラス等からな
る第１基板２との界面によって反射される。又、に示
すようにポリマーマトリクス樹脂１６と微粒子１５との
界面で反射される。更に、で示すように、微粒子１５
とポリマーマトリクス樹脂１６との界面で反射される。
加えて、で示すようにポリマーマトリクス樹脂１６と
透明電極層８との界面で反射される。このように、光散
乱層１０では入射光１が４つの界面によって反射を受け
ることになり、逆反射散乱が顕著になる。この結果、白
表示ではあまり問題はないが黒表示の時コントラストが
甘くなり所謂黒表示の浮きが現われてしまう。

【００１９】図１０は本発明にかかる光散乱層の他の構
成を示しており、逆反射散乱を抑制可能なものである。
図示するように、光散乱層はマイクロレンズアレイ３０
からなり、第１基板２とゲストホスト液晶層（図示せ
ず）との間に介在し、後方から反射した光を前方に向っ
て散乱出射する。このマイクロレンズアレイ３０はガラ
スからなる第１基板２の内表面に等方性エッチングで形
成した無数の凹部３１に充填された透明樹脂３２からな
る。この透明樹脂３２は例えばエポキシからなり、第１
基板２を構成するガラスの屈折率ｎ１とは異なる屈折率
ｎ２を有している。ガラス等からなる第１基板２の表面
を等方性エッチングし、これにエポキシ樹脂等を塗布す
ることにより任意のマイクロレンズを形成することがで
きる。マイクロレンズとして使用する透明樹脂の屈折率
を変更することにより、容易に光散乱角度を制御するこ
とが可能である。一方、前方からの入射光１に対して
は、で示すように、第１基板２と透明樹脂３２との界
面、及びで示すように透明樹脂３２と透明電極層８と
の界面のみが逆反射散乱の要因となる。図９と図１０を
比較すれば明らかなように、光散乱層としてマイクロレ
ンズアレイ３０を用いた場合反射界面が４つから２つに
減っており、その分逆反射散乱を抑制することが可能で
ある。

【００２０】図１１は、光散乱層として用いるマイクロ
レンズアレイの他の例を示す模式的な部分断面図であ
る。図１０に示したマイクロレンズアレイと対応する部
分には対応する参照番号を付して理解を容易にしてい
る。本実施例では、マイクロレンズアレイ３０は透明プ
ラスチック層３３と透明樹脂３２の複合構造となってい
る。透明プラスチック層３３はガラスからなる第１基板
２の内表面に形成され、且つガラスの屈折率ｎ１と略等
しい屈折率ｎ１′を有する。一方、透明樹脂３２は透明
プラスチック層３３の表面にスタンピングで形成した無
数の凹部３１に充填され且つガラスの屈折率ｎ１とは異
なる屈折率ｎ２を有する。図１０に示した実施例ではマ
スクを介したガラスの等方性エッチングにより凹部３１
を形成しているのに対し、本実施例では透明プラスチッ
ク層３３に対するスタンピング加工で凹部３１を形成し
ており製造プロセス上有利である。

【００２１】最後に、図１２を参照して図１０に示した
マイクロレンズアレイの具体的な応用例を説明する。図
示するように、本反射型ゲストホスト液晶表示装置は所
定の間隙を介して互いに接合した上下一対の基板５１，
５２を用いて構成されている。上側基板５１は入射側に
位置しガラス等の透明基材からなる。一方、下側の基板
５２は反射側に位置し、必ずしも透明材料を用いる必要
はない。一対の基板５１，５２の間隙にはゲストホスト
液晶５３が保持されている。このゲストホスト液晶５３
は負の誘電異方性を有するネマティック液晶分子５４を
主体とし、且つ黒色の二色性色素５５を所定の割合で含
有している。上側の基板５１の内表面にはカラーフィル
タ３４と対向電極５６と配向層５７とが形成されてい
る。対向電極５６はＩＴＯ等の透明導電膜からなる。配
向層５７は例えばポリイミドフィルムからなり、ゲスト
ホスト液晶５３を垂直配向している。尚、本発明はこれ
に限られるものではなく、図１に示したようにゲストホ
スト液晶を水平配向してもよい。本実施例では電圧無印
加状態でゲストホスト液晶５３は垂直配向し、電圧印加
状態では水平配向に移行する。又、基板５１の内表面に
はマイクロレンズアレイ３０が形成されている。マイク
ロレンズアレイ３０はガラス等からなる基板５１の内表
面にエッチングで形成した無数の凹部３１に充填された
透明樹脂３２からなる。この透明樹脂３２は基板５１を
構成するガラスとは異なる屈折率を有している。尚、本
実施例ではマイクロレンズアレイ３０と対向電極５６と
の間にカラーフィルタ３４が介在している。

【００２２】下側の基板５２には少くとも、薄膜トラン
ジスタ５８からなるスイッチング素子と光反射層５９と
四分の一波長板層６０と画素電極６１とが形成されてい
る。基本的な構成として、四分の一波長板層６０は薄膜
トランジスタ５８や光反射層５９の上方に成膜されてお
り、且つ薄膜トランジスタ５８に連通するコンタクトホ
ール６２が設けられている。画素電極６１はこの四分の
一波長板層６０の上にパタニングされている。従って、
画素電極６１と対向電極５６との間でゲストホスト液晶
５３に十分な電界を印加することが可能である。この画
素電極６１は四分の一波長板層６０に開口したコンタク
トホール６２を介して薄膜トランジスタ５８に電気接続
している。

【００２３】本実施例では、四分の一波長板層６０は一
軸配向した高分子液晶膜で構成されている。この高分子
液晶膜を一軸配向する為下地配向層６３が用いられてい
る。薄膜トランジスタ５８及び光反射層５９を埋める為
平坦化層６４が介在しており、上述した下地配向層６３
はこの平坦化層６４の上に形成されている。そして、四
分の一波長板層６０もこの平坦化層６４の表面に成膜さ
れている。この場合、画素電極６１は四分の一波長板層
６０及び平坦化層６４を貫通して設けたコンタクトホー
ル６２を介して薄膜トランジスタ５８に接続することに
なる。光反射層５９は個々の画素電極６１に対応して細
分化されている。個々に細分化された部分は対応する画
素電極６１と同電位に接続されている。かかる構成によ
り、光反射層５９と画素電極６１との間に介在する四分
の一波長板層６０や平坦化層６４に不要な電界が加わる
ことがない。光反射層５９はアルミニウム等のスパッタ
膜からなり鏡面を有する。画素電極６１の表面を被覆す
るように配向層６５が形成されており、ゲストホスト液
晶５３に接してその配向を制御している。本例では、こ
の配向層６５は対向する配向層５７と一緒になって、ゲ
ストホスト液晶５３を垂直配向している。最後に、薄膜
トランジスタ８はボトムゲート構造を有しており、下か
ら順にゲート電極６６、ゲート絶縁膜６７、半導体薄膜
６８を重ねた積層構造を有している。半導体薄膜６８は
例えば多結晶シリコンからなり、ゲート電極６６と整合
するチャネル領域は上方からストッパ６９により保護さ
れている。かかる構成を有するボトムゲート型の薄膜ト
ランジスタ５８は層間絶縁膜７０により被覆されてい
る。層間絶縁膜７０には一対のコンタクトホールが開口
しており、これらを介してソース電極７１及びドレイン
電極７２が薄膜トランジスタ５８に電気接続している。
これらの電極７１及び７２は例えばアルミニウムをパタ
ニングしたものである。ドレイン電極７２は光反射層５
９と同電位となっている。又、画素電極６１は前述した
コンタクトホール６２を介してこのドレイン電極７２と
電気接続している。一方、ソース電極７１には信号電圧
が供給される。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
集積型偏光変換ゲストホスト液晶表示装置において、反
射側の基板と四分の一波長板層との間に入射光を略鏡面
反射する光反射層を設ける一方、入射側の第１基板とゲ
ストホスト液晶層との間に光散乱層を介在させ、後方か
ら進入する反射光を前方に向って散乱出射させている。
これにより、光反射層をあえて拡散性にすることなく鏡
面反射性のままで明るくコントラストの高いペーパーホ
ワイトのディスプレイが可能になる。場合によっては、
カラーフィルタと組み合わせることにより、フルカラー
で明るい反射型の液晶表示装置を実現できる。又、光散
乱層としてマイクロレンズアレイを用いることにより逆
反射散乱を防止でき黒表示時の浮きを抑えてコントラス
トを向上できる。この場合、マイクロレンズアレイを構
成する透明樹脂の屈折率を適宜選択することにより、光
散乱角度の制御が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる反射型ゲストホスト液晶表示装
置の基本的な構成を示す模式的な部分断面図である。

【図２】反射型ゲストホスト液晶表示装置の入射側基板
の内側に形成される光散乱層の具体的な構成例を示す模
式的な部分断面図である。

【図３】反射型ゲストホスト液晶表示装置の参考例を示
す部分断面図である。

【図４】同じく反射型ゲストホスト液晶表示装置の参考
例を示す部分断面図である。

【図５】同じく反射型ゲストホスト液晶表示装置の他の
参考例を示す部分断面図である。

【図６】従来の透過型ゲストホスト液晶表示装置を示す
模式図である。

【図７】従来の反射型ゲストホスト液晶表示装置を示す
模式図である。

【図８】反射型ゲストホスト液晶表示装置の参考例を示
す部分断面図である。

【図９】図２に示した光散乱層の逆反射散乱現象を示す
模式図である。

【図１０】本発明にかかる光散乱層の他の実施例を示す
部分断面図である。

【図１１】同じく本発明にかかる光散乱層の別の実施例
を示す部分断面図である。

【図１２】本発明にかかる反射型ゲストホスト液晶表示
装置の具体的な構成例を示す部分断面図である。

【符号の説明】

１…入射光、２…第１基板、３…第２基板、４…ゲスト
ホスト液晶層、５…ネマティック液晶、６…二色性色
素、７…四分の一波長板層、８…電極層、９…光反射
層、１０…光散乱層、１１…反射光、１２…出射光、１
３…パシベーション層、１５…微粒子、１６…樹脂、３
０…マイクロレンズアレイ、３１…凹部、３２…透明樹
脂、３３…透明プラスチック層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０２Ｆ 1/136 ５００ Ｇ０２Ｆ 1/136 ５００

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前方から光が入射する第１基板と、 該第１基板から所定の間隙を介して後方に配置した第２
   基板と、 該間隙内で第１基板側に位置するゲストホスト液晶層
   と、 該間隙内で第２基板側に位置する四分の一波長板層と、 第１基板側及び第２基板側に形成され該ゲストホスト液
   晶層に電圧を印加する電極層と、 第２基板側の電極層と一体又は別体に設けられ該第２基
   板と該四分の一波長板層との間に介在して入射した光を
   略鏡面反射する光反射層と、 該第１基板と該ゲストホスト液晶層との間に介在すると
   共に微粒子を樹脂中に分散した透明材料からなり後方か
   ら反射した光を前方に向って散乱出射する光散乱層とを
   備えた反射型ゲストホスト液晶表示装置。
2. 【請求項２】 第１基板側の電極層は表面が平坦化され
   た該光散乱層の上に形成され、該ゲストホスト液晶層と
   接している請求項１記載の反射型ゲストホスト液晶表示
   装置。
3. 【請求項３】 前方から光が入射する第１基板と、 該第１基板から所定の間隙を介して後方に配置した第２
   基板と、 該間隙内に保持された電気光学物質層と、 第１基板側及び第２基板側に形成され該電気光学物質層
   に電圧を印加する電極層と、 第２基板側の電極層と一体又は別体に設けられ第１基板
   側から入射した光を略鏡面反射する光反射層と、 該第１基板と該電気光学物質層との間に介在すると共に
   微粒子を樹脂中に分散した透明材料からなり後方から反
   射した光を前方に向って散乱出射する光散乱層とを備え
   た反射型表示装置。
4. 【請求項４】 前方から光が入射する第１基板と、 該第１基板から所定の間隙を介して後方に配置した第２
   基板と、 該間隙内で第１基板側に位置するゲストホスト液晶層
   と、 該間隙内で第２基板側に位置する四分の一波長板層と、 第１基板側及び第２基板側に形成され該ゲストホスト液
   晶層に電圧を印加する電極層と、 第２基板側の電極層と一体又は別体に設けられ該第２基
   板と該四分の一波長板層との間に介在して入射した光を
   略鏡面反射する光反射層と、 該第１基板と該ゲストホスト液晶層との間に介在し後方
   から反射した光を前方に向って散乱出射するマイクロレ
   ンズアレイとを備えた反射型ゲストホスト液晶表示装
   置。
5. 【請求項５】 前記マイクロレンズアレイはガラスから
   なる第１基板の内表面にエッチングで形成した無数の凹
   部に充填され且つガラスとは異なる屈折率を有する透明
   樹脂である請求項４記載の反射型ゲストホスト液晶表示
   装置。
6. 【請求項６】 前記マイクロレンズアレイは、ガラスか
   らなる第１基板の内表面に形成され且つガラスと略等し
   い屈折率を有する透明プラスチック層と、該透明プラス
   チック層の表面にスタンピングで形成した無数の凹部に
   充填され且つガラスとは異なる屈折率を有する透明樹脂
   とからなる請求項４記載の反射型ゲストホスト液晶表示
   装置。