JPH1195220A

JPH1195220A - 反射型液晶表示装置

Info

Publication number: JPH1195220A
Application number: JP9260595A
Authority: JP
Inventors: Nobuaki Yamada; 信明山田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1997-09-25
Filing date: 1997-09-25
Publication date: 1999-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】垂直配向を安定して得ることができると共
に、しみの発生を防止することができるようにする。【解決手段】絵素領域の液晶層厚より絵素領域周辺の
液晶層厚の方が小さく、かつ、両基板１、１０の少なく
とも絵素領域に対応する基板表面に垂直配向膜４、１２
を有すると共に、液晶層２０の誘電率異方性Δεが負で
ある構成とすることにより、一対の基板１、１０の間に
設けられた、２色性色素２２を含んだ液晶材料２１から
なる液晶層２０は、電圧無印加時には液晶分子が基板の
液晶層側表面に対して垂直に配向し、電圧印加時に液晶
分子が絵素領域毎に軸対称状に配向する。このとき、２
色性色素２２の吸収軸は、電圧を印加しない場合は垂直
配向膜４、１２と垂直に配向し、所定以上の電圧印加に
より基板に水平に配向する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば一般に使用
される平面ディスプレーとして、または、コンピュータ
のモニタ類、ＴＶなどの映像機器に使用することができ
る反射型液晶表示装置に関し、特に液晶材料中に２色性
色素を添加したＧ−Ｈ（ゲストホスト）型の反射型液晶
表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】反射型液晶表示装置として、液晶材料中
に２色性色素を添加したＧ−Ｈ（ゲストホスト）型の反
射型液晶表示装置が一般に知られている。このＧ−Ｈモ
ードは、２色性色素が液晶分子の動作方向により入射光
の吸収量を変化させるため、ホストとなる液晶分子配向
−動作状況により分類されており、以下の３つの場合に
大別される。

【０００３】（ａ）水平配向膜を使用する場合基板上に水平配向膜を有する表示モードは、初期配向状
態で液晶分子が基板に対して水平方向に配向し、液晶材
料中にｐ型の２色性色素を添加した場合、入射光が吸収
されて黒状態となる。一方、電圧が印加させると、液晶
分子が基板に垂直方向に動作し、ｐ型の２色性色素を添
加した場合、２色性色素の光吸収量が少なくなって反射
板まで入射光が届くようになり、反射板からの反射光に
より白状態となる。この表示モードの代表的な例として
は、セル厚に対して１８０°以上液晶分子が捻られてい
るホワイト−テーラー型反射型表示モードがある（特公
昭６２−２２１５３）。

【０００４】（ｂ）ＰＤＬＣ（高分子分散型ＬＣＤ）を
使用する場合高分子中に液晶分子を分散した高分子分散型液晶表示モ
ードも反射型液晶表示モードのホストモードとして使用
することができる。該モードは、高分子中に液晶分子を
分散させ、高分子の表面により液晶分子を実質的にラン
ダム配向させ、液晶材料中にｐ型の２色性色素を添加し
た場合、２色性色素の吸収軸がランダム配向しているた
め、入射光が吸収されて黒状態となる。一方、電圧が印
加させると、液晶分子が基板に垂直方向に動作し、液晶
材料中にｐ型の２色性色素を添加した場合、２色性色素
の光吸収量が少なくなって反射板まで入射光が届くよう
になり、反射板からの反射光により白状態となる。この
表示モードの代表例として、液晶材料（２色性色素添
加）と光硬化性樹脂との混合物に紫外線等の光を照射し
て光硬化性樹脂を硬化させ、これによる相分離により高
分子の網目構造中に液晶分子が含まれた構成となった反
射型ＬＣＤがある（特表昭６１−５０２１２８（ケント
大学））。

【０００５】（ｃ）垂直配向膜を使用する場合基板上に垂直配向膜を有する表示モードは、初期配向状
態で液晶分子が基板に対して垂直方向に配向して２色性
色素も垂直に配向するため、液晶材料中にｐ型の２色性
色素を添加した場合、２色性色素による入射光の吸収量
が少なくなり、入射光が液晶層で吸収されにくく、反射
板まで入射光が届くようになり、反射板からの反射光に
より白状態となる。一方、電圧を印加させると、液晶分
子が基板に水平方向に動作し、液晶材料中にｐ型の２色
性色素を添加した場合、２色性色素による入射光の吸収
量が多くなって黒状態となる。この表示モードの代表例
としては、特公昭５９−４２２８７に開示されたものが
ある。

【０００６】このような反射型液晶表示装置に対して、
以下の２つの表示モードの透過型液晶表示装置も知られ
ている。

【０００７】（ｄ）表面形状により液晶分子のプレチル
トを制御する表示モードこの表示モードは、基板上の液晶分子の配向方向を絵素
内で異ならせるモードであり、絵素内に傾斜を有する凹
凸を作製し、異なった傾斜方向により、プレチルト角を
領域的に変化させ、液晶分子の立ち上がり方向を異なら
せ、液晶表示装置の視角特性を改善している（特開平７
−１９９１９３、同７−３３３６１２）。この表示モー
ドは、偏光板を利用した透過型液晶表示モードである。

【０００８】（ｅ）軸対称配向表示モード本発明者らは、絵素ごとに液晶分子が軸対称状に配向し
たＡＳＭモードを提案している（特開平７−１２０７２
８）。この提案技術は、液晶と光硬化性樹脂の混合物か
ら相分離を利用して液晶分子を軸対称状に配向させる技
術であり、表示モードとしては、電圧印加により、軸対
称状に配向した液晶分子が基板に対して垂直に配向する
ｐ型の表示モードである。したがって、使用する液晶材
料のΔεは正の材料を使用している。

【０００９】この軸対称配向表示モードは、その配向状
態（全方位型配向状態）により優れた視角特性を有する
が、ノーマリーホワイトモードであるため、電圧ＯＮ時
の透過率を低下させて高いコントラストを得る為に高い
電圧が必要であり、また、電圧ＯＦＦ時の光抜けを防止
するために、ＢＭ（ブラックマトリクス）の面積を大き
く設定しなければならなかった。さらに、液晶と高分子
の相分離を使用するために作製工程が複雑で、樹脂を反
応させるための露光機など独自の製造装置を必要として
いた。この表示モードは、前同様に偏光板を利用した透
過型液晶表示モードである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した
（ａ）の水平配向膜、及び（ｂ）のＰＤＬＣモード（ｐ
型液晶材料使用）をホストモードとして使用する反射型
液晶表示装置の場合、電圧印加状態で液晶分子を基板に
垂直に配向させるためには、大きな電圧が必要であり、
十分な白状態を表示することが困難である。

【００１１】一方、（ｃ）の垂直配向膜を使用する反射
型液晶表示装置の場合は、初期配向状態で液晶分子が基
板に垂直に配向しているため十分な白状態が得られる。
しかし、液晶分子を電圧印加時に水平に倒すため、配向
膜のラビングを行って基板上でプレチルトを付けてお
り、このプレチルトが不安定であるため、ざらつき感や
しみなどの表示むらが発生して表示品位に問題があっ
た。

【００１２】更には、このような液晶表示装置において
一般に用いられている、走査線を使用して順次絵素を駆
動させる液晶パネルにおいて、色素を含んだ液晶材料を
使用した場合、高温で長時間使用すると、不純物の掃き
集め効果により招来されると考えられている、しみの発
生が観察される。

【００１３】本発明は、このような従来技術の課題を解
決すべくなされたものであり、垂直配向を安定して得る
ことができると共に、しみの発生を防止することが可能
な反射型液晶表示装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の反射型液晶表示
装置は、共に電極を有する一対の基板と、該一対の基板
に挟持された２色性色素を含んだ液晶層とを有し、該液
晶層の液晶分子は負の誘電率異方性を有し、該両基板の
少なくとも絵素領域に対応する基板表面に垂直配向膜を
有するとともに、電圧無印加時には該液晶分子が該一対
の基板に対して垂直に配向し、電圧印加時には該液晶分
子が複数の絵素領域毎に軸対称状に配向する構成とな
し、そのことにより上記目的が達成される。

【００１５】本発明の反射型液晶表示装置において、前
記絵素領域内の液晶層の厚さより、該絵素領域外の液晶
層の厚さが小さい構成とすることができる。

【００１６】本発明の反射型液晶表示装置において、前
記一対の基板の少なくとも一方の基板の液晶層に接する
表面に、前記絵素領域を包囲する盛り上がり領域を有す
る構成とすることができる。

【００１７】本発明の反射型液晶表示装置において、前
記絵素領域内の前記液晶層の厚さは、該絵素領域の中央
部で最も厚く、該絵素領域の周辺部へ向かって、連続的
に減少する構成とすることができる。

【００１８】本発明の反射型液晶表示装置において、前
記垂直配向膜の少なくとも一方の垂直配向膜の厚さは、
前記絵素領域内の該絵素領域の中央部で最も薄く、該絵
素領域の周辺部に向かって、連続的に増加する構成とす
ることができる。

【００１９】本発明の反射型液晶表示装置において、前
記一対の基板の少なくともどちらか一方の基板の液晶層
に接する表面に、固体誘電体層が形成されており、該固
体誘電体層の厚さは、前記絵素領域内の該絵素領域の中
央部で最も薄く、該絵素領域の周辺部に向かって、連続
的に増加する構成とすることができる。

【００２０】本発明の反射型液晶表示装置において、前
記絵素領域の中央部に突起物を有する構成とすることが
できる。

【００２１】以下に、本発明の作用について説明する。

【００２２】本発明の反射型液晶表示装置にあっては、
絵素領域の液晶層厚より絵素領域周辺の液晶層厚の方が
小さく、かつ、両基板の少なくとも絵素領域に対応する
基板表面に垂直配向膜を有すると共に、液晶層の誘電率
異方性Δεが負である構成とすることにより、一対の基
板の間に設けられた、２色性色素を含んだ液晶層は、電
圧無印加時には液晶分子が基板の液晶層側表面に対して
垂直に配向し、電圧印加時に液晶分子が絵素領域毎に軸
対称状に配向する。このとき、２色性色素の吸収軸は、
電圧を印加しない場合は液晶分子とともに垂直に配向
し、所定以上の電圧印加により基板に水平に配向する。

【００２３】また、絵素領域を取り囲むように盛り上が
り領域を形成する構成とすると、軸対称配向を呈する絵
素領域の位置および大きさを規定することができ、絵素
領域毎に軸対称配向させることが可能となる。

【００２４】また、絵素領域内の液晶層の厚さを、絵素
領域の中央部で最も厚く、絵素領域の周辺部に向かって
連続的に減少する構成とすると、液晶層厚の最大点に軸
対称配向の中心軸を位置させることが可能となる。この
ことは、少なくとも一方の垂直配向膜の厚さを、絵素領
域の中央部で最も薄く、絵素領域の周辺部に向かって連
続的に増加する構成とすることによって可能となる。更
には、少なくともどちらか一方の基板の液晶層に接する
表面に、固体誘電体層が形成されており、該固体誘電体
層の厚さを、絵素領域の中央部で最も薄く、絵素領域の
周辺部に向かって連続的に増加する構成とする場合にお
いても可能となる。更には、絵素領域の中央部に突起物
を有する構成とすると、その突起物の位置に軸対称配向
の中心軸を位置させることが可能となるので、軸対称配
向中心軸の位置制御がより正確に行える。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明の反射型液晶表示装置は、
ｎ型（Δε＜０）液晶材料を利用し、電圧ＯＦＦ時に垂
直配向状態、電圧印加時に軸対称状に配向する表示モー
ドをホストモードとして使用するＧ−Ｈ型の反射型液晶
表示装置である。

【００２６】以下、本発明について更に詳細に説明す
る。

【００２７】まず、本発明の基本モードについて述べ
る。

【００２８】図１（ａ）は、本発明の基本モードに関す
る反射型液晶表示装置を示す断面図であり、図１（ｂ）
はその反射型液晶表示装置を構成する一方の基板を示す
正面図である。

【００２９】この反射型液晶表示装置は、一対の基板
１、１０にて、２色性色素を含む液晶層２０が挟まれた
構成である。一方（下側）の基板１の液晶層２０側に
は、反射板兼用の絵素電極３がマトリクス状に設けられ
ており、各絵素電極３を囲んで盛り上がり領域２が格子
状に設けられている。他方（上側）の基板１０の液晶層
２０側には、基板のほぼ全面に、例えばＩＴＯなどの透
明な導電材料からなる対向電極１１が形成されている。
前記対向電極１１と絵素電極３とが対向する部分が表示
に寄与する絵素領域であり、その外側の絵素領域周辺が
表示に寄与しない領域である。

【００３０】上記２つの基板１、１０の液晶層２０と接
する表面には、図示しない垂直配向膜が形成されてお
り、この垂直配向膜で覆われているセル中に、２色性色
素を含有するｎ型（Δε＜０）液晶材料からなる液晶層
２０が設けられている。なお、前記垂直配向膜は絵素領
域となる部分のみに形成してもよい。

【００３１】図２（ａ）は、その反射型液晶表示装置に
電圧を印加しない状態を示し、図２（ｂ）はその反射型
液晶表示装置に電圧を印加した状態を示す。電圧を印加
することにより、図２（ｂ）に示すように、初期状態で
破線にて示す軸対称配向の配向軸２３が複数存在する状
態となり、さらに、電圧印加状態を続けると、絵素領域
毎に１つずつ配向軸２３が存在するようになって、絵素
領域の液晶層２０が軸対称配向した状態になる。なお、
図２（ａ）に示す電圧を印加しない場合は、液晶材料２
１も２色性色素２２も、垂直配向膜４、１２と垂直に配
向した状態となる。

【００３２】これに対して、盛り上がり領域２を設けな
い場合には、液晶のドメイン（連続的に配向した領域：
ディスクリネーションラインの発生がない領域）の位置
又は領域を決定する手段が存在しないために、絵素領域
に軸対称配向が全く形成されず、むしろランダム配向状
態になってしまい、中間調においてざらつき感が発生す
る。

【００３３】本発明の反射型液晶表示装置において軸対
称配向とするための電圧印加は、図３に示すように、閾
値電圧Ｖ_th×１／２以上の電圧印加状態では安定して２
色性色素が基板に水平に配向するため、黒状態を表示
（液晶分子はほぼ垂直配向しているが、電圧を表示状態
にすると、絵素領域に１つの軸対称配向である状態を記
憶しており、軸対称配向状態に戻る。）することができ
る。ここで、閾値電圧Ｖ _thは、反射率が９０％となる時
の電圧値である。そして、電圧がＶ_th×１／２以下とな
ると、２色性色素が基板に完全に垂直状態（２色性色素
の光吸収が少なくなって反射状態になる）に戻ってしま
い、再び表示する電圧を印加すると、初期の軸対称配向
の配向軸が複数存在する状態を経て絵素領域毎に１つず
つ液晶層が軸対称配向した状態になる。

【００３４】したがって、本発明の反射型液晶表示装置
は、表示させる初期において軸対称配向状態を作製させ
る電圧を印加して軸対称配向状態を作製し、表示を始め
てからは、配向が安定な電圧範囲で使用することにより
実用的に使用できるようになる。

【００３５】次に、本発明の好ましいセル構成につい
て、具体的には、盛り上がり領域、スペーサー、軸対称
配向の中心軸の位置の制御および反射板について述べ
る。

【００３６】（盛り上がり領域）本発明の反射型液晶表
示装置は、図１に示したように、絵素電極３を取り囲む
ように盛り上がり領域２を形成している。この盛り上が
り領域２が無く、液晶層２０の厚さ（セルギャップ）が
均一な場合、液晶ドメイン（連続的に配向した領域：デ
ィスクリネーションラインの発生がない領域）が形成さ
れる位置又は大きさを規定されないので、ランダム配向
状態になってしまい、中間調表示においてざらついた表
示となる。

【００３７】盛り上がり領域２を形成することにより、
軸対称配向を呈する絵素領域の位置および大きさが規定
される。盛り上がり領域２は、液晶層２０の厚さを制御
しており、絵素領域間の液晶分子の相互作用を弱めるた
めに形成されている。液晶層２０の厚さは、絵素領域周
辺の液晶層厚さ（ｄ_out）が絵素領域内の液晶層厚さ
（ｄ_in）より小さく（ｄ_in＞ｄ_out）なっており、さら
に、０．２×ｄ_in≦ｄ_out≦０．８×ｄ_inの関係を満足
することが好ましい。すなわち、０．２×ｄ_in＞ｄ_out
の場合、この盛り上がり領域２が絵素領域間の液晶分子
の相互作用を弱める効果が十分でなく、絵素領域毎に単
一の軸対称配向領域を形成することが困難な場合があ
る。さらに、ｄ_out＞０．８×ｄ_inでは、液晶セルへの
液晶材料の注入が困難になる場合ある。

【００３８】なお、「絵素」は、一般に、表示を行う最
小単位として定義される。本願明細書において用いられ
る「絵素領域」という用語は、「絵素」に対応する表示
素子の一部の領域を指す。但し、縦横比が大きい絵素
（長絵素）の場合、１つの長絵素に対して、複数の絵素
領域を形成してもよい。絵素に対応して形成される絵素
領域の数は、軸対称配向が安定に形成されうる限り、で
きるだけ少ない方が好ましい。

【００３９】（スペーサー）本発明の反射型液晶表示装
置における液晶セルに、セル厚を維持するためのスペー
サービーズを散布法で使用すると、絵素領域内にビーズ
が混入し、軸対称配向を形成する場合、軸対称配向の形
成を阻害する。

【００４０】従って、本発明では、絵素領域外にスペー
サー機能を持たせることが必要となる。具体的な方法と
して、スペーサーをレジスト材料で位置を固定する方
法、レジストをセル厚の高さに形成する方法などを使用
することができる。

【００４１】後者の方法は、本モードを走査線で順次絵
素を駆動させる駆動方法のパネルで使用する場合、不純
物の掃き集め効果を防止する時に特に有効に働く。好ま
しい構造としては、図４に示す構造が該当する。

【００４２】すなわち、基板１の上に、反射板兼用の絵
素電極３および盛り上がり領域２の他に、ＴＦＴ素子７
と、これに接続する走査線５や信号線６とを設けるよう
にし、更に、走査線５上にスペーサー８を形成すること
が好ましい。このスペーサー８の形態としては、連続し
たライン状であっても、または、絵素領域周辺を欠落さ
せた絵素領域毎の破線状であってもよい。

【００４３】（軸対称配向の中心軸の位置の制御）電圧
印加時に発生する軸対称配向の中心軸の位置は、表示品
質に大きな影響を与える。図５を参照しながら、中心軸
の位置と表示品質との関係を説明する。図５（ａ）に示
すように、中心軸４４が絵素領域の中央に位置している
と、セルを傾けて表示面を観察しても、（ｃ）に示すよ
うに、全ての絵素領域は同様に見える。一方、（ｂ）に
示すように、中心軸が絵素領域の中央からずれている絵
素領域があると、（ｄ）に示すように、中心軸のずれた
絵素領域は他の絵素領域と異なって見えるために、不均
一な（ざらついた）表示となる。この問題は、中間調表
示において特に顕著になる。

【００４４】上述した軸対称配向の中心軸の位置を制御
することは、図６に示すように、絵素領域内の液晶層の
厚さｄ_in（ｘ）を調整することによって行うことができ
る。図６に示すように、絵素領域の中央をｘ＝０、絵素
領域の一端をｘ＝ｒとし、絵素領域の中央での液晶層の
厚さｄ_in（ｘ＝０）を最大とし、絵素領域の一端での液
晶層の厚さｄ_in（ｘ＝ｒ）が最小となるように、連続的
に液晶層の厚さｄ_in（ｘ）を変化させればよい。ｄ
_in（ｘ）の微分係数はｘ＝０からｘ＝ｒまで常に負であ
ることが好ましく、また、連続していることが好まし
い。液晶層の厚さは、視角特性の対称性の観点から、絵
素領域の中央に対して、可及的に対称であることが好ま
しい。

【００４５】絵素領域内の液晶層の厚さを変化させるに
は、例えば、垂直配向膜の断面形状（厚さ）を変化させ
ればよい。また、少なくとも一方の基板上に固体誘電体
層を形成し、該固体誘電体層の厚さを変化させてもよ
い。このようにして絵素領域内の液晶層の厚さを調整す
ることによって、軸対称配向中心軸の位置を制御するこ
とができ、軸対称配向が再現性よく形成される。そのメ
カニズムを図７を参照しながら説明する。図７は、本発
明の液晶表示装置の１絵素領域を模式的に示した断面図
であり、図７（ａ）は、垂直配向膜の厚さを変化させた
場合であり、図７（ｂ）、（ｃ）は、一方の基板上に固
体誘電体層を形成し、該固体誘電体層の厚さを変化させ
た場合である。

【００４６】図７（ａ）に示すように、一方（図の下
側）の基板３２の表面の絵素領域には、反射板兼用の絵
素電極５２が形成されており、その上を覆って、垂直配
向層５８ａが形成されている。垂直配向層５８ａは、液
晶層４０の厚さｄ_inが図６に示したように変化するよう
な断面形状を有している。垂直配向層５８ａの厚さ（ｄ
f）の位置（ｘ）に対する変化は、液晶層４０の厚さの
変化と逆になるので、垂直配向層５８ａの厚さｄf
（ｘ）の微分係数は正であることが好ましい。他方（図
の上側）の基板３４の液晶層４０側の表面には、対向電
極５４が形成されており、その上を覆って、垂直配向層
５８ｂが形成されている。垂直配向層５８ｂは平坦な断
面を有している。

【００４７】垂直配向層５８ａの近傍に存在する液晶分
子４２は、垂直配向層５８ａの表面に対して垂直に配向
するので、基板面に対して傾いている。従って、電極５
２と５４との間に電圧を印加すると、電場の方向（Ｅ）
に対して、液晶分子の長軸は傾いた状態にある。その結
果、液晶分子４２は、電場Ｅによってそれぞれ図中の矢
印で示される方向にのみ倒される。基板面の法線方向に
対する液晶分子の傾き角θ’は、０＜θ’≦３°が好ま
しい。θ’が３°を超えると、液晶分子による位相差が
発生し、光抜けが起こり、コントラスト比の低下を招く
ので、好ましくない。

【００４８】このように、垂直配向層の断面形状（厚
さ）を変化させ、図６を用いて説明したように液晶層４
０の厚さを変化させることによって、軸対称配向の中心
軸の位置を制御できるとともに、軸対称配向を再現性良
く形成することが可能となる。また、図７（ｂ）に示す
ように、垂直配向層５８ａの下部（基板側）に、所望の
形状を有する固体誘電体層５９を別途形成し、その上に
平坦な断面形状を有する垂直配向層５８ａを形成しても
よい。固体誘電体層５９としては、一般的に用いられて
いるオーバーコート剤、具体的にはエポキシ系コート剤
やエポキシアクリレート系コート剤等を用いることがで
きる。

【００４９】固体誘電体層５９を用いて液晶層４０の厚
さを制御する場合、固体誘電体層５９は絵素電極５２上
に形成することが好ましい。図７（ｃ）のように、所望
の断面形状を有する固体誘電体層５９の上に絵素電極５
２を形成すると、電界Ｅの方向が基板面に対して傾斜す
るので、液晶分子４２が倒される方向が一義的に決まら
ず、好ましくない。

【００５０】また、絵素領域内の液晶層の厚さを制御す
ることに加えて、図８に示すように、絵素領域のほぼ中
央部に突起物６９を設けることによっても、軸対称配向
の中心軸の位置をより正確に制御することができる。中
央部に設けられた突起物６９の形成位置に軸対称配向の
中心軸が形成され、さらに、軸対称配向の中心軸を固定
することが可能となる。突起物６９の幅は、絵素領域の
幅の約１０分の１以下であることが望ましい。絵素領域
の幅の約１０分の１を超えると、開口率が低下して液晶
表示装置の光透過率が低下するので好ましくないからで
ある。なお、図８中の数字は図２と同一のものを示す。

【００５１】（反射板）上述した説明では、反射板は絵
素電極と兼用する形態で設けるようにしているが、本発
明はこれに限らず、絵素電極とは別にして反射板を設け
るようにすることも可能である。この場合、絵素電極は
透明な材料にて形成する必要がある。

【００５２】反射板としては、（ａ）液晶層の背面に拡散性反射特性を有する反射板を
設置する方式（ｂ）液晶層の背面に金属反射板を設置し、液晶層の前
面に前方散乱板を設置する方式が使用できる。

【００５３】（ａ）方式の例としては、高分子樹脂をフ
ォトプロセスで凹凸に加工し、熱プロセスで基板上にな
めらかなでこぼこを形成し、その上に金属反射板を形成
する方式、または、金属薄膜上に２種類以上の屈折率差
の違う高分子樹脂をパターニングする方式、または、ホ
ログラムを用いる方式などを使用することができる。

【００５４】（ｂ）方式の例としては、反射板にＡｌな
どからなる平坦な金属薄膜を形成し、前方散乱板には後
方散乱特性が殆ど無く前方散乱特性が強い散乱板（透明
微粒子を透明な重合性樹脂で固めたものやホログラムな
ど）が使用できる。液晶層に接する面が平坦であるため
液晶の配向に悪影響を及ぼさず、かつ、視差も生じない
ため良好な表示特性が得られる。

【００５５】なお、上記（ａ）方式や（ｂ）方式の反射
板は、反射板兼用の絵素電極として用いる構成とするこ
とも可能である。

【００５６】次に、本発明の液晶材料関連について、具
体的には、液晶の誘電率異方性Δε、ツイスト角および
２色性色素について述べる。

【００５７】（誘電率の異方性Δε）本発明の反射型液
晶表示装置は、垂直配向膜を用い液晶分子を基板面に対
して垂直に配向させ、電圧印加により液晶分子を倒し
て、軸対称配向状態を形成させるものであるため、液晶
材料のΔεが負であることが前提となる。Δεの大きさ
は、用途により異なり、本発明では特に限定しないが、
駆動電圧を低下させる観点からは、一般的に大きな値で
ある事が好ましい。

【００５８】（ツイスト角）液晶材料のツイスト角も、
液晶表示装置の入射光の吸収量（コントラストに反映さ
れる）を決定する要素のひとつであり重要である。液晶
表示装置の入射光の吸収量は、ツイスト角が大きくなる
に従って電圧印加時の２色性色素の吸収軸が平均化され
るために多くなる。しかし、ショートピッチの場合、応
答速度が遅くなりツイスト角を大きくするにも問題があ
る。ツイスト角の好ましい範囲としては、３０°〜３６
０°である。

【００５９】（２色性色素）Ｇ−Ｈ型表示モードに使用
している２色性色素を使用することができる。例えば一
例として、アントラキノン系またはアゾ系の２色性色素
などを使用することができるが、その他のものを使用し
ても支障がない。

【００６０】

【実施例】以下本発明の実施例を示すが、本発明は、こ
れに限定されるものではない。

【００６１】（実施例１及び比較例１）実施例１では、
図８に示すように、反射板を兼ねたＡｌからなる絵素電
極３付き基板１上の絵素領域外に、感光性ポリイミドで
７μｍのスペーサー８を形成し、そのスペーサー８の基
板側部分を囲むように、レジスト材料ＯＭＲ８３（東京
応化社製）で３μｍの盛り上がり領域２を形成した。な
お、盛り上がり領域２を先に形成しその上にスペーサー
８を形成してもよい。絵素領域の大きさは１００μｍ×
１００μｍである。更に、その上に、垂直配向膜（ＪＡ
ＬＳ−２０４：日本合成ゴム）４をスピンコートにより
形成した。

【００６２】もう一方の、透明材料（ＩＴＯ：１５００
オングストローム）からなる対向電極１１付き基板１０
上にも、同じ材料で垂直配向膜１２を塗布にて形成し、
両基板を貼り合わせて液晶セルを完成させた。

【００６３】作製した基板１上に形状された垂直配向膜
４の絵素領域内の断面形状はすり鉢状になっており、絵
素領域の中央部から周辺部に至る垂直配向膜４の厚みの
変化を示す曲線の微分係数は連続的に正である。それに
より、絵素領域内の液晶層の厚さの変化を示す曲線の微
分係数は負になるように制御されている。

【００６４】これに対して、比較例１では、感光性ポリ
イミドでスペーサー８を形成し、格子状の盛り上がり領
域２を形成せずに、垂直配向膜４を塗布し、そのまま対
向基板１０と貼り合わせて液晶セルを完成させた。

【００６５】実施例１と比較例１の作製した液晶セル中
に、共に、ｎ型液晶材料（Δε＝−４．０、Δｎ＝０．
０８、カイラル角７μｍで９０゜に設定）と２色性色素
（Ｄ５：メルク社製：２％添加）の混合物を注入し、電
圧を７Ｖ印加した。印加後、初期状態で、軸対称配向の
配向軸が複数存在する状態となり、さらに、電圧印加状
態を続けると絵素領域毎に１つずつ軸対称配向した状態
になった。

【００６６】盛り上がり領域が無い比較例１の場合は、
液晶ドメインがランダム配向状態になり、ディスクリネ
ーションラインが秩序なく形成された。セルに電圧を印
加して観察したところ中間調においてざらつき感が発生
した。一方、実施例１の液晶セルの軸対称配向は、Ｖ_th
×１／２以上の電圧印加状態では安定であるが、１．３
Ｖ（Ｖ_th×１／２以下）にすると、軸対称配向の状態が
崩れ、初期状態に戻ってしまう。再び配向電圧を印加す
ると、初期の軸対称配向の配向軸が複数存在する状態を
経て絵素領域毎に１つずつ軸対称配向した状態になる。
この現象は、同様の電圧印加を２０回実施しても変化な
かった。

【００６７】実施例１の液晶セルの電気光学特性を測定
するために、まず軸対称配向を形成させる電圧を印加し
て軸対称状態を形成し、測定を始めてからは、配向が安
定な電圧範囲で測定した。その結果、液晶セルに対して
垂直方向から３０°傾斜した方向での反射光から測定し
たコントラストが７：１であった。本実施例１のセルで
は、液晶分子の初期配向状態（電圧無印加時）が基板に
対して垂直方向であるため白レベルの反射率が高い。

【００６８】なお、本実施例では垂直配向膜４の絵素領
域内の断面形状（厚さ）を変化させたが、図７（ｂ）に
示すように、基板１の液晶層に接する表面に、固体誘電
体層が形成されており、該固体誘電体層の厚さを、絵素
領域の中央部で最も薄く、絵素領域の周辺部に向かって
連続的に増加する構成にしてもよい。絵素領域の中央部
から周辺部に至る該固体誘電体層の厚みの変化を示す曲
線の微分係数は連続的に正である。それにより、絵素領
域内の液晶層の厚さの変化を示す曲線の微分係数は負に
なるように制御される。この場合においても、実施例１
と同様に安定した軸対称配向が形成され、同等の明るさ
が得られた。

【００６９】（実施例２）本実施例２では、図９に示す
突起物６９を有する反射型液晶表示装置を作製した。

【００７０】実施例１と同様に表面がすり鉢状となっ
た、絵素電極を有する基板上の絵素領域中央部に、レジ
スト材料（ＯＭＲ８３）で突起物６９を形成し、その
後、実施例１と同様にして反射型液晶表示装置を作製し
た。すると、軸対称配向の配向軸が突起物６９の箇所に
固定され、軸対称配向の軸位置がより正確に制御された
反射型液晶表示装置となっていた。

【００７１】作製された反射型液晶表示装置を中間調状
態（電圧印加状態）で視角方向から観察したところ、ざ
らつき感は観察されなかった。

【００７２】（実施例３及び比較例２）図４に示すよう
に、ＴＦＴ素子７を有する基板１の走査線５上に、実施
例１で使用した感光性ポリイミドで高さ７μｍのスペー
サー８を形成し、その基板側周囲にレジスト材料（ＯＭ
Ｒ８３）で絵素領域間を隔てる、高さ３μｍの盛り上が
り領域２を作製し、その上に垂直配向膜（ＪＡＬＳ２０
４：日本合成ゴム社製）４を形成した。そして、この基
板１と、対向電極１１付き基板（垂直配向膜１２塗布済
み）１０とを貼り合わせ、白黒表示用のＴＦＴセルを作
製した。

【００７３】これに対して、比較例２は、実施例３で使
用したＴＦＴ基板１と対向電極付き基板１０上に垂直配
向膜（ＪＡＬＳ２０４）４、１２を塗布し、垂直配向膜
４、１２上を一方向にラビングすることにより配向処理
（配向処理した基板を貼り合わせ時に、ラビング方向が
互いに直交するようにラビング方向を決定）を行った。
作製した両基板を貼り合わせてＴＦＴセルを作製した。

【００７４】作製した実施例３と比較例２のそれぞれの
セルに、実施例１で使用した液晶材料（２色性色素を添
加）を注入し、反射型液晶表示装置を完成させた。

【００７５】実施例３の反射型液晶表示装置では、電圧
を印加することにより、それぞれの絵素が軸対称配向状
態になった。また、比較例２の反射型液晶表示装置で
は、液晶材料の電圧に対する倒れ方が異なるため、特に
中間調状態でざらつき感が発生した。

【００７６】また、実施例３の反射型液晶表示装置と比
較例２の反射型液晶表示装置を６０℃で２００時間、通
電エージングを行った。その結果、実施例３の反射型液
晶表示装置では、しみの発生が起こらなかったが、比較
例２の反射型液晶表示装置では、表示画面下部にしみの
発生が確認された。

【００７７】

【発明の効果】以上詳述したように本発明による場合に
は、液晶層の初期の配向状態を垂直配向膜に対して垂直
方向に配向させ、また、２色性色素の吸収軸も垂直配向
膜に垂直になるようにして、反射率（明るさ）を改善す
ることができるので、しみの発生を防止できることはも
ちろんのこと、ざらつき感も解消することが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の基本モードの反射型液晶表示
装置を示す断面図、（ｂ）はその反射型液晶表示装置を
構成する一方の基板を示す正面図である。

【図２】本発明の基本モードの反射型液晶表示装置の動
作例を説明するための断面図である。

【図３】本発明の基本モードの反射型液晶表示装置の動
作電圧例を示す図である。

【図４】（ａ）は本発明の実施例１の反射型液晶表示装
置を示す断面図、（ｂ）はその平面図である。

【図５】ざらつきの発生原因を説明するための図であ
る。

【図６】（ａ）は本発明における液晶層厚の一例を示す
断面図、（ｂ）はその液晶層厚の変化例を示す図であ
る。

【図７】（ａ）〜（ｃ）は本発明の反射型液晶表示装置
における形態の変更例を示す断面図である。

【図８】本発明の実施例１の反射型液晶表示装置を示す
断面図である。

【図９】本発明の実施例２の反射型液晶表示装置を示す
断面図である。

【符号の説明】

１、１０基板２盛り上がり領域３絵素電極４、１２垂直配向膜５走査線６信号線７ＴＦＴ素子８スペーサー１１対向電極２０液晶層２１液晶材料２２２色性色素３２基板３４基板４０液晶層４２液晶分子５２絵素電極５４対向電極５８ａ垂直配向層５８ｂ垂直配向層５９固体誘電体層６９突起物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】共に電極を有する一対の基板と、該一対
の基板に挟持された２色性色素を含んだ液晶層とを有
し、該液晶層の液晶分子は負の誘電率異方性を有し、該
両基板の少なくとも絵素領域に対応する基板表面に垂直
配向膜を有するとともに、電圧無印加時には該液晶分子
が該一対の基板に対して垂直に配向し、電圧印加時には
該液晶分子が複数の絵素領域毎に軸対称状に配向する構
成となっている反射型液晶表示装置。
【請求項２】前記絵素領域内の液晶層の厚さより、該
絵素領域外の液晶層の厚さが小さい請求項１に記載の反
射型液晶表示装置。
【請求項３】前記一対の基板の少なくとも一方の基板
の液晶層に接する表面に、前記絵素領域を包囲する盛り
上がり領域を有する請求項２に記載の反射型液晶表示装
置。
【請求項４】前記絵素領域内の前記液晶層の厚さは、
該絵素領域の中央部で最も厚く、該絵素領域の周辺部へ
向かって、連続的に減少する請求項１乃至３のいずれか
に記載の反射型液晶表示装置。
【請求項５】前記垂直配向膜の少なくとも一方の垂直
配向膜の厚さは、前記絵素領域内の該絵素領域の中央部
で最も薄く、該絵素領域の周辺部に向かって、連続的に
増加する請求項４に記載の反射型液晶表示装置。
【請求項６】前記一対の基板の少なくともどちらか一
方の基板の液晶層に接する表面に、固体誘電体層が形成
されており、該固体誘電体層の厚さは、前記絵素領域内
の該絵素領域の中央部で最も薄く、該絵素領域の周辺部
に向かって、連続的に増加する請求項４に記載の反射型
液晶表示装置。
【請求項７】前記絵素領域の中央部に突起物を有する
請求項４乃至６のいずれかに記載の反射型液晶表示装
置。