(57)【要約】【課題】青色相液晶が封入される液晶層を有する液晶表示装置において、コントラスト比を向上させる。【解決手段】第１の偏光板１４および第２の偏光板１５と、第１の偏光板１４および第２の偏光板１５の間に配置される第１の基板１２と、第１の偏光板１４および第２の偏光板１５の間に配置されて、第１の基板１２よりも第２の偏光板１５側に配置される第２の基板１３と、第１の基板１２および第２の基板１３の間に、青色相液晶が封入された液晶層２９と、液晶層に電圧を印加するための第１の電極および第２の電極と、を有し、液晶層２９は、電圧無印加時に旋光性を示し、液晶層２９の電圧無印加時における旋光角αは、０°＜｜α｜≦１５°を満たす、ことを特徴とする液晶表示装置。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の偏光板および第２の偏光板と、
前記第１の偏光板および前記第２の偏光板の間に配置される第１の基板と、
前記第１の偏光板および前記第２の偏光板の間に配置されて、前記第１の基板よりも前記第２の偏光板側に配置される第２の基板と、
前記第１の基板および前記第２の基板の間に配置されて、青色相液晶が封入された液晶層と、
前記液晶層に電圧を印加するための第１の電極および第２の電極と、を有し、
前記液晶層は、電圧無印加時に旋光性を示し、
前記液晶層の電圧無印加時における旋光角αは、０°＜｜α｜≦１５°を満たす、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液晶表示装置において、
前記旋光角αは、０°＜｜α｜≦８°を満たす、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
請求項１に記載の液晶表示装置において、
前記旋光角αは、０°＜｜α｜≦５°を満たす、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、
前記第１の偏光板は、吸収軸を有する第１の偏光層を有し、
前記第２の偏光板は、前記第１の偏光層とは異なる方向に吸収軸を有する第２の偏光層を有し、
前記液晶表示装置は、
前記第１の偏光層および第２の偏光層の間にさらに旋光性低減部材を有し、
前記旋光性低減部材は、前記液晶層が電圧無印加時に示す前記旋光性とは逆方向の旋光性を示す、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、
前記青色相液晶は、カイラル剤を含み、
前記カイラル剤のカイラルピッチが４００ｎｍ以下である、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、
前記青色相液晶は、カイラル剤を含み、
前記カイラル剤のカイラルピッチが３８０ｎｍ以下である、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、
前記第２の偏光板の吸収軸は、前記第１の偏光板の吸収軸と９０°をなす方向を基準として、前記第１の偏光板を透過する光が電圧無印加の前記液晶層で回転される側に、ずらされた方向となる、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】
請求項７に記載の液晶表示装置において、
前記第２の偏光板の吸収軸は、前記第１の偏光板の吸収軸と９０度をなす方向を基準として、前記第１の偏光板を透過する光が電圧無印加の前記液晶層で回転される角度の、０．５倍以上１．２５倍以下の角度を回転した方向となる、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】
請求項７に記載の液晶表示装置において、
前記第２の偏光板の吸収軸は、前記第１の偏光板の吸収軸と９０°をなす方向を基準として、４°以上１０°以下回転した方向となる、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、
前記第１の偏光板および前記第２の偏光板は、
前記第１の偏光板の吸収軸と前記第２の偏光板の吸収軸とが成す角度をＰとしたとき、−５．５°≦Ｐ−（９０°−α）≦５．５°を満たす、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１１】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、
前記第１の偏光板および前記第２の偏光板は、
前記第１の偏光板の吸収軸と前記第２の偏光板の吸収軸とが成す角度をＰとしたとき、−０．５°≦Ｐ−（９０°−α）≦０．５°を満たす、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、
前記第１の基板の前記液晶層が配置された側、および、前記第２の基板の前記液晶層が配置された側の少なくとも一方に、配向膜が形成される、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、
前記液晶表示装置は、
ソース電極およびドレイン電極の一方が前記第１の電極に接続される薄膜トランジスタと、
前記ソース電極およびドレイン電極の他方と接続される信号配線と、
前記薄膜トランジスタのゲート電極と接続される走査配線と、を有する、
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、
前記第１の基板または前記第２の基板は、
３色以上を示す色材層を有している、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、
前記第１の電極及び前記第２の電極の少なくとも一方は、くし歯状に形成される、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１６】
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、
前記第１の電極および前記第２の電極による電界印加方向は、前記第一の基板面内方向と平行であり、
前記電界印加方向は画素内において、二つ以上方向を有していることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１７】
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、
前記第１の電極及び前記第２の電極は、前記第１の基板および前記第２の基板のいずれか一方に形成され、
前記第１の電極及び前記第２の電極の間には絶縁層が形成される、
こと特徴とする液晶表示装置。
【請求項１８】
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、
前記第１の偏光板と前記液晶層の間、および、前記第２の偏光板と前記液晶層の間の少なくとも一方には、視角補償位相差板が配置される、
こと特徴とする液晶表示装置。
【請求項１９】
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、
画素中に透過表示部と反射表示部を有する、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２０】
第１の偏光板および第２の偏光板と、
前記第１の偏光板および第２の偏光板の間に配置された第１の基板および第２の基板と、
前記第１の基板および第２の基板の間に配置される液晶層と、
前記液晶層に電圧を印加するための第１の電極および第２の電極と、を有し、
前記液晶層は、青色相を示し、
前記液晶層は、電圧無印加時に旋光性を示す、
ことを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に示されているような、電界を印加することにより光学的異方性が変化する媒質を用いた表示装置において、表示素子の透過率の低下、輝度むらを防ぎ、高速応答性能を実現させる液晶表示装置が提案されている。また、特許文献１に記載の光学等方性を示す青色相を示す液晶材料を液晶表示装置に使用する方法として、非特許文献１に記載されているような高分子安定化をする方法が挙げられる。なお、本発明に関連する他の先行技術文献としては、下記の特許文献２〜３、非特許文献２〜８が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２３４５４１号公報
【特許文献２】特開２００６−８９６２２号公報
【特許文献３】特開２００８−３０３３８１号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｙ．Ｈｉｓａｋａｄｏ他３名、アドバンスドマテリアルズ、２００５年、１７巻、９６−９８頁
【非特許文献２】Ｍ．Ｇｏｈ他二名、ジャーナルオブケミカルソサイエティ、２００７年、１２９巻、８１５９−８５２７頁
【非特許文献３】色彩科学ハンドブック（第二版  日本色彩学会編）  ｐ．１０２５−１０２６
【非特許文献４】Ｙ．Ｆｕｊｉｍｕｒａ  ｅｔ．ａｌ．  ＳＩＤ’９１  Ｄｉｇｅｓｔ  ｐｐ．７３９−７４２
【非特許文献５】Ｍ．ボルン、Ｅ．ウォルフ著、光学の原理第３巻
【非特許文献６】Ｔ．  Ｉｓｈｉｎａｂｅ，  Ｔ．  Ｍｉｙａｓｈｉｔａ，  Ｔ．  Ｕｃｈｉｄａ  、ＳＩＤ’００  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｐａｐｅｒ  （２０００）  ．ｐｐ．１０９４−１０９７
【非特許文献７】Ｊ．ＭＡＣＬＯＭＯＬ．  ＳＣＩ．  −ＣＨＥＭ．，  Ａ２５  （５−７），  ｐｐ．  ５１９−５３５  （１９８８）
【非特許文献８】応用物理学会光学懇談会編の結晶光学
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、青色相液晶が封入される液晶層を有する液晶表示装置において、コントラスト比を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の特徴は以下の通りである。
【０００７】
（１）第１の偏光板および第２の偏光板と、前記第１の偏光板および第２の偏光板の間に配置された第１の基板および第２の基板と、前記第１の基板および第２の基板の間に、青色相液晶が封入される液晶層と、前記液晶層に電圧を印加するための第１の電極および第２の電極と、を有し、前記液晶層は、電圧無印加時に旋光性を示し、前記液晶層の電圧無印加時における旋光角αは、０°＜｜α｜≦１５°を満たす、ことを特徴とする液晶表示装置。
【０００８】
（２）上記（１）の液晶表示装置において、前記旋光角αは、０°＜｜α｜≦８°を満たす、ことを特徴とする液晶表示装置。
【０００９】
（３）上記（１）の液晶表示装置において、前記旋光角αは、０°＜｜α｜≦５°を満たす、ことを特徴とする液晶表示装置。
【００１０】
（４）上記（１）乃至（３）のいずれかの液晶表示装置において、前記第１の偏光板は、吸収軸を有する第１の偏光層を有し、前記第２の偏光板は、前記第１の偏光層とは異なる方向に吸収軸を有する第２の偏光層を有し、前記液晶表示装置は、前記第１の偏光層および第２の偏光層の間にさらに旋光性低減部材を有し、前記液晶層が電圧無印加時に示す前記旋光性とは逆方向の旋光性を示す、ことを特徴とする液晶表示装置。
【００１１】
（５）上記（１）乃至（４）のいずれかの液晶表示装置において、前記青色相液晶は、カイラル剤を含み、前記カイラル剤のカイラルピッチが４００ｎｍ以下である、ことを特徴とする液晶表示装置。
【００１２】
（６）上記（１）乃至（４）のいずれかの液晶表示装置において、前記青色相液晶は、カイラル剤を含み、前記カイラル剤のカイラルピッチが３８０ｎｍ以下である、ことを特徴とする液晶表示装置。
【００１３】
（７）上記（１）乃至（６）のいずれかの液晶表示装置において、前記第１の偏光板および前記第２の偏光板は、前記第１の偏光板の吸収軸と前記第２の偏光板の吸収軸とが成す角度をＰとしたとき、−５．５°≦Ｐ−（９０°―α）≦５．５°を満たす、ことを特徴とする液晶表示装置。
【００１４】
（８）上記（１）乃至（６）のいずれかの液晶表示装置において、前記第１の偏光板および前記第２の偏光板は、前記第１の偏光板の吸収軸と前記第２の偏光板の吸収軸とが成す角度をＰとしたとき、−０．５°≦Ｐ−（９０°―α）≦０．５°を満たす、ことを特徴とする液晶表示装置。
【００１５】
（９）上記（１）乃至（８）のいずれかの液晶表示装置において、前記第１の基板の前記液晶層が配置された側、および、前記第２の基板の前記液晶層が配置された側の少なくとも一方に、配向膜が形成される、ことを特徴とする液晶表示装置。
【００１６】
（１０）上記（９）の液晶表示装置において、前記第１の基板の前記液晶層が配置された側に第１の配向膜が形成され、前記第２の基板の前記液晶層が配置された側に第２の配向膜が形成されることを特徴とする液晶表示装置。
【００１７】
（１１）上記（１）乃至（８）のいずれかの液晶表示装置において、前記第１の基板及び第２の基板のいずれか一方には、複数の信号配線および複数の走査配線が配置され、前記信号配線および前記走査配線に囲まれている領域のそれぞれが画素となる、ことを特徴とする液晶表示装置。
【００１８】
（１２）上記（１）乃至（８）のいずれかの液晶表示装置において、前記液晶表示装置は、ソース電極およびドレイン電極の一方が前記第１の電極に接続される薄膜トランジスタと、前記ソース電極およびドレイン電極の他方と接続される信号配線と、前記薄膜トランジスタのゲート電極と接続される走査配線と、を有する、を特徴とする液晶表示装置。
【００１９】
（１３）上記（１）乃至（８）のいずれかの液晶表示装置において、前記第１の基板または第２の基板は、３色以上を示す色材層を有している、ことを特徴とする液晶表示装置。
【００２０】
（１４）上記（１３）の液晶表示装置において、前記色材層を構成する各色の面積のうち少なくとも２つが異なることを特徴とする液晶表示装置。
【００２１】
（１５）上記（１３）の液晶表示装置において、前記液晶層は、前記色材層を構成する各色毎に異なる厚さを有している、ことを特徴とする液晶表示装置。
【００２２】
（１６）上記（１３）の液晶表示装置において、前記色材層の前記液晶層が配置されている側には、平坦化層が配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
【００２３】
（１７）上記（１３）の液晶表示装置において、前記色材層には、前記液晶層が電圧無印加時に示す前記旋光性を低減させる材料が添加または塗布されている、ことを特徴とする液晶表示装置。
【００２４】
（１８）上記（４）の液晶表示装置において、前記第１の基板および前記第２の基板の一方に、前記液晶層が電圧無印加時に示す前記旋光性を低減させるための材料が添加または塗布されている、ことを特徴とする液晶表示装置。
【００２５】
（１９）上記（４）の液晶表示装置において、前記第１の基板および第２の基板の両方に前記液晶層が電圧無印加時に示す前記旋光性を低減させるための材料が添加または塗布されていることを特徴とする液晶表示装置。
【００２６】
（２０）上記（４）の液晶表示装置において、前記液晶表示装置は絶縁膜を有し、前記絶縁膜に前記液晶層が電圧無印加時に示す前記旋光性を低減させるための材料が添加または塗布されていることを特徴とする液晶表示装置。
【００２７】
（２１）上記（４）の液晶表示装置において、前記第１の偏光板は、前記第１の偏光層と、第１の保護フィルムと、第２の保護フィルムとを有し、前記第２の偏光板は、前記第２の偏光層と、第３の保護フィルムと、第４の保護フィルムとを有し、前記第１の保護フィルムは、前記第１の偏光層の前記液晶層側に配置され、前記第３の保護フィルムは、前記第２の偏光層の前記液晶層側に配置され、前記第１の基板および前記第１の保護フィルムの間には、第１の粘着層が配置され、前記第２の基板および前記第２の保護フィルムの間には、第２の粘着層が配置され、前記第１の保護フィルム、前記第３の保護フィルム、前記第１の粘着層、前記第２の粘着層の少なくとも１つに、前記液晶層が電圧無印加時に示す前記旋光性を低減させるための材料が添加または塗布されている、ことを特徴とする液晶表示装置。
【００２８】
（２２）上記（１６）の液晶表示装置において、前記平坦化層には、前記液晶層が電圧無印加時に示す前記旋光性を低減させるための材料が添加または塗布されていることを特徴とする液晶表示装置。
【００２９】
（２３）上記（９）乃至（１０）のいずれかの液晶表示装置において、前記第１の基板の前記液晶層が配置された側、および、前記第２の基板の前記液晶層が配置された側の少なくとも一方に形成される配向膜に、前記液晶層が電圧無印加時に示す前記旋光性を低減させるための材料が添加または塗布されていることを特徴とする液晶表示装置。
【００３０】
（２４）上記（１）乃至（８）のいずれかの液晶表示装置において、前記第１の電極及び前記第２の電極の少なくとも一方は、くし歯状に形成される、ことを特徴とする液晶表示装置。
【００３１】
（２５）上記（２４）の液晶表示装置において、前記第１の電極はくし歯状に形成され、前記第２の電極は平板状に形成される、ことを特徴とする液晶表示装置。
【００３２】
（２６）上記（２４）または（２５）の液晶表示装置において、前記第１の電極および前記第２の電極は、前記第１の基板及び第２の基板の一方に配置されている、ことを特徴とする液晶表示装置。
【００３３】
（２７）上記（１）乃至（８）のいずれかの液晶表示装置において、前記第１の電極または前記第２の電極は、突起電極用部材を介して前記第１の基板または前記第２の基板上に配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
【００３４】
（２８）上記（１）乃至（８）のいずれかの液晶表示装置において、前記第１の電極および前記第２の電極は、突起電極用部材を介して前記第１の基板または前記第２の基板上に配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
【００３５】
（２９）上記（１）乃至（８）のいずれかの液晶表示装置において、前記第１の電極または前記第２の電極は壁状であることを特徴とする液晶表示装置。
【００３６】
（３０）上記（１）乃至（８）のいずれかの液晶表示装置において、前記第１の電極および前記第２の電極は壁状であることを特徴とする液晶表示装置。
【００３７】
（３１）上記（２９）または（３０）の液晶表示装置において、前記液晶層の厚さをｄＬＣとしたとき、前記壁状の電極厚さは、０より大きくｄＬＣ以下であることを液晶表示装置。
【００３８】
（３２）上記（１）乃至（８）のいずれかの液晶表示装置において、前記第１の電極および前記第２の電極による電界印加方向は前記第一の基板面内方向と平行であり、前記電界印加方向は画素内において二つ以上方向を有していることを特徴とする液晶表示装置。
【００３９】
（３３）上記（３２）の液晶表示装置において、前記電界印加方向のいずれか二つの方向の成す角度は７５度以上１０５度以下であることを特徴とする液晶表示装置。
【００４０】
（３４）上記（１）乃至（８）のいずれかの液晶表示装置において、前記第１の電極及び前記第２の電極は、前記第１の基板および前記第２の基板のいずれか一方に形成され、前記第１の電極及び前記第２の電極の間には絶縁層が形成される、こと特徴とする液晶表示装置。
【００４１】
（３５）上記（１）乃至（８）のいずれかの液晶表示装置において、前記第１の基板及び第２の基板のいずれか一方には、複数の信号配線および複数の走査配線が配置され、前記信号配線および前記走査配線に囲まれている領域のそれぞれが画素となり、前記画素に隣接する画素の一部または周辺に保持容量が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【００４２】
（３６）上記（１）乃至（８）のいずれかの液晶表示装置において、前記第１の偏光板および前記液晶層の間、および、前記第２の偏光板と前記液晶層の間の少なくとも一方には、視角補償位相差板が配置される、こと特徴とする液晶表示装置。
【００４３】
（３７）上記（３６）の液晶表示装置において、前記視角補償位相差板の遅相軸方位角は、第１の偏光板の吸収軸または第２の偏光板の吸収軸と直交または平行であることを特徴とする液晶表示装置。
【００４４】
（３８）上記（３６）の液晶表示装置において、前記視角補償位相差板のリタデーションは二分の一波長であることを特徴とする液晶表示装置。
【００４５】
（３９）上記（３６）の液晶表示装置において、前記視角補償位相差板のＮｚ係数は０．４以上０．６以下であることを特徴とする液晶表示装置。
【００４６】
（４０）上記（１）乃至（８）のいずれかの液晶表示装置において、前記第１の基板は、画像を表示する表示面を基準として前記第２の基板よりも離れて配置されて、前記第１の基板は、前記表示面の側に光を反射する反射層を有する、ことを特徴とする液晶表示装置。
【００４７】
（４１）上記（４０）の液晶表示装置において、前記反射層の前記表示面の側の表面は凹凸となっている、ことを特徴とする液晶表示装置。
【００４８】
（４２）上記（４１）の液晶表示装置において、前記第１の電極および前記第２の電極の一方は平板状であり、前記平板状となる電極は、前記表示面の側に光を反射する前記反射層をかねる、ことを特徴とする液晶表示装置。
【００４９】
（４３）上記（４１）の液晶表示装置において、前記第２の偏光板および前記液晶層の間には、四分の一波長板が配置される、ことを特徴とする液晶表示装置。
【００５０】
（４４）上記（４３）の液晶表示装置において、前記四分の一波長板の遅相軸と、前記第２の偏光板の吸収軸との成す角は４３度以上４７度以下である、ことを特徴とする液晶表示装置。
【００５１】
（４５）上記（４３）の液晶表示装置において、前記四分の一波長板は、広帯域四分の一波長板であることを特徴とする液晶表示装置。
【００５２】
（４６）上記（４３）の液晶表示装置において、前記四分の一波長板と前記液晶層との間には、前記液晶層が電圧無印加時に示す前記旋光性を低減させるための材料が添加または塗布された旋光性低減部材が配置される、ことを特徴とする液晶表示装置。
【００５３】
（４７）上記（１）乃至（８）のいずれかの液晶表示装置において、画素中に透過表示部と反射表示部を有することを特徴とする液晶表示装置。
【００５４】
（４８）上記（４７）の液晶表示装置において、前記反射表示部には、前記液晶層と前記第２の偏光板との間に四分の一波長板が配置される、ことを特徴とする液晶表示装置。
【００５５】
（４９）上記（４７）の液晶表示装置において、前記透過表示部の前記液晶層に印加される電界強度は、前記反射表示部の前記液晶層に印加される電界強度よりも強い、ことを特徴とする液晶表示装置。
【００５６】
（５０）上記（４９）の液晶表示装置において、前記透過表示部の前記液晶層に印加される電界強度は、前記反射表示部の前記液晶層に印加される電界強度の略２倍である、ことを特徴とする液晶表示装置。
【００５７】
（５１）上記（４９）の液晶表示装置において、前記反射表示部において、前記第１の電極および前記第２の電極と前記液晶層との間に反射部透明誘電体層が配置されている、ことを特徴とする液晶表示装置。
【００５８】
（５２）上記（４９）の液晶表示装置において、前記第１の電極および前記第２の電極はくし歯状に形成されて、前記反射表示部における前記くし歯構造の繰り返しピッチは、前記透過表示部の前記くし歯構造の繰り返しピッチよりも大きい、ことを特徴とする液晶表示装置。
【００５９】
（５３）上記（５２）の液晶表示装置において、前記反射表示部における前記くし歯構造の繰り返しピッチは前記透過表示部の前記くし歯構造の繰り返しピッチの１．８倍以上２．２倍以下となる、ことを特徴とする液晶表示装置。
【００６０】
（５４）上記（５２）の液晶表示装置において、前記反射表示部および前記透過表示部の境界部にて、前記くし歯構造は分岐している、ことを特徴とする液晶表示装置。
【００６１】
（５５）上記（４７）の液晶表示装置において、前記第１の偏光板および前記液晶層の間に第１の四分の一波長板が配置され、前記第２の偏光板および前記液晶層の間に第２の四分の一波長板が配置されることを特徴とする液晶表示装置。
【００６２】
（５６）上記（５５）の液晶表示装置において、前記第１の四分の一波長板の遅相軸および前記第２の四分の一波長板の遅相軸は直交し、前記第１の偏光板の吸収軸および前記第１の四分の一波長板の遅相軸の成す角度は４５度である、ことを特徴とする液晶表示装置。
【００６３】
（５７）上記（５６）の液晶表示装置において、前記第１の四分の一波長板のＮｚ係数は０．４以上０．６以下であり、前記第２の四分の一波長板のＮｚ係数が０．４以上０．６以下であることを特徴とする液晶表示装置。
【００６４】
（５８）上記（５６）の液晶表示装置において、前記第１の四分の一波長板のＮｚ係数および前記第２の四分の一波長板のＮｚ係数のうち一方がー０．１以上０．１以下であり、他方は０．９以上１．１以下であることを特徴とする液晶表示装置。
【００６５】
（５９）上記（４７）の液晶表示装置において、前記反射表示部において、前記色材層は空孔部を有することを特徴とする液晶表示装置。
【００６６】
（６０）上記（４７）の液晶表示装置において、前記反射表示部における前記色材層の膜厚は前記透過表示部における前記色材層の膜厚よりも小さいことを特徴とする液晶表示装置。
【００６７】
（６１）上記（１２）の液晶表示装置において、前記薄膜トランジスタは、前記画素の長辺方向に前記信号配線に沿って配置され、前記画素の短辺方向に、前記走査配線に沿って保持容量が配置される、ことを特徴とする液晶表示装置。
【００６８】
（６２）上記（１２）の液晶表示装置において、ソース電極およびドレイン電極の一方が前記第１の電極に接続される第１薄膜トランジスタと、ソース電極およびドレイン電極の一方が前記第２の電極に接続される第２薄膜トランジスタと、前記第１薄膜トランジスタの前記ソース電極およびドレイン電極の他方と接続される第１信号配線と、前記第２薄膜トランジスタの前記ソース電極およびドレイン電極の他方と接続される第２信号配線と、前記第１薄膜トランジスタおよび前記第２薄膜トランジスタのゲート電極と接続される走査配線と、を有し、前記第１の信号配線および前記第２の信号配線には、逆極性の電圧が印加され、前記第１の電極と前記第２の電極との差電圧により液晶が駆動されることを特徴とする液晶表示装置。
【００６９】
（６３）上記（６２）の液晶表示装置において、前記第１の電極には、第１の蓄積容量が接続され、前記第２の電極には、第２の蓄積容量が接続され、前記第１の蓄積容量の容量および前記第２の蓄積容量の容量は同じである、ことを特徴とする液晶表示装置。
【００７０】
（６４）第１の偏光板および第２の偏光板と、前記第１の偏光板および前記第２の偏光板の間に配置される第１の基板と、前記第１の偏光板および前記第２の偏光板の間に配置されて、前記第１の基板よりも前記第２の偏光板側に配置される第２の基板と、前記第１の基板および第２の基板の間に配置される液晶層と、前記液晶層に電圧を印加するための第１の電極および第２の電極と、を有し、前記液晶層は、青色相を示し、前記液晶層は、電圧無印加時に旋光性を示す、ことを特徴とする液晶表示装置。
【００７１】
（６５）上記（１）乃至（６）のいずれかの液晶表示装置において、前記第２の偏光板の吸収軸は、前記第１の偏光板の吸収軸と９０°をなす方向を基準として、前記第１の偏光板を透過する光が電圧無印加の前記液晶層で回転される側に、ずらされた方向となる、ことを特徴とする液晶表示装置。
【００７２】
（６６）上記（６５）の液晶表示装置において、前記第２の偏光板の吸収軸は、前記第１の偏光板の吸収軸と９０度をなす方向を基準として、前記第１の偏光板を透過する光が電圧無印加の前記液晶層で回転される角度の、０．５倍以上１．２５倍以下の角度回転した方向となる、ことを特徴とする液晶表示装置。
【００７３】
（６７）上記（６５）の液晶表示装置において、前記第２の偏光板の吸収軸は、前記第１の偏光板の吸収軸と９０°をなす方向を基準として、４°以上１０°以下回転した方向となる、ことを特徴とする液晶表示装置。
【発明の効果】
【００７４】
本発明によれば、コントラスト比を向上させることができる。上記した以外の課題、構成及び効果は以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】実施例１の液晶表示装置の断面概略図である。
【図２】実施例１の液晶表示装置で用いる偏光板の断面概略図である。
【図３】実施例１の液晶表示装置で用いる液晶セルの断面概略図である。
【図４】実施例１で使用した液晶材料を作るための材料名とその混合比率を示した図である。
【図５Ａ】実施例１の液晶表示装置のくし歯電極構造の断面概略図の一例を示す図である。
【図５Ｂ】実施例１の液晶表示装置のくし歯電極構造の断面概略図の一例を示す図である。
【図５Ｃ】実施例１の液晶表示装置のくし歯電極構造の断面概略図の一例を示す図である。
【図６Ａ】実施例１の液晶表示装置の突起状電極構造の断面概略図の一例を示す図である。
【図６Ｂ】実施例１の液晶表示装置の突起状電極構造の断面概略図の一例を示す図である。
【図６Ｃ】実施例１の液晶表示装置の突起状電極構造の断面概略図の一例を示す図である。
【図７Ａ】実施例１の液晶表示装置の壁電極構造の断面概略図の一例を示す図である。
【図７Ｂ】実施例１の液晶表示装置の壁電極構造の断面概略図の一例を示す図である。
【図７Ｃ】実施例１の液晶表示装置の壁電極構造の断面概略図の一例を示す図である。
【図８Ａ】櫛歯電極を用いたときの電気力線が発生する様子を示した概略図である。
【図８Ｂ】突起用電極を用いたときの電気力線が発生する様子を示した概略図である。
【図９Ａ】実施例１で作製した液晶セルを用いたときの一対の偏光板が成す角度と透過率強度の測定結果を示した図である。
【図９Ｂ】一対の偏光板の吸収軸が成す角度Ｐの座標軸の定義を示す図である。
【図１０Ａ】旋光性の正負を定義した図である。
【図１０Ｂ】旋光性の正負を定義した図である。
【図１１】旋光角αと青色相液晶が封入された液晶層を有する液晶セルのコントラスト比の関係を計算した結果を示した図である。
【図１２Ａ】旋光角αと透過率の関係を計算した結果を示した図である。
【図１２Ｂ】旋光角αと偏光板の成す角度Ｐとコントラスト比の関係を計算した結果を示した図である。
【図１３】実施例１で使用した液晶セルの分光透過率の測定結果を示す図である。
【図１４】実施例４の液晶表示装置で用いる液晶セルの断面概略図である。
【図１５】実施例５における液晶セルの一画素の平面概略図である。
【図１６】図１５におけるＡ−Ｂ−Ａ’間における液晶セルの断面概略図である。
【図１７】実施例５における走査配線、信号配線、液晶印加電圧の波形例を示した概略図である。
【図１８】実施例５における色材層の各膜の大きさの一例を示す概略図である。
【図１９】実施例６における液晶表示装置の一画素の平面概略図である。
【図２０】実施例６おける液晶表示装置のＳ１−Ｓ２間の断面概略図である。
【図２１】実施例７における液晶表示装置の一画素の平面概略図である。
【図２２】実施例７における液晶表示装置のＳ３−Ｓ４間の断面概略図である。
【図２３】実施例８における液晶表示装置の一画素の平面概略図である。
【図２４Ａ】実施例８における液晶表示装置のＳ５−Ｓ６の断面概略図である。
【図２４Ｂ】実施例８における液晶表示装置のＳ７−Ｓ８の断面概略図である。
【図２５】実施例９における液晶表示装置の一画素の平面概略図である。
【図２６Ａ】実施例９における液晶表示装置のＳ９−Ｓ１０間の断面概略図である。
【図２６Ｂ】実施例９における液晶表示装置のＳ１１−Ｓ１２間の断面概略図である。
【図２７Ａ】実施例１０における液晶表示装置の図２３のＳ５−Ｓ６間の断面概略図である。
【図２７Ｂ】実施例１０における液晶表示装置の図２３のＳ７−Ｓ８間の断面概略図である。
【図２８】極角方向から観察した際の遅相軸方位角の座標軸を示した概略図である。
【図２９Ａ】Ｎｚ係数が１．０の場合に極角方向から観察した際の遅相軸方位角を計算した結果を示した図である。
【図２９Ｂ】Ｎｚ係数が０．５の場合に極角方向から観察した際の遅相軸方位角を計算した結果を示した図である。
【図２９Ｃ】Ｎｚ係数が０．０の場合に極角方向から観察した際の遅相軸方位角を計算した結果を示した図である。
【図３０Ａ】四分の一波長板のＮｚ係数を０．５とした際の黒表示視角特性を計算した結果を示した図である。
【図３０Ｂ】四分の一波長板のＮｚ係数を１．０とした際の黒表示視角特性を計算した結果を示した図である。
【図３１】Ｎｚ係数が１．０と０．０の四分の一波長板の組合せにおいて両者の遅相軸が法線方向において直交するものとして計算した結果を示した図である。
【図３２】ネガティブＣプレートとポジティブＣプレートの屈折率楕円体を示す概略図である。
【図３３】屈折率楕円体の任意の視角方向における断面を表す概略図である。
【図３４】Ｎｚ係数が１．０と０．０の四分の一波長板の組合せの屈折率楕円体を表す概略図である。
【図３５】Ｎｚ係数が１．０および０．０としたときの黒表示視角特性を計算した結果を示す図である。
【図３６Ａ】偏光板の吸収軸を方位方向および斜め方向から観察したときの概略図である。
【図３６Ｂ】偏光板の吸収軸を方位方向および斜め方向から観察したときの概略図である。
【図３７Ａ】Ｓ１、Ｓ３平面に投影したポアンカレ球で偏光板を観察したときの概略図である。
【図３７Ｂ】Ｓ１、Ｓ３平面に投影したポアンカレ球で偏光板を観察したときの概略図である。
【図３８Ａ】視野角補償位相差板の効果を確認するために黒表示視角特性を計算した結果を示す図である。
【図３８Ｂ】視野角補償位相差板の効果を確認するために黒表示視角特性を計算した結果を示す図である。
【図３９】実施例１４における液晶セルの一画素の平面概略図である。
【図４０】実施例１４における図３９のＡ−Ａ’間における断面概略図である。
【図４１】１画素の等価回路の例を表した概略図である。
【図４２】実施例１５における１画素の等価回路を表した概略図である。
【図４３】実施例１５における液晶セルの一画素の平面概略図である。
【図４４Ａ】実施例１５における図４３のＡ−Ａ’間における断面概略図である。
【図４４Ｂ】実施例１５における図４３のＢ−Ｂ’間における断面概略図である。
【図４５】実施例１５における走査配線、信号配線、液晶印加電圧の波形例を示した概略図である。
【図４６】正の旋光性を有する光学活性物質の一例を示す図である。
【図４７】実施例１６において、旋光性低減部材が配置されている様子を示す模式図である。
【図４８】実施例１６において、旋光性を低減するための部材が添加された第１基板および第２基板が配置されている様子を示す模式図である。
【図４９】実施例１６において、色材層に旋光性を低減するための部材が添加された様子を示す模式図である。
【図５０】本発明の液晶表示装置を応用できる製品の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００７６】
本発明の各実施形態について、図面等を用いて以下に説明する。なお、実施例を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施例は本願発明の内容の具体例を示すものであり、本願発明がこれらの実施例に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。なお、本発明は、例えば図５０に示したような携帯電話の表示部やテレビの表示部などに使用することができる。
【実施例１】
【００７７】
図１乃至図１１は、本発明にかかる実施例１の液晶表示装置の概略構成および動作を説明するための模式図である。
【００７８】
図１は本実施例の液晶表示装置の断面概略図である。図２は本実施例の液晶表示装置で用いる偏光板の断面概略図である。図３は本実施例の液晶表示装置で用いる液晶セルの断面概略図である。
【００７９】
図１に示したように本実施例の液晶表示装置は、液晶セル１１、第１の偏光板１４、第２の偏光板１５及びバックライトユニット２８によって構成されている。また、液晶セル１１は、第１の偏光板１４側に配置される第１の基板１２、第２の偏光板１５側に配置される第２の基板１３、および、第１の基板１２と第２の基板１３の間に配置される液晶層２９を有している。
【００８０】
第１の偏光板１４および第２の偏光板１５は、本実施例の液晶表示装置の光の強度を制御するために配置される。図２に示したように第１の偏光板１４は、ヨウ素をＰｏｌｙ  Ｖｉｎｙｌ  Ａｌｃｏｈｏｌ（以下ＰＶＡと呼ぶ）に吸着させ、それを延伸した偏光層３２とそれを保護するための第１の保護フィルム３０と第２の保護フィルム３１によって挟み込んだ構造になっている。第２の偏光板１５も同様の構成になっている。偏光層３２は透過軸と吸収軸を有しており、偏光層３２を透過した光は直線偏光となる。ここで、第１の保護フィルム３０は液晶セル１１が配置されている側に配置され、第２の保護フィルム３１は液晶セル１１が配置されている反対側に配置されている。第１の保護フィルム３０および第２の保護フィルム３１は位相差を有するトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）や、位相差をほとんど有さない位相レス保護フィルムを用いても良い。位相差レス保護フィルムは例えばノルボルネン系材料やメタアクリル系樹脂を使用することができる。位相差レス保護フィルムを使用することで、ＴＡＣよりも位相差が小さくなるためコントラスト比が更に向上し、またＴＡＣよりも薄いため薄型の表示装置を作製することができる。位相差レス保護フィルムは液晶層２９側（第１の保護フィルム３０）のみに使用しても良い。また、第１の偏光板１４および第２の偏光板１５の液晶セル１１が配置されている側には、粘着層１０３が配置されている。この粘着層１０３によって、第１の偏光板１４および第２の偏光板１５は液晶セル１１に貼り付けられる。粘着層１０３としては、例えば、アクリル系粘着材などが挙げられる。第１の偏光板１４の吸収軸と第２の偏光板１５の吸収軸とは直交するように配置される。バックライトユニット２８は、光源と導光板、拡散板、プリズムシート等によって構成される。バックライトユニット２８は液晶セル１１を裏面から照射することができるものであれば良く、光源や構造はこれに限定されるものではない。例えば、光源としてＣＣＦＬ（Ｃｏｌｄ  Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  Ｌａｍｐ）やＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）などを使用することができる。ただし、バックライトユニット２８は液晶表示装置が透過型、あるいは半透過型の場合に必要であるが、反射型の場合にはバックライトユニット２８は必要ない。またフィールドシーケンシャル駆動をする場合は、光源は複数の色の光源（例えば赤と青と緑のＬＥＤ）などを使用することもできる。
【００８１】
図３に示したように、液晶セル１１は、第１の基板１２、第２の基板１３および液晶層２９で構成される。第１の基板１２および第２の基板１３で液晶層２９を挟持しており、液晶層２９には、ブルー相液晶が封入される。第１の基板１２および第２の基板１３には配線など様々な部材が付加されているが詳しくは後述するため、ここでは基板のみを示し省略した。
【００８２】
第１の基板１２および第２の基板１３は、光が透過するために透明であり、例えばガラスや高分子フィルムを用いることができる。第１の基板１２はバックライトユニット２８側に、第２の基板１３はバックライトユニット２８の反対側であり表示する面に近い側に配置される。高分子フィルムであれば、特にプラスティックやポリエーテルサルホンが望ましい。しかし、プラスティックやポリエーテルサルホンは空気を通過させてしまうために、基板表面にガスバリア層を形成することが望ましい。ガスバリア層は窒化シリコン膜などによって形成することができる。
【００８３】
本実施例の液晶層２９には、高分子で安定化された青色相液晶が封入されている。ここで本明細書における青色相液晶とは、可視または紫外領域にブラッグの回折を示す結晶構造を有しており、螺旋ピッチの比較的短いキラルネマチック相と等方相の間に出現する液晶相の液晶である。青色相液晶は、一般的には光学的等方性を示すことで知られるが、例えば、液晶セル１１に青色相液晶が封入される場合に、電界が無印加であるにも関わらず旋光性を発現してしまうことがある。
【００８４】
青色相液晶が封入された液晶層２９に電界を印加すると、電界の大きさと方向に対応した位相差が発生する。本実施例では青色相液晶の液晶組成物は、非特許文献１に記載の液晶材料およびモノマ材料および、特許文献２に記載のカイラル剤を参考にして調整したものを用いた。使用した材料名および混合比率を図４に示した。なお、使用した化合物のうちいくつかは、本検討のために合成したものを用いた。尚、本検討のために合成した材料である化合物１、化合物２、化合物３の合成方法については後述する。このうち液晶材料に関しては、任意のカイラル剤を添加することにより、任意の温度範囲で青色相が発現する材料であれば良く、表中に記載のＪＣ１０４１ＸＸ（チッソ石油化学社製）、５ＣＢ（アルドリッチ社製）に限定されるものではない。
【００８５】
また、カイラル剤についても、本実施例では化合物１〜化合物３を図４に記載された比率で混合したものを用いたが、非特許文献１、非特許文献２、特許文献２等に記載の材料を用いても良く、カイラルピッチ調整のために、複数種類のカイラル剤を用いても良い。
【００８６】
同様に、モノマ材料についても、非特許文献１においては、アクリルモノマとして、エチルヘキシルアクリレート（アルドリッチ社製）、およびＳＴ３０２１（ＤＫＳＨ社製）を用い、本実施例においてもこれらを用いたが、これらに限定されるものではなく、プロセスの条件に合わせ、光重合性モノマあるいは、熱重合性モノマのいずれかが選択できる。またこの場合においては、モノマ並びにその製造プロセスに合わせて、重合開始剤を選択すればよい。本明細書では、詳細な説明を省略するが、用いられるモノマの代表としては、例えば、アクリル基、メタクリレート基、エポキシ基、ビニル基のいずれかが任意の分子団に１つ以上結合しているようなモノマが考えられる。
【００８７】
以上のようにして、材料を選択して調整した液晶組成物中に、重合開始剤としてジメトキフェニルアセトフェノン（アルドリッチ社製）をモノマ量に対して１０重量％添加したものを、滴下封入法により第１の基板１２に滴下した。その後、第２の基板１３で液晶組成物を挟持し、さらに、外周部のシール剤を硬化することにより、液晶セル１１を作製した。このときの封入のプロセスにおいては、一般的な真空封入法を用いても良い。さらにこの後、パネルの表面温度を、青色相の発現温度の２１．５℃に設定した。次いで、設定温度に保持した状態で、高圧水銀ランプを用いて波長３６５ｎｍの光で１８００ｍＪとなるように、紫外光を照射した。これにより、液晶層２９に青色相液晶が封入された液晶セル１１を得ることが出来た。
【００８８】
ここで本実施例において使用した化合物１、化合物２、化合物３は、下記の通りに合成した。
【００８９】
［化合物１の合成法］
１．６４ｇの４−ｎ−プロピル安息香酸（東京化成工業製）をベンゼン５０ｍｌに溶解し、塩化チオニル２．３８ｇを滴下した。この後、二時間、還流過熱撹拌してから、エバポレータで濃縮した。濃縮物にベンゼン２５ｍｌを加えて溶解し、さらに減圧濃縮し、４−ｎ−プロピル安息香酸酸塩化物を得た。
【００９０】
次に、２，６−ジフルオロ−４−ヒドロキシベンゾニトリル１．５５ｇを塩化メチレン３０ｍｌに溶解し、トリエチルアミン１．５０ｇを加え、氷冷下、さきに得られた４−ｎ−プロピル安息香酸酸塩化物を塩化メチレン３０ｍｌに溶解した溶液を滴下した。室温にて一夜撹拌後、水５０ｍｌで洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥、溶媒を除去した。残留物を少量の塩化メチレンに溶解し、展開溶媒がヘキサン：酢酸エチル（１０：１）のシリカクロマトにより精製し、化学式（１）の化合物１を得た。
【００９１】
【化１】
2011197589.tif 000003
【００９２】
［化合物２の合成法］
化合物１で用いた４−ｎ−プロピル安息香酸の代わりに、４−ｎ−ペンチル安息香酸（東京化成工業製）１．８０ｇを用いた以外は、化合物１の合成法とほぼ同様の操作を実施し、化学式（２）の化合物２を得た。
【００９３】
【化２】
2011197589.tif 000004
【００９４】
［化合物３の合成法］
１５．６ｇの４−ｎ−プロピル安息香酸（東京化成工業製）をベンゼン１００ｍｌに溶解し、塩化チオニル１６．６ｇを氷冷下、滴下した。滴下後、３時間還流過熱撹拌した後に、減圧濃縮した。これにベンゼン５０ｍｌを加え、良く撹拌してから減圧濃縮して、４−ｎ−プロピル安息香酸酸塩化物を得た。
【００９５】
次に、（Ｒ）−（＋）−１，１’−ビ−２−ナフトール（東京化成工業製）１０．０ｇを塩化メチレン１００ｍｌに加えてから、トリエチルアミン１０．１ｇを加え、氷冷下、先に合成した４−ｎ−プロピル安息香酸酸塩化物を塩化メチレン５０ｍｌに溶解した溶液を滴下して、室温にて、一夜撹拌した。反応液を水洗し、硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を減圧濃縮した。残留物を少量の塩化メチレンに溶解し、展開溶媒がヘキサン：酢酸エチル（１０：１）のシリカクロマトにより精製し、化学式３の化合物（３）を得た。原料の（Ｒ）−（＋）−１，１’−ビ−２−ナフトールは正の旋光性を、得られた化合物３は負の旋光性を示す。
【００９６】
【化３】
2011197589.tif 000005
【００９７】
また、第１の基板１２及び第２の基板１３の一方の基板、もしくは第１の基板１２及び第２の基板１３の両方の基板には、液晶層２９に電圧を印加するための第１の電極および第２の電極が配置されている。第１の電極および第２の電極は低抵抗な導電性材料であれば透明、不透明は特に問わない。例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）、クロム、タンタルーモリブデン、タンタル、アルミニウム、銅などが用いられる。
【００９８】
青色相液晶が封入されて、電界無印加時に旋光性を示す液晶層２９を有した液晶表示装置を駆動する際は、本実施例では、基板面内方向の電界成分を発生させる。これは、青色相液晶は、印加電界の方向に、印加される電圧の大きさに対応した位相差を生じさせるためである。そして、発生する位相差は第１の偏光板１４の吸収軸に対して４５度を成す方向が望ましいため、基板面内の電界方向も第１の偏光板１４の吸収軸に対して４５度を成すことが望ましい。ここで、基板面内の電界方向は、基板と平行となる電界の方向のことをいう。なお、液晶層２９に印加される電界としては、基板面内方向成分を有する電界であってもよい。また、本実施例の第１の電極および第２の電極としては、以下で説明する電極構造を採用して良い。電極構造の例を図５乃至図７に示した。図５はくし歯電極構造の断面概略図の一例である。図６は突起状電極構造の断面概略図の一例である。図７は壁電極構造の断面概略図の一例である。
【００９９】
第１の電極および第２の電極には交流電圧が印加される。本実施例の説明では、第１の電極を画素電極１８とし、第２の電極を共通電極１９とする。図５Ａにおいては、画素電極１８および共通電極１９は第１の基板１２にのみ配置されており、画素電極１８および共通電極１９の両方が櫛歯状に形成されて、画素電極１８および共通電極１９の櫛歯部分が交互に並ぶように配置される。図５Ａでは、画素電極１８および共通電極１９の両方が、第１の基板１２に配置されるようにしているが、画素電極１８および共通電極１９を第２の基板１３にのみ配置してもよい。また、面内方向の電界を印加するためには以下のような電極構造が好ましい。画素電極１８および共通電極１９は図５Ａのように同層にあっても良いが、絶縁膜を介してそれぞれ別の層に配置しても良い。また、画素電極１８および共通電極１９は図５Ｂに示したように、どちらか一方の電極がくし歯状であり、もう一方が平板状（べた状）でも良い。このとき、共通電極１９は層間絶縁膜３４を介して画素電極１８上に配置されている。また、図５Ｂでは画素電極１８がくし歯状であり、共通電極１９が平板状である構造を図示しているが、共通電極１９の位置に平板状の画素電極１８が存在し、画素電極１８の位置に櫛歯状の共通電極１９が存在する場合でも同様な効果が得られる。また、くし歯状の画素電極１８およびくし歯状の共通電極１９は図５Ｃにように、第１の基板１２および第２の基板１３の両方に設けても良い。また、図示してはないが、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃのそれぞれの電極構造を組み合わせたり、画素内でそれぞれの構造を複数有したりしても同様な効果が得られる。
【０１００】
図５Ｂにおける層間絶縁膜３４は、画素電極１８と共通電極１９との間に、これらを電気的に絶縁するために配置され、共通電極１９上の一部または全域に形成される。また、基板面法線方向において、画素電極１８および共通電極１９は層間絶縁膜３４を介して重なっている。層間絶縁膜３４は電気的に絶縁できれば材料は特に問わない。層間絶縁膜３４として、例えば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜などが用いられる。
【０１０１】
さらに、図６Ａや図６Ｂに示すように、第１の基板１２上に突起電極用部材１０２を配置し、突起電極用部材１０２の突起状の先端に画素電極１８および共通電極１９を配置してもよい。図６Ａや図６Ｂに示すような電極構造を採用することで、より多くの面内方向の電界を得ることができ、光利用効率を向上させることができる。画素電極１８および共通電極１９の下に形成される突起電極用部材１０２について、異なる材料を使用してもよい。また、図６Ｂに示すように、第１の基板１２上に突起電極用部材１０２を配置し、突起電極用部材１０２の突起状の先端に画素電極１８または共通電極１９を配置しても、より多くの面内方向の電界を得ることができ、光利用効率を向上させることができる。このことについて図８を用いて説明する。
【０１０２】
図８Ａは、画素電極１８および共通電極１９が共に櫛歯状に形成された場合の、電界を印加したときの電気力線の概略図を示した。図８Ｂは図６Ａに示したような突起電極に電界を印加したときの電気力線の概略図を示した。図８Ａと図８Ｂとを比較すればわかるように、突起電極の方がより多くの面内方向の電界を得ることができる。図８Ｂからもわかるように、液晶セルの厚さ方向の中央付近に電極が配置されることが望ましいが、図６Ｂのように片側だけでも、充分に効果を得ることができる。また、図６Ｃのように凸電極形状にすることで電界が斜め方向に発生しやすくなるために、より多くの面内方向の電界を得ることができ、より効率を向上させることができる。図６Ｃは突起電極用部材１０２を三角形で示しているが半円や四角形などでも同様な効果を得ることができる。
【０１０３】
突起電極用部材１０２は電極の位置や形状を調整するために配置される。突起電極用部材１０２は、絶縁性を示す材料であって、位置や形状を調製できる。突起電極用部材１０２は、画素電極１８または共通電極１９の形状に応じて形成され、図６Ａ〜図６Ｃの場合には、第１の基板１２上に櫛歯状に形成される。また、その突起電極用部材１０２の断面形状は、矩形であっても、三角形であってもよい。突起電極用部材１０２として、例えば、アクリル系樹脂、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜などが用いられる。
【０１０４】
画素電極１８および共通電極１９については、例えば図７に示したような断面が壁状に高く形成されても良い。画素電極１８および共通電極１９の、両方またはどちら一方が壁状となり、第１の基板１２と第２の基板１３との間に配置される。このとき、壁状の電極の高さは図７Ａのように液晶層厚と等しくても良いし、図７Ｂのように液晶層厚よりも低くしても良い。具体的には壁状の電極の高さは、液晶層２９の４分の１の厚さよりも高くするのが望ましい。そして、壁電極の高さは液晶層２９の厚さと等しいことが最も望ましい。壁電極構造は、液晶厚さ方向の電界強度分布の変動が小さくなるために駆動電圧を下げられ、液晶層厚も薄くでき、液晶表示装置の光利用効率を高めることができる。また、図７Ｃに示したように、壁電極を形成する際に先ず壁電極用絶縁膜１０１を配置してからその周辺に電極部材を設けることで、作製が容易になる。壁電極用絶縁膜１０１としては酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、レジスト材料、有機膜などが挙げられる。
【０１０５】
また、ここでは図示していないが、各電極構造において、一画素内でマルチドメイン構造にしてもよく、これにより、見る方向による色シフトを低減させ広視野角を達成することができる。マルチドメイン構造とは基板面内方向に印加される電界方向を複数有することであり、位相差が発生する方向が複数となり、互いに光学補償し合う関係になることである。光利用効率を高めるためには、基板面内方向に印加される電界方向のいずれか二つについて一画素内で略９０度異なるように電界方向を規定し、それぞれの電界方向が第１の偏光板１４の吸収軸に対して４５度を成すことが望ましい。基板面内方向に印加される電界方向のいずれか二つについて一画素内で、７５度以上１０５度以下の角度異なるように電界を規定しても良い。マルチドメイン構造にするに際し、電極の構造は限定ないが、例えば、後述する他の実施例における電極構造を採用しても良い。
【０１０６】
上記のような方法で作製した青色相液晶を封入した液晶層２９を有する液晶セル１１の光学特性を測定した。光学特性は、第１の偏光板１４および第２の偏光板１５を貼付ける前の液晶セル１１を、一対の偏光板の間に配置し、その一方の偏光板を回転させながら液晶セル１１の透過光強度を測定することにより測定した。
【０１０７】
図９Ａは、一対の偏光板の間に作製した液晶セル１１を配置し、一方の偏光板を回転させたときの透過光強度を示したグラフである。図９Ｂは、一対の偏光板の吸収軸が成す角度Ｐの座標軸の定義を示す図であり、角度Ｐは、１枚目の偏光板の吸収軸を基準として、透過光強度観察側に配置される２枚目の偏光板の吸収軸が、透過光強度観察側から見て反時計回りをなす角度で定義される。偏光板を回転させるときは図９Ｂのように、２枚目の偏光板のみを回転させた。図９Ａには、偏光板の間に何も置かず、偏光板のみを回転させた結果も同時に示した。図９Ａを見ると、偏光板のみの場合は偏光板の吸収軸が成す角度が９０度の時に最も透過光強度が低くなっている。一方、青色相液晶を封入した液晶層２９を有する液晶セル１１を、一対の偏光板に挟み込んだ場合は、偏光板の吸収軸が成す角度が９８度の時に最も透過光強度が低くなった。この結果は、青色相液晶を封入した液晶層２９は、旋光性が発現していることを示している。
【０１０８】
一軸性の位相差は直交する直線偏光に対する屈折率異方性によって生じる位相差である。一方、旋光性は左右の円偏光に対する屈折率異方性によって生じる位相差である。この量は、例えば、位相差測定装置（例えばＡｘｏｍｅｔｒｉｃｓ社製のＡｘｏＳｃａｎ）を使用して測定することが可能である。青色相液晶を封入した液晶層２９は、電界を無印加にしている状態では、一軸性の位相差は略ゼロであるが、旋光性を有していることがわかった。一般に旋光性を有する媒体を光学活性物質と呼ぶ。
【０１０９】
旋光性はその大きさを旋光能として表すことができる。一般的に旋光能ＯＲＰ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｒｏｔａｔｏｒｙ  Ｐｏｗｅｒ）は次式（１）によって表される。
【０１１０】
【数１】
2011197589.tif 000006
【０１１１】
ここで、αは旋光角と呼ばれ直線偏光を光学活性物質に入射したときに、入射される直線偏光と出射される直線偏光との角度の差である。また、ｄは光学活性物質の厚さである。本実施例では今後の説明において、青色相液晶が封入された液晶層２９の旋光能を表すときは液晶層２９自体の旋光能として、厚さには依存しない旋光角αを使用する。旋光角αは、図９Ａに示したように光学活性物質を一対の偏光板に挟み込み、一対の偏光板の吸収軸の成す角度に対する透過光強度が最小になる角度θｍｉｎを測定することで測定することができる。旋光角αは、測定波長や測定温度に依存するパラメータである。本実施例では測定には輝度（透過光強度）を用いた。測定は室温（２２度）で行った。旋光角αは次式（２）によって表される。
【０１１２】
【数２】
2011197589.tif 000007
【０１１３】
旋光角αの符号は入射偏光に対して出射偏光の回転する方向を表している。本明細書の中では、図１０に示したように入射偏光に対して出射偏光が、出射側から観察して時計回りに回転する場合を旋光性が正と言い、旋光角αは正と定義する。反対に、入射偏光に対して出射偏光が、出射側から観察して反時計回りに回転する場合を旋光性が負と言い、旋光角αは負と定義する。また、本明細書においては、旋光角の測定波長を５５０ｎｍとする。
【０１１４】
上記の条件で作製した青色相液晶を封入した液晶層２９を有する液晶セル１１は、図９Ｂで定義される角度が９８度のときに、θｍｉｎとなった。よって、出射側から観察して反時計回りに回転したのであるから、旋光角αは負であり、−８度であることがわかる。液晶セル１１の旋光角の符号は、青色相液晶に含まれる材料によって決定され、正の場合もある。
【０１１５】
一般に、青色相液晶は光学等方性を示すが、本実施例では、液晶層２９は青色相を示し、かつ、旋光性を示す。青色相液晶が封入された液晶層２９は、原理的に旋光性を完全に無くすことは困難であると考えられる。
【０１１６】
青色相液晶を封入した液晶層２９は旋光性を有しているため、旋光角αの大きさによって電圧無印加時、つまり黒表示時に光漏れを発生させコントラスト比が低下する。以下では、旋光角αとコントラスト比との関係をシミュレーションによって検討した。シミュレーターは市販されているＬＣＤ−Ｍａｓｔｅｒ（Ｓｈｉｎｔｅｃｈ製）を使用した。シミュレーションでは液晶はＺＬＩ−４７９２（メルク社製）を仮定し、液晶層の厚さを５０μｍとした。旋光性は液晶層にねじれ変形を与えることで仮定した。ＺＬＩ−４７９２のΔｎは０．０９７４（波長５５０ｎｍ）であるため、Δｎｄはおよそ４８７０ｎｍとなり、Δｎｄが波長（５５０ｎｍ）よりも充分に大きいため、モーガン条件を満たし液晶のねじれ変形の角度と旋光角αが略等しくなる。
【０１１７】
青色相液晶が封入された液晶層は、電圧が無印加である状態を仮定して、一軸性の位相差は発現せず、旋光性が発現する状態を仮定した。このような状態のコントラスト比を仮想的に計算するため、本シミュレーションは、上記のように、ＺＬＩ−４７９２（メルク社製）がねじれ配向を有していることを仮定している。液晶の一軸性の位相差を無視するために、シミュレーションをする際は液晶層の厚さ方向の中心の配向方向が偏光板のどちらかの軸に平行になるようにしている。これにより一軸性の位相差による偏光の変換は無視でき、旋光性のみを考慮することができる。
【０１１８】
また、一対の偏光板のコントラスト比（平行配置と、直交配置時との透過率の比）は３００００とした。コントラスト比を計算する際は、２枚の偏光板を９０°の角度をなすように配置し、その間に、青色相液晶が封入されて旋光性を示す液晶層を仮定した層を配置し、旋光角αを変化させながら透過率を求めた。液晶セル１１の光漏れの原因は、青色相液晶が封入された液晶層２９が示す旋光性のみと仮定して、もし旋光性がゼロであればコントラスト比は偏光板のコントラスト比と等しくなり３００００になるとした。また、コントラスト比は白表示時の輝度と黒表示の輝度の比によって決定されるが、白表示時の輝度は一定であると仮定し、コントラスト比は黒表示時の輝度にのみ影響を受けるとした。以上のような条件によりシミュレーションを行い、図１１に、旋光角αと青色相液晶が封入された液晶層を有する液晶セルのコントラスト比との関係を示した。
【０１１９】
図１１を見ると、旋光角αの絶対値が増加するにつれてコントラスト比が低下していることがわかる。これは、青色相液晶が封入された液晶層が示す旋光性により光漏れが発生することを示している。
【０１２０】
また、非特許文献３に記載のように、人間の網膜細胞の光の応答性から考えると、明るい環境下で視認性を高めるためにはコントラスト比は１００以上あれば充分であるが、暗い環境下では１０００以上が必要となる。現在、液晶表示装置を使用する環境は様々であるので、コントラスト比は１０００以上が望ましい。よって、旋光角αを−１５度からさらにゼロに近づけることが望ましい。
【０１２１】
また、本実施例で作製した青色相液晶の液晶セル１１は、上記で述べたように、旋光角が−８度であった。また図１１を見ると、旋光角αが−５度付近に変極点があり、−５度からゼロに近づくと急激にコントラスト比が増加していることが確認できる。よって旋光角αを−５度からゼロに近づけることがさらに望ましい。旋光角αは絶対値で影響を及ぼす。つまり、０度＜｜α｜≦１５度が望ましく、さらに０度＜｜α｜≦８度が望ましく、さらに０度＜｜α｜≦５度が望ましい。
【０１２２】
以上のような構成によって、旋光性を有する青色相液晶を用いた液晶表示装置において、コントラスト比を向上させることができる。
【実施例２】
【０１２３】
次に、本発明にかかる液晶表示装置の実施例２について説明する。本実施例では、実施例１と同様の液晶表示装置において、液晶層２９で発現する旋光角αと、第１の偏光板１４および第２の偏光板１５の吸収軸のなす角度Ｐと、が変化する場合について説明する。旋光角αは、液晶層２９に用いられる液晶組成物によって変化するものと考えられる。本実施例における液晶表示装置において、実施例１と同様の構成となる部分については、説明を適宜省略するものとする。
【０１２４】
青色相液晶が封入された液晶層２９を有する液晶セル１１は、液晶層２９が示す旋光性のために、入射偏光面が旋光角αの大きさだけ回転する。青色相液晶が封入された液晶層２９を有する液晶セル１１は、旋光性を有しているために、２枚の偏光板の２つの吸収軸が９０度をなすように配置すると光漏れが生じる。
【０１２５】
第１の偏光板１４および第２の偏光板１５の吸収軸が成す角度Ｐを、以下の４つの条件としたときの、旋光角αとそのときの透過率の関係を図１２Ａに示した。ここで、角度Ｐは、実施例１との場合と同様に図９Ｂにより定義され、図１２Ａにおいては、第２の偏光板１５が、図９Ｂにおける２枚目の偏光板に相当するものとする。
（ａ）：Ｐ＝９０°＋α
（ｂ）：Ｐ＝９０°
（ｃ）：Ｐ＝９０°−α
（ｄ）：Ｐ＝９０°−２α
【０１２６】
図１２Ａの凡例（ａ）〜（ｄ）は、２枚の偏光板の吸収軸が成す角度Ｐを表している。図１２Ａからわかるように、Ｐ＝９０°−αのときに透過率は旋光角αによらず最も小さくなる。これは、旋光性により偏光面がαだけ回転し、この偏光面の回転を補償するために２枚の偏光板の吸収軸が成す角度を９０°−αにすることで最少の透過率を得ることができることを意味している。
【０１２７】
図１２Ｂには、２枚の偏光板の吸収軸が成す角度Ｐと（９０°−α）との差に対するコントラスト比を示した。偏光板のコントラスト比（平行配置と直交配置時の透過率の比）は３００００とした。図１２Ｂでは、液晶セルを２枚の偏光板で挟み込んだ際に発生する光漏れは旋光性の影響でのみ発生することを前提にしてコントラスト比を求めた。
【０１２８】
図１２Ｂを見ると、旋光角αによらずＰ−（９０°−α）がゼロのときに光漏れがまったく生じないために、コントラスト比は最大値を取る。コントラスト比が１０００以上の領域はＰ−（９０°−α）が５．５°以下、または−５．５°以上の領域であった。つまり旋光性を有する青色相液晶を用いた液晶セルを２枚の偏光板で挟み込む際は、Ｐ−（９０°−α）が−５．５°≦Ｐ−（９０°−α）≦５．５°となることが望ましい。さらに、図１２Ｂに図示したが±２．５に変極点があり、Ｐ−（９０°−α）が２．５°よりも小さく、−２．５°よりも大きい領域の場合、つまり−２．５°≦Ｐ−（９０°−α）≦２．５°となるとさらにコントラスト比が向上するために望ましい。さらに−０．５°≦Ｐ−（９０°−α）≦０．５°が望ましい。
【０１２９】
以上のような構成によって、旋光性を示す液晶層２９を有する液晶表示装置において、コントラスト比を向上させることができる。
【０１３０】
すなわち、第２の偏光板１５の吸収軸の方向は、第１の偏光板１４の吸収軸と９０度をなす方向を基準として、液晶層２９が発現する旋光性に応じて回転させた方向にする。具体的には、液晶層２９が、観察者側から見て反時計回り（時計回り）の側に、第１の偏光板１４を透過する光を回転させる旋光性を電圧無印加時に示す場合には、第２の偏光板１５の吸収軸の方向は、観察者側から見て反時計回り（時計回り）の側にずらすようにする。これにより、コントラスト比が向上する。
【０１３１】
また、第２の偏光板１５の吸収軸の方向は、第１の偏光板１４の吸収軸と９０度をなす方向を基準として、第１の偏光板１４を透過する光を液晶層２９が回転させる角度の、０．５倍以上、１．２５倍以下の角度を回転した方向にするのが望ましい。また、０．７５倍以上、１．１倍以下の角度を回転した方向にするのがさらに好適である。
【０１３２】
なお、実施例１の場合には、旋光角が−８度である。この場合において、図１２Ａで示されるように、角度Ｐが９８度となる場合の透過率が最も小さくなり、９０度、８２度、１０６度の順に透過率が小さい。すなわち、液晶層２９により偏光面が回転する角度を超えてさらに大きくずらすと透過率が増大しやすくなる。したがって、実施例１のように液晶層２９で発現する旋光角が−８度である場合には、第２の偏光板１５の吸収軸の向きは、第１の偏光板１４の吸収軸と９０度をなす方向を基準として、液晶層２９が偏光面を回転させる方向に、４度以上１０度以下ずらすのが好適であり、６度以上９度以下ずらすのがさらに好ましい。
【実施例３】
【０１３３】
次に、本発明の液晶表示装置の実施例３について説明する。本実施例では、青色相液晶を封入して旋光性を発現した液晶層を有する液晶表示装置において、青色相液晶に添加しているカイラル剤によって誘発されるカイラルピッチを可視光波長以下にする。なお、カイラルピッチはグランジャン・カノー法(くさび法)によって測定できる。カイラルピッチを可視光波長以下にすることで、コントラスト比を高めることができる。本実施例の構成は、基本的に実施例１と同様であり、同様である点については説明を適宜省略する。実施例１との変更点について、図１３を用いて説明する。
【０１３４】
９０度で吸収軸が直交するように配置された２枚の偏光板の間に、青色相液晶が封止された液晶層を有する液晶セルを配置し、分光透過率を測定すると、カイラルピッチに応じた波長でピークが検出される。これは、青色相液晶の回折によるものである。これは青色相液晶が封入されて旋光性を発現した液晶層でも同様に観測される。実施例１における液晶セル１１の分光透過率を測定すると波長約５７０ｎｍでピークが観測される。図１３は、この測定例を示す図である。なお、ピークの半値幅は青色相液晶の格子サイズのばらつきにより変化する。
【０１３５】
図１３からもわかるように、液晶セル１１の分光透過率は、カイラルピッチにより回折が発生し光漏れの原因となる。また液晶層２９に発現する旋光角αはカイラルピッチに依存しており、カイラルピッチを短くすることにより旋光角αを低減することができる。つまり、青色相液晶が封入された液晶層２９を有する液晶セル１１は、青色相液晶のカイラルピッチを短くすると、黒輝度が低下しコントラスト比が向上する。
【０１３６】
可視光は３８０（〜４００ｎｍ）から７００（〜７８０）ｎｍと言われているので、分光透過率のピークを可視光外にすることにより回折による黒輝度低下を防ぐことができる。分光透過率のピークはカイラルピッチと相関関係があるため、カイラルピッチを短くすることで、分光透過率のピークを短波長側へシフトさせることができる。
【０１３７】
さらに、カイラルピッチを短くすることで旋光角αが低下するため、分光透過率のピークは短波長へシフトさせることが望ましい。青色相液晶はカイラルピッチに応じた大きさで格子を有する。一つの格子の中に２重ねじれシリンダー構造を有しているためである。カイラルピッチを短くすると、この格子サイズも小さくなる。格子１辺の長さをｄＬとし、青色相液晶に僅かに屈折率異方性Δｎが発生すると、格子が小さくなることは一つの格子あたりのΔｎｄＬが低下することに相当する。一般的にリタデーションΔｎｄが低下すると旋光性も低下することが知られている。よって、カイラルピッチを短くすると旋光角αが低下する。つまり、青色相液晶を封止した液晶層２９を有する液晶表示装置において、液晶層に封止される青色相液晶のカイラルピッチを４００ｎｍ以下にすることで、回折による光漏れが低減し、さらに旋光角αも低減する。また、青色相液晶のカイラルピッチを３８０ｎｍ以下にすることで回折による光漏れがさらに低減し、旋光角αもさらに低減する。
【０１３８】
以上のような構成によって、青色相液晶が封入されて、旋光性を示す液晶層を有する液晶表示装置において、コントラスト比を高めることができる。
【実施例４】
【０１３９】
次に、本発明の液晶表示装置の実施例４について説明する。本実施例では、青色相液晶が封入されて旋光性を示す液晶層を有する液晶表示装置において、配向膜を用いる。これにより、旋光性を低減しコントラスト比を向上させることができる。本実施例の構成は、基本的に実施例１と同様であり、実施例１と同様である点については説明を適宜省略する。実施例１との変更点については、図１４を用いて説明する。
【０１４０】
図１４は本実施例の液晶表示装置で用いる液晶セルの断面概略図である。図１４に示したように、第１の基板１２と第２の基板１３との間に液晶層２９を挟持している。また、液晶層２９と第１の基板１２との間に、第１の配向膜４０１、液晶層２９と第２の基板１３との間に第２の配向膜４０２が配置されている。つまり、第１の配向膜４０１は第１の基板１２の液晶層２９が配置された側に配置され、第２の配向膜４０２は第２の基板１３の液晶層２９が配置された側に配置されている。図１４において、第１の配向膜４０１または第２の配向膜４０２の一方だけが存在していてもよい。
【０１４１】
第１の配向膜４０１および第２の配向膜４０２は液晶を配向させる機能を有する。配向させる方向は限定されず、水平、斜め、垂直のいずれかとしてよい。第１の配向膜４０１および第２の配向膜４０２はポリイミド系有機膜であることが望ましいが、ＳｉＯ垂直蒸着膜、界面活性剤、クロム錯体などでも良い。
【０１４２】
配向膜の役割はネマティック相などでは、液晶を規則的に配向させるために用いる。しかしながら、青色相液晶が封入された液晶層２９が旋光性を示す場合は、旋光性を低減させるために配向膜が用いられる。青色相液晶の配向方向は様々であるため配向膜は水平配向膜、垂直配向膜どちらでも同様の効果が得られる。第１の配向膜４０１および第２の配向膜４０２がそれぞれ異なる配向膜であっても良い。また、第１の配向膜４０１または第２の配向膜４０２にラビングによる配向処理をすることにより、さらに旋光性低減の効果を得ることができる。ラビング方向は任意であるが、電界印加時に位相差がさらに発生しやすいように、ラビング方向を電界が印加される方向から４５度以上９０度未満を成すことが更に望ましい。
【０１４３】
また、例えば、図５Ａに示したような第１の基板１２のみに電極を有する場合は、第１の配向膜４０１は絶縁体であるために電圧降下が発生し、液晶層２９に印加させる電位が低下する。それを防ぐために、配向膜は第２の配向膜４０２のみとしても良い。
【０１４４】
以上のような構成によって、青色相液晶が封入された液晶層が旋光性を示す場合の液晶表示装置において、旋光性を低減しコントラスト比を向上させることができる。
【実施例５】
【０１４５】
次に、本発明の液晶表示装置の実施例５について説明する。本実施例では、青色相液晶が封入された液晶層２９を有する液晶表示装置において、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を用いて駆動する。これにより、画素数を増やし高画質を達成し、コントラスト比を高くし、書き込み不足を低減できる。本実施例の構成は、基本的に実施例１と同様であり、実施例１と同様である点については説明を適宜省略する。実施例１との変更点について、図１５乃至図１８を用いて説明する。
【０１４６】
図１５は、本実施例における液晶セルの一画素の平面概略図である。図１６は、図１５におけるＡ−Ｂ−Ａ’間における液晶セルの断面概略図である。図１７は、本実施例における走査配線、信号配線、液晶印加電圧の波形例を示した概略図である。
【０１４７】
青色相液晶が封入されて旋光性を示す液晶層２９を有する液晶表示装置において、具体的に画素を構成した例を以下に示す。本実施例では逆スタガＴＦＴ構造であり、ＴＦＴ２０は、アルミ合金からなる走査配線１６、窒化シリコン膜からなる層間絶縁膜３４（図１５には示されていない）、アモルファスシリコンからなる島状シリコン５０１、アルミ合金からなる信号配線１７、ＩＴＯからなる画素電極１８および共通電極１９の順にパタニングを繰り返して形成された。また、コンタクトホール２３を介して層間絶縁膜３４を貫通して走査配線１６と共通電極１９とを接続している。図１５の図中下方には、走査配線１６、図中左方には、信号配線１７が配置され、信号配線１７および前記走査配線１６交差部には島状シリコン５０１が配置されてＴＦＴ２０が形成される。そして、信号配線１７および走査配線１６によって区画されて、信号配線１７および走査配線１６に囲まれている領域が画素となる。ＴＦＴ２０のゲート配線は走査配線１６の一部を兼用し、島状シリコン５０１の全体が走査配線１６と重複しており、ＴＦＴ２０のゲート電極は走査配線１６に接続されていると言える。ＴＦＴ２０のドレイン電極は信号配線１７に接続されており、ＴＦＴ２０のソース電極は櫛歯状の画素電極１８に接続されている。信号配線１７および走査配線１６の交差部よりＴＦＴ２０のドレイン電極が引き出され、ＴＦＴ２０のソース電極が走査配線１６上に配置されているとも言える。また、画素電極１８と入れ子状に向かい合うように、同様の櫛歯状の共通電極１９が形成されている。また蓄積容量２１は、１本上の走査電極の上側に配置された信号配線１７と共通となる層の島状パターンと、走査配線１６と、島状パターンと走査配線１６との間に形成された層間絶縁膜３４とにより、平板容量を形成したものである。
【０１４８】
走査配線１６にはＴＦＴ２０を制御するための信号が印加され、信号配線１７には液晶層２９を制御するための電圧信号が印加される。走査配線１６および信号配線１７の材料は低抵抗な導電性材料であることが望ましく、例えば、クロム、タンタルーモリブデン、タンタル、アルミニウム、アルミニウム合金、銅などが望ましい。
【０１４９】
図１５のＡ−Ｂ−Ａ’線に沿った画素の断面構造を図１６に示す。画素は第１の基板１２および第２の基板１３の２枚のガラス基板の間に液晶層２９を挟持して構成される。
【０１５０】
第１の基板１２上には、ＴＦＴアンダーコート膜２２、走査配線１６、層間絶縁膜３４、図１６には図示されていないが島状シリコン５０１、信号配線１７、そして画素電極１８、共通電極１９が順次積層されている。画素電極１８と共通電極１９とは図１６では異なるハッチングパターンで示しているが、同一のＩＴＯ層をパタニングして形成されており、信号配線１７と直接接する同層に配置される。対向配置する第２の基板１３の内側には、表示部のみの開口した黒色のＢＭ（Ｂｌａｃｋ  Ｍａｔｒｉｘ）層２６、ＢＭ層２６の開口部よりも少し大きく画素ごとに配置した単色を選択透過する色材層２４、表面の平坦性を得るために画素全面を覆う平坦化層２５が積層されている。ＢＭ層２６、色材層２４は樹脂などの導電性が低い材料を用いることで、画素電極１８の電界分布に影響を与えることがなくでき、画素領域の周辺部と中央部とでの輝度差がなく、均一な透過状態を得、コントラスト比も高くできる。ＴＦＴアンダーコート膜２２は絶縁性を有している必要があり、窒化シリコンなどが望ましい。平坦化層２５はアクリル性樹脂などの有機膜が望ましい。さらに、図示していないが静電気による表示不良を防止するために、第２の基板１３の液晶層２９が配置されていない側に裏面電極２７を配置しても良い。裏面電極２７は導電性を有する透明膜であれば良く、ＩＴＯやＺｎＯなどが望ましい。
【０１５１】
色材層２４は、所定色を選択透過する膜が複数種類配列されることにより構成され、青、緑、赤の各色をそれぞれ選択的に透過する３種類の膜が配列されて構成されることが望ましい。例えば、このような配列として、ストライプ配列、デルタ配列などがある。ここでは青、緑、赤の３色のみを記載したが無白や他の色を混ぜても良く、３色以上存在しても良い。３色以上存在することで色再現範囲が広がり、光の利用効率が向上する。さらに、光の波長を選択することができるため、波長依存性がある旋光性を低減させることができる。また、色材層２４のそれぞれの膜の面積を変化させ、色材層２４を構成する各色の面積が異ならせることにより、さらに光の利用効率が向上し、旋光性を低減させることができる。例えば青、緑、赤の三色を有する場合は、図１８に示したように青の画素面積を最も大きくすることで光利用効率が向上する。図１８は画素面積の大きさを表す概念図である。また、青、緑、赤の領域の液晶層の厚さをそれぞれ変化させ、各色の液晶層の厚さを異ならせても光利用効率を向上させることができる。例えば、青色の画素領域の液晶層の厚さのみを緑色や赤色の画素領域の液晶層の厚さより小さくすることで光利用効率が向上する。このとき、液晶層の厚さは色材層２４の厚さによって制御する。また、平坦化層２５を薄くすることで青、緑、赤の領域で厚さが異なる液晶層を作製することができる。平坦化層２５は色材層２４の液晶層２９が配置されている側に配置される。本実施例では、画素の大きさおよび液晶層の厚さについて１カ所のみを変更した場合を示しているが、複数箇所を制御することにより、さらに光利用効率が向上する。
【０１５２】
共通電極１９および画素電極１８は櫛歯状であり、互いに入れ子状に形成されている。また、共通電極１９および画素電極１８は交互に配置されるので、共通電極１９と画素電極１８との間に電圧を印加することにより、電気力線は隣接する電極間で出入りする。共通電極１９と画素電極１８との電極間近傍では、液晶層２９には主に基板面内方向の水平電界が印加される。液晶層２９に封入された青色相液晶は、電圧を印加することにより、一軸の位相差を生じ、第１の基板１２および第２の基板１３の外に配置した２枚の偏光板により透過、非透過状態が任意に制御される。これにより、図１６において第１の基板１２のさらに下側に配置したバックライトユニット２８から画素に入射した光は、色材層２４を介して図１６中の上方向に透過し、画素は任意の明るさで点滅することができる。
【０１５３】
以上説明した画素をマトリクス状に配列し、次に説明するマトリクス駆動することにより、各画素を任意の明るさに表示する表示装置を形成することができる。上述したように、マトリクス状に配列される画素のそれぞれは、走査配線１６と信号配線１７によって囲まれている。第１の基板１２上には、複数の走査配線１６と複数の信号配線１７が敷設されて、これらによって区画される領域のそれぞれに画素が対応しており、それぞれの画素はマトリクス状に配列されることとなる。
【０１５４】
本実施例における液晶表示装置では、実施例１の場合と同様に、青色相液晶の周辺がポリマネットワークで囲まれており、ポリマと液晶との界面規制力などの配向規制力が強いため、ポリマがないネマティック液晶を用いたＩＰＳモードよりも同様の電界による配向の変位が小さく、結果として透過率を最大にするための駆動電界は高くなる。また、液晶層２９に封入された液晶組成物の比誘電率については、電圧印加と非印加での液晶配列変化が少ないため、駆動時の比誘電率差が小さい。しかしながら、駆動電圧を下げるために誘電率の値は、ネマチック液晶が封入された一般的なＩＰＳ（Ｉｎ  Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式の液晶表示装置よりも大きくする必要があり、画素電極−共通電極間の画素液晶容量が大幅に増大する。液晶層２９の誘電率異方性は３０以上が望ましく、５０以上がさらに望ましい。
【０１５５】
以上により、青色相液晶を駆動するためには、ＩＰＳ方式の液晶表示装置に比べて、容量を大きくし、電圧を高くする必要がある。特に、黒の輝度を下げ、コントラスト比を高めるためには、非点灯画素の印加電圧を閾値よりも十分に低くする必要がある。そこで、保持時のリーク電流を下げるために容量の大きな蓄積容量（保持容量）を用いると良い。保持容量は画素の一部（すなわち、画素領域の内側）または周辺（すなわち、画素領域を区画する信号配線又は走査配線と重複する部分）に形成される。具体的には、保持容量は隣接する画素の走査配線１６上に形成されるが、画素領域の内側および走査配線１６に跨って形成されるようにしても良い。保持容量は、保持時の電圧変動低減または保持期間中の液晶印加電圧変動低減のために有用である。これらの電圧変動はＴＦＴのリーク電流または液晶容量に比例し、ゲート容量に反比例する。保持容量の値としては、リーク電流を低減できる液晶容量と同等の値以上５倍程度以下が好ましい。後述する他の実施例においては、ＴＦＴを２個配置して電圧分担による低リーク化する構成を提示しており、ＴＦＴを２個配置する場合も蓄積容量は上記の値でよい。書き込み特性については、これまでのＴＦＴ−ＬＣＤにない大容量の画素容量となるので、ＴＦＴのＷ／Ｌの値として、チャネル長Ｌよりもチャネル幅Ｗを大きくすることで駆動が可能になる。
【０１５６】
駆動特性を得るための駆動波形について、図１７を用いて説明する。駆動は走査配線１６に印加した正極性の走査パルスと、信号配線１７に印加した信号波形から構成される。走査配線１６に印加されるパルスのタイミングでＴＦＴがＯＮとなり液晶層２９に電圧が印加される。この液晶層２９に印加される電圧を図１７の液晶印加電圧に図示した。さらに、大容量、高電圧を画素に充放電するために、走査パルス幅のうち一部分は、信号電圧を、表示電圧よりも高いオーバドライブ駆動をしても良い。オーバドライブ駆動について、図１７中の正オーバドライブパルス及び負オーバドライブパルスで示している。こうすることで２倍から５倍の高速書き込みが可能となる。図１７では、液晶印加電圧について、本実施例の場合およびオーバドライブ駆動をした場合の２種類を示した。オーバドライブパルスの幅において正極性を狭くした場合は正極性の書き込みが不足して、必要な駆動電圧を得ることができない。したがって、オーバドライブパルスの幅において正極性を広くすることで、より高い正極性の書き込み補償ができ、高い駆動電圧を得ることができる。
【０１５７】
ＴＦＴによる駆動をすると、液晶層２９に印加される電圧を完全にゼロにする状態とすることが困難になる場合がある。旋光性を示す液晶層２９を有する液晶表示装置の場合、特に、電圧が完全にゼロの場合（電圧無印加時）は、液晶層２９に旋光性が発現するためにコントラスト比が低下するが、液晶層２９に一軸性の位相差を誘起することで、発現する旋光性を低減することができる。よって、ＴＦＴを用いた駆動を実施することにより、液晶層２９が示す旋光角αによるコントラスト比の低下を低減することもできる。
【０１５８】
以上のように、旋光性を示す液晶層２９を有する液晶表示装置において、画素数を増やし高画質を達成し、コントラスト比を高くし、書き込み不足を低減することができる。
【実施例６】
【０１５９】
次に、本発明の液晶表示装置の実施例６について説明する。本実施例では、青色相液晶が封入されて旋光性を示す液晶層２９を有する液晶表示装置において、反射表示を行い、バックライトユニットを不要とする。本実施例の構成は、基本的に実施例１と同様であり、実施例１と同様である点については説明を適宜省略する。実施例１との変更点について、図１９乃至図２０を用いて説明する。
【０１６０】
図１９は本実施例における液晶表示装置の一画素の平面概略図である。図２０は本実施例における液晶表示装置のＳ１−Ｓ２間の断面概略図である。
【０１６１】
第２の基板１３には、液晶層２９に近接する側より平坦化層２５、色材層２４が積層されている。光が反射層６０１で反射されることにより色材層２４を２回通過することを考慮して、反射表示では透過表示用の色材層２４に比較して透過率が高くなるように設計されている。これにより、十分な反射率の反射型カラー表示が可能になる。また、液晶層２９も往復して透過することになるため、単純に、液晶層２９を１回透過する場合と比べると旋光角は２倍に増大する。
【０１６２】
図２０において、第２の基板１３より表示面から遠い第１の基板１２上には、液晶層２９に近接する側に反射層６０１と絶縁膜３３と画素電極１８と共通電極１９とが配置されている。このうち、画素電極１８と共通電極１９とが最も液晶層２９に近接し、ついで絶縁膜３３と反射層６０１の順で積層されている。反射層６０１は、表示面の側から入射した光を、表示面の側に反射する。画素電極１８および共通電極１９はいずれも櫛歯状の平面形状である透明電極であり、ＩＴＯからなる。絶縁膜３３はアクリル樹脂からなる透明な有機膜である。画素電極１８および共通電極１９と反射層６０１の間の絶縁性を確保するため、絶縁膜３３の層厚は約２μｍとしてある。反射層６０１はアルミ膜であり、反射層６０１の表面（具体的には、表示面側の表面）には滑らかな凹が付与されている。これにより、鏡面反射を低減すると共に紙の様な拡散反射を示す。なお、反射層６０１の平面分布は平板平面状であり、図１９のような平面図においてはコンタクトホール周辺を除く全面に分布するため、図１９には反射層６０１を図示していない。また、図１９はマルチドメイン構造を達成するために、画素電極１８や共通電極１９は、９０度折れ曲がった形状をしている。具体的には、画素電極１８および共通電極１９は、櫛歯部分が折れ曲がって複数の方向（具体的には２つの方向）に延伸するように形成され、互いに入れ子状に配置されている。この結果、図１９の上半分と下半分で電界方向を略９０度回転させることができる。
【０１６３】
反射層６０１の凹凸は、その下層にある凹凸形成層６０２によって付与されるが、これは以下のようにして形成される。まず始めに、有機レジストを一面に塗布した後、これを円柱状にパターンニングする。次に、円柱構造を加熱して溶融固化するが、円柱構造は溶融時に自らの表面張力により放物線状の断面形状を有する凸状構造になり、この形状を維持したまま固化する。この上に、更にアクリル樹脂などの有機膜を積層すれば、滑らかな凹凸を有する凹凸形成層６０２が得られる。ここで、円柱構造の分布は蜂の巣状を基本として、これからランダムに位置をずらした分布とした。即ち、蜂の巣状の分布とすれば斜面を密に形成できるが、配置が規則的であることにより反射光に干渉が生じる。干渉が生じると、特定の角度で特定の波長の反射光の強度が強められるため、反射光に虹色が観察される。なお、観察位置等の微妙な変化により虹色の分布が目まぐるしく変化するため好ましくない。本実施例では、円柱構造の位置を蜂の巣状の分布からランダムにずらすことによりその分布の規則性を低減し、干渉の発生を低減している。また、ランダムに凹凸を設けていることにより、液晶層２９で発生する旋光性を補償し合い、全体として旋光性を低減することができる。
【０１６４】
液晶層２９と第２の偏光板１５との間には、四分の一波長板６０３を配置する。四分の一波長板６０３としては、例えば、シクロオレフィンやポリカーボーネートなどが挙げられる。四分の一波長板６０３は、その遅相軸が第２の偏光板１５の吸収軸に対して４５度をなすように配置する。なお、厳密に４５度を満たす必要はなく、四分の一波長板６０３の遅相軸と第２の偏光板１５の吸収軸との成す角が４３度以上４７度以下であればよい。これにより、第２の偏光板１５と四分の一波長板６０３を通過した光は円偏光に変換される。液晶層２９に電圧が無印加である場合には、反射層６０１に到達した光は略円偏光となり、反射層６０１で反射され、再び第２の偏光板１５に到達した際にはその吸収軸に振動方向が略平行な直線偏光になる。ここで光は第２の偏光板１５により吸収され、黒表示が実現される。
【０１６５】
なお、後述する他の実施例で詳しく説明する旋光性低減部材を配置する場合、例えば、旋光性低減部材は四分の一波長板６０３と液晶層２９との間に配置される。液晶層２９、四分の一波長板６０３、旋光性低減部材などのような光学異方性を示す部材の特性は、一般に行列式で表わされる。そのため、旋光性低減部材の作用は、これら光学異方性を示す部材を積層する順番の影響を受ける。液晶層２９および旋光性低減部材の間に光学異方性を示す部材を介在させることなく、液晶層２９および旋光性低減部材を積層する場合、旋光性低減部材は液晶層２９と逆の旋光性とすればよく、旋光性の低減を容易に行える。
【０１６６】
可視波長域のより広い範囲で上記のような偏光状態の変換を実現するには、四分の一波長板６０３を広帯域四分の一波長板とすればよい。広帯域四分の一波長板は二分の一波長板と四分の一波長板との積層体であり、第２の偏光板１５に近接する側より二分の一波長板、四分の一波長板の順で積層されている。二分の一波長板および四分の一波長板の遅相軸は、例えば第２の偏光板１５の吸収軸に対して反時計回りにそれぞれ１５０度、２１０度となるように配置すれば良い。
【０１６７】
画素電極１８と反射層６０１との間に形成される電界の一例ＥＦを図２０中に破線で併記した。画素電極１８と共通電極１９との間には所謂横電界が形成され、これが液晶層２９に位相差を発生させる。電圧印加時には液晶層２９に位相差が発生するため、反射層６０１に到達する光の偏光状態は円偏光ではなくなる。この時、第２の偏光板１５に再入射した際の偏光状態もその吸収軸に振動方向が平行な直線偏光ではなくなる。これにより、光が第２の偏光板１５を透過して、明表示が得られる。
【０１６８】
以上のような構成によって、青色相液晶が封入された液晶層を有する液晶表示装置において、反射表示を行い、バックライトユニットを不要とし、旋光性を低減することができる。
【実施例７】
【０１６９】
次に、本発明の液晶表示装置の実施例７について説明する。本実施例は、青色相液晶が封入されて旋光性を示す液晶層２９を有する液晶表示装置において、反射層と反射電極を兼ねることで反射表示を行い、バックライトユニットを不要とする。これにより、旋光性を低減することができる。
【０１７０】
本実施例の構成は、基本的に実施例１と同様であり、同様である点については説明を適宜省略する。実施例１との変更点について図２１乃至図２２を用いて説明する。図２１は、本実施例における液晶表示装置の一画素の平面概略図である。図２２は、図２１のＳ３−Ｓ４間の断面概略図である。
【０１７１】
反射層６０１は高反射率の金属層であり、導電性である。そのため、実施例６における図２０に示した画素構造以外にも、例えは画素電極１８および共通電極１９の一方を反射層６０１と重畳し、反射層６０１を反射電極としてもよい。図２１、図２２は、このような画素構造の一例である。第１の基板１２の液晶層２９に近接する面には液晶層２９に近接する側よりくし歯状の画素電極１８、絶縁膜３３、反射層６０１および平板状の共通電極１９が積層されている。反射層６０１は共通電極１９に接続され、共通電極１９と同電位になっている。このように、共通電極１９と反射層６０１を連続的に積層して、共通電極１９と反射層６０１とを同電位としているが、共通電極１９（あるいは画素電極１８）を平板状に形成し、その表示面側の反射率を向上させて反射層６０１をかねるようにしてもよい。
【０１７２】
この場合に、絶縁膜３３を介して画素電極１８と反射層６０１との間に形成される電界ＥＦを図２２中に部分的に破線で併記した。画素電極１８と反射層６０１との間には所謂フリンジ電界が形成され、これが液晶層中にも分布して液晶層２９に位相差を発生させる。
【０１７３】
以上のような構成によって、旋光性を示す液晶層２９を用いた液晶表示装置において、反射層６０１が共通電極１９（あるいは画素電極１８）を兼ねることで反射表示を行い、バックライトユニットを不要とし、旋光性を低減することができる。
【実施例８】
【０１７４】
次に、本発明の液晶表示装置の実施例８について説明する。本実施例では、青色相液晶が封入されて、旋光性を示すようになった液晶層２９を有する液晶表示装置において、一つの画素の中に反射表示部と透過表示部とを有することにより、明るい環境下では外光を利用した反射表示を行い、暗い環境ではバックライトユニット２８からの光を利用した透過表示を行う。本実施例の構成は、基本的に実施例１と同様であり、同様である点については説明を適宜省略する。実施例１との変更点について、図２３乃至図２４を用いて説明する。
【０１７５】
図２３は、本実施例における液晶表示装置の一画素の平面概略図である。図２４Ａは、本実施例における液晶表示装置のＳ５−Ｓ６間の断面概略図である。図２４Ｂは、本実施例における液晶表示装置のＳ７−Ｓ８間の断面概略図である。
【０１７６】
図２３に示されているように、一画素内に反射表示部（ＲＤ）と透過表示部（ＴＤ）を形成されており、屈曲部を含む中央部が透過表示部で、その上下が反射表示部である。反射表示部、透過表示部共に電界方向が互いに略９０度異なる部分を含むことになり、反射表示部、透過表示部とも広視野角が得られる。また、反射表示部ＲＤには、櫛歯状に形成される画素電極１８または共通電極１９の、櫛歯部分の付け根部分が形成される。
【０１７７】
第１の基板１２は、液晶層２９に近接する側より共通電極１９と画素電極１８とを有し、共通電極１９および画素電極１８は同層にある。また、反射表示部（ＲＤ）に対応する部分には反射層６０１を有し、反射層６０１の液晶層２９側には、絶縁膜３３を介して共通電極１９と画素電極１８が積層されている。反射層６０１はアルミ膜であり、表面に滑らかな凹凸を付与されている。すなわち、各画素領域では、反射層６０１が配置される領域と、配置されない領域とが存在し、反射層６０１が配置されない領域では、バックライトユニット２８からの光が表示面側に透過する。
【０１７８】
第２の基板１３には、液晶層２９に近接する側より平坦化層２５と色材層２４とが積層されている。透過表示では光が色材層２４を１回通過するのに対し、反射表示では２回通過することを考慮して、反射表示部には色材層２４の一部に空孔部が形成されている。空孔部と色材層２４の存在する部分で加法混色が生じ、反射表示部では色表示が可能で、十分な反射率のカラー表示が可能になる。また、反射表示部および透過表示部において色材層２４の層厚を変えて、反射表示部における色材層２４の膜厚を透過表示部における色材層２４の膜厚よりも小さくしてもよい。具体的には、反射表示部における色材層２４の層厚を透過表示部における色材層２４の層厚の二分の一程度としてもよい。
【０１７９】
透過表示では、光が液晶層２９を１回通過するのに対し、反射表示では２回通過することを考慮して、反射表示部には反射部透明誘電体層８０１が配置される。反射部透明誘電体層８０１は、液晶層２９と、画素電極１９および共通電極１９との間に配置される。反射部透明誘電体層８０１は、図２４Ｂで示すように、画素電極１８および共通電極１９を液晶層２９側から覆うように接して積層され、画素電極１８および共通電極１９は、反射部透明誘電体層８０１に埋設される。反射部透明誘電体層８０１は窒化シリコン膜であり、反射表示部の液晶層２９に印加する電界強度を透過表示部の液晶層２９に印加する電界強度よりも弱くしている。具体的には、反射表示部の液晶層２９に印加する電界強度を、透過表示部の液晶層２９に印加する電界強度のほぼ二分の一にすることが望ましい。窒化シリコン膜の厚さを最適化して、透過表示部の液晶層２９に生じるリタデーションを反射表示部の２倍とすれば、反射表示部と透過表示部の輝度−電圧特性が同一になり、同一の印加電圧において反射表示部の反射率、透過表示部の透過率が最大値を取る。多くの使用環境において反射表示および透過表示を同時に観察するが、反射表示部および透過表示部において輝度−電圧特性が同一であれば、使用環境が変化しても一定の表示が得られる。
【０１８０】
なお、図２３には示していないが、反射層６０１および反射部透明誘電体層８０１の平面分布は同一であり、且つ、これらは反射表示部のみに分布する。これにより、図２３では不図示であるが、同図において、反射層６０１および反射部透明誘電体層８０１は、反射表示部および透過表示部の境界を示す２つの破線の上方及び下方に分布することになる。
【０１８１】
また、第１の基板１２の外側には、第１の基板１２に近接する側より順に第１の四分の一波長板８０２、第１の偏光板１４を積層する。第２の基板１３の外側には、第２の基板１３に近接する側より順に第２の四分の一波長板８０３、第２の偏光板１４を積層する。つまり、第１の偏光板１４および液晶層２９の間に第１の四分の一波長板８０２が配置され、前記第２の偏光板１５および液晶層２９の間に第２の四分の一波長板８０３が配置されることになる。第１の四分の一波長板８０２の遅相軸は第１の偏光板１４の吸収軸に対して４５度をなし、第２の四分の一波長板８０３の遅相軸は第２の偏光板１５の吸収軸に対して４５度をなす。第１の偏光板１４の吸収軸と第２の偏光板１５の吸収軸が直交するように配置しているので、第１の四分の一波長板８０２の遅相軸と第２の四分の一波長板８０３の遅相軸もまた直交する。前記のように、第１の四分の一波長板８０２の遅相軸と第２の四分の一波長板８０３の遅相軸とは直交しているため、少なくとも基板法線方向において両者の光学異方性は補償される。これにより、本実施例の、青色相液晶が封入されて旋光性を示す液晶層２９を有する液晶表示装置において、良好な黒表示を達成することができる。
【０１８２】
以上のような構成によって、明るい環境下では外光を利用した反射表示を行い、暗い環境ではバックライトユニット２８からの光を利用した透過表示を行い、広い環境下で良好な視認性を与え旋光性を低減することができる。
【実施例９】
【０１８３】
次に、本発明の液晶表示装置の実施例９について説明する。本実施例は、青色相液晶画封入されて旋光性を発現する液晶層２９を用いた半透過型液晶表示装置において、一つの画素の中に反射表示部（ＲＤ）と透過表示部（ＴＤ）を有し、反射表示部の電界強度と透過表示部の電界強度よりも小さくする。これにより、広い環境下で良好な視認性を与え旋光性を低減することができる。本実施例の構成は、基本的に実施例１と同様であるため、同様である点については説明を適宜省略するものとする。実施例１との変更点について、図２５乃至図２６を用いて説明する。
【０１８４】
図２５は、本実施例における液晶表示装置の一画素の平面概略図である。図２６Ａは、本実施例における液晶表示装置の図２５のＳ９−Ｓ１０間の断面概略図である。図２６Ｂは、本実施例における液晶表示装置の図２５のＳ１１−Ｓ１２間の断面概略図である。
【０１８５】
本実施例の液晶表示装置の一画素の断面を図２６Ａおよび図２６Ｂに示す。本実施例では、反射表示部の液晶層に印加する電界強度を透過表示部よりも低減するために、液晶層２９に印加される電界強度は共通電極１９と画素電極１８と間の間隙の長さに反比例することを利用して、共通電極１９と画素電極１８との間の間隙の幅を反射表示部においてより広く設定した。つまり、反射表示部におけるくし歯構造の繰り返しピッチを透過表示部のくし歯構造の繰り返しピッチよりも大きくしている。図２６Ａおよび図２６Ｂはそれぞれ反射表示部と透過表示部の断面図である。反射表示部の断面図である図２６Ｂでは、２つの共通電極１９と画素電極１８とが配列しているのに対し、透過表示部の断面図である図２６Ａでは、同一の画素幅でありながら４つの共通電極１９と画素電極１８とが配列している。
【０１８６】
共通電極１９および画素電極１８の平面構造として、図２５に示したような枝分かれ構造を形成したことにより、反射表示部における電極の繰り返し周期（ピッチ）を透過表示部における電極の繰り返し周期（ピッチ）の１．８倍以上２．２倍以下とし、かつ、透過表示部における電極の配列数を反射表示部の２倍とした。枝分かれ構造は、図２５で示すように、反射表示部と透過表示部との境界部に形成した（境界となる位置に跨って枝分かれする）。これにより、反射部透明誘電体層８０１を除いて製造工程を簡略化しながら、反射表示部の液晶層２９に印加する電界強度を透過表示部よりも低減することができる。透過表示部における電極の繰り返し周期を反射表示部における電極の繰り返し周期の２倍とすることにより、より反射表示部の液晶層２９に印加する電界強度を透過表示部よりも低減することができる。
【０１８７】
以上の構成によって、広い環境下で良好な視認性を与え旋光性を低減することができる。
【実施例１０】
【０１８８】
次に、本発明の液晶表示装置の実施例１０について説明する。本実施例では、青色相液晶が封入されて旋光性を示す液晶層２９を有する半透過型液晶表示装置において、一つの画素の中に反射表示部と透過表示部を有し、反射表示部にのみ内蔵位相差板を有する。これにより、透過画質を保ちながら、広い環境下で良好な視認性を与え旋光性を低減することができる。本実施例の構成は、基本的に実施例１と同様であるため、同様となる部分については説明を適宜省略する。実施例１との変更点について、図２７を用いて説明する。
【０１８９】
本実施例における液晶表示装置の一画素の平面概略図は、実施例８における図２３と同様になる。そして、図２７Ａは、本実施例における液晶表示装置の概略断面図であって、図２３におけるＳ５−Ｓ６間の概略断面を示している。図２７Ｂは、本実施例における液晶表示装置の概略断面図であって、図２３におけるＳ７−Ｓ８間の概略断面を示している。
【０１９０】
図２７Ａは透過表示部（ＴＤ）を示しており、実施例８において図２４Ａに示したものと同様となる。一方、図２７Ｂは反射表示部（ＲＤ）を示している。本実施例では、内蔵四分の一波長板８０４を第２の基板１３の液晶層２９に近接する側に形成し、内蔵四分の一波長板８０４は、反射表示部に対応する部分のみに形成した。また、第１の基板１２の外側には第１の偏光板１４を、第２の基板１３の外側には第２の偏光板１５を配置した。
【０１９１】
内蔵四分の一波長板８０４は以下のようにして作製した。まず、平坦化層２５上に配向膜を塗布し、その上に光重合性の低分子液晶を塗布する。これをパターン露光して、反射表示部に相当する部分にのみ紫外線を照射すれば、反射表示部に相当する部分においてのみ光重合反応が生じる。その後、有機溶剤等で洗浄すれば、透過表示部上に残存している未反応の低分子液晶が除去される。このようにして反射表示部にのみ内蔵四分の一波長板８０４が形成される。
【０１９２】
本実施例の液晶表示装置の透過表示部に着目すれば、四分の一波長板は積層されない。本来、四分の一波長板は反射表示部のみに必要であり、透過表示部には不要である。四分の一波長板を内蔵四分の一波長板８０４として、反射表示部に相当する部分にのみ配置したことにより、本実施例の半透過型液晶表示装置では、透過型液晶表示装置と同等の画質の透過表示が得られる。
【０１９３】
以上のような構成よって、青色相液晶が封入されて旋光性を示す液晶層２９を有する液晶表示装置において、透過画質を保ちながら、広い環境下で良好な視認性を与え旋光性を低減することができる。
【実施例１１】
【０１９４】
次に、本発明の液晶表示装置の実施例１１について説明する。本実施例では、青色相液晶が封入されて旋光性を示すようになった液晶層２９を有する半透過型液晶表示装置において、一つの画素の中に反射表示部と透過表示部を有する。本実施例の構成は、基本的に実施例１と同様であるため、実施例１と同様になる点については説明を適宜省略する。実施例１との変更点については、図２８乃至図３０を用いて説明する。
【０１９５】
本実施例の半透過型液晶表示装置では、第１の基板１２と第１の偏光板１４の間に第１の四分の一波長板８０２を、第２の基板１３と第２の偏光板１５の間に第２の四分の一波長板８０３を配置しており、法線方向では両者の遅相軸は直交しているので、これらの光学異方性は相殺される。しかし、斜め方向から観察した場合には、第１の四分の一波長板８０２の遅相軸と第２の四分の一波長板８０３の遅相軸とは直交しなくなる。また、これらのリタデーションも四分の一波長からずれる。そのため、第１の四分の一波長板８０２の光学異方性と第２の四分の一波長板８０３の光学異方性とは斜め方向では相殺されなくなり、黒表示の透過率が増大してコントラスト比が低下する。
【０１９６】
そこで、本実施例では第１の四分の一波長板８０２の光学特性と第２の四分の一波長板８０３の光学特性を向上させ、コントラスト比の低下を抑制した。具体的には、第１の四分の一波長板８０２および第２の四分の一波長板８０３を、一軸延伸で比較的容易に実現される一軸性ではなく、二軸性とした。
【０１９７】
斜め方向における第１の四分の一波長板８０２の遅相軸と第２の四分の一波長板８０３の遅相軸とのずれを抑制するには、例えば、第１の四分の一波長板８０２のＮｚ係数および第２の四分の一波長板８０３のＮｚ係数を０．４以上０．６以下とすればよい。第１の四分の一波長板８０２のＮｚ係数および第２の四分の一波長板８０３のＮｚ係数を０．５とすれば、斜め方向における遅相軸のずれはさらに抑制される。以下、Ｎｚ係数を０．５と記載している場合の光学系について、Ｎｚ係数を０．４以上０．６以下とした場合が許容される。ここで、Ｎｚ係数は非特許文献４に基づき、次式（３）で定義される。
【０１９８】
【数３】
2011197589.tif 000008
【０１９９】
ここで、ｎｚ、ｎｓ、ｎｆはそれぞれ、層厚方向の屈折率、層内の遅相軸方向における屈折率、層内の進相軸方向における屈折率である。一軸延伸で比較的容易に実現される位相板の場合、Ｎｚ係数は１．０である。また、Ｎｚ係数が０．０の場合も光学的には一軸性である。Ｎｚ係数がこれ以外の値の場合が二軸性である。
【０２００】
光学異方性媒体の遅相軸角度とリタデーションの角度依存性は、ラグランジュの未定乗数法で求めることができ、例えば、非特許文献５に記載されている。非特許文献５を参照して、光学異方性媒体のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の屈折率をｎｘ、ｎｙ、ｎｚとすると、その方位角θ、極角ψにおける遅相軸の屈折率ｎｓ、進相軸の屈折率ｎｆは次式（４）で表される。
【０２０１】
【数４】
2011197589.tif 000009
また、遅相軸の向き（ｋｓｘ、ｋｓｙ、ｋｓｚ）は次式（５）で表される。
【０２０２】
【数５】
2011197589.tif 000010
【０２０３】
ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の屈折率がｎｘ、ｎｙ、ｎｚである屈折率楕円体を考えると、（ｋｓｘ、ｋｓｙ、ｋｓｚ）は、図２８に示したように屈折率楕円体の中心を含み、方位角θ、極角ψに垂直な断面内にある。この時、断面は常に楕円形であり、（ｋｓｘ、ｋｓｙ、ｋｓｚ）は楕円の長軸の長さに相当する。
【０２０４】
以上を用いれば、極角方向から観察した際の遅相軸方位角を計算することが可能になる。これ以降、極角方向から観察した際の遅相軸方位角を図２８に示したように水平方向を０度として反時計回りに表すことにする。Ｎｚ係数が１．０、０．５、０．０の場合に極角方向から観察した際の遅相軸方位角を計算した例を図２９に示す。図２９中の縦軸の数字は法線方向から観察した際の遅相軸方位角である。図２９Ｂより明らかなように、Ｎｚ係数が０．５の場合には、極角方向から観察した際の遅相軸方位角は極角に依存せずほぼ一定になる。これより、第一の四分の一波長板８０２のＮｚ係数および第二の四分の一波長板８０３のＮｚ係数を０．５とすれば、両者の遅相軸方位角のなす角は視角によらず９０度になることが導かれる。したがって、第一の四分の一波長板８０２のＮｚ係数および第二の四分の一波長板８０３のＮｚ係数を０．４以上０．６以下とするのが好適である。
【０２０５】
第１の四分の一波長板８０２のＮｚ係数および第２の四分の一波長板８０３のＮｚ係数を０．５とした際の黒表示視角特性を計算した例を図３０に示す。ここで、第１の偏光板１４の吸収軸方位角および第２の偏光板１５の吸収軸方位角をそれぞれ４５度、１３５度としている。また、第１の四分の一波長板８０２の遅相軸方位角および第２の四分の一波長板８０３の遅相軸方位角をそれぞれ０度、９０度としている。また、このような構成において方位角９０度を周期とするため、方位角０度から９０度の範囲内における黒表示視角特性を１５度おきに示してある。比較として、第１の四分の一波長板８０２のＮｚ係数および第２の四分の一波長板８０３のＮｚ係数を１．０とした際の黒表示視角特性を計算した例を図３０Ｂに示す。図３０Ａと図３０Ｂとを比較して明らかなように、第１の四分の一波長板８０２のＮｚ係数および第２の四分の一波長板８０３のＮｚ係数を０．５とした場合の方が、極角を増大した際の透過率の増大が抑制されている。これは、第１の四分の一波長板８０２のＮｚ係数および第２の四分の一波長板８０３のＮｚ係数を１．０とした場合には両者の遅相軸は視角方向で直交しないのに対し、Ｎｚ係数を０．５とした場合には視角方向においても直交することによる。以上のようにして、黒表示における視角方向での透過率増大を抑制し、視角方向でのコントラスト比低下を抑制できた。
【０２０６】
以上のような構成によって、青色相液晶が封入されて旋光性を示す液晶層２９を有する液晶表示装置において、視野角を改善し旋光性を低減することができる。
【実施例１２】
【０２０７】
次に、本発明の液晶表示装置の実施例１２について説明する。本実施例では、青色相液晶を用いた半透過型液晶表示装置において、一つの画素の中に反射表示部と透過表示部を有する。これにより、視野角を改善し旋光性を低減することができる。本実施例の構成は、基本的に実施例１と同様であり、実施例１と同様の部分については説明を適宜省略する。実施例１との変更点について、図３１を用いて説明する。
【０２０８】
本実施例では、視角方向でのコントラスト比の低下を抑制する他の方法を実施した。第１の四分の一波長板８０２のＮｚ係数および第２の四分の一波長板のＮｚ係数について、一方は１．０、他方は０．０とした。Ｎｚ係数が１．０と０．０の四分の一波長板を組合せると、両者の遅相軸は何れの視角方向でも直交する。図２９Ａ、図２９Ｃでは法線方向から見た遅相軸を同一として遅相軸方位角を計算しているが、Ｎｚ係数が１．０と０．０の四分の一波長板の組合せにおいて両者の遅相軸が法線方向において直交するものとして計算した例を図３１に示す。図３１において、Ｎｚ係数が１．０の四分の一波長板の遅相軸方位角は極角の増大と共に１８０度すなわち０度に近づき、Ｎｚ係数が０．０の四分の一波長板の遅相軸方位角は極角の増大と共に９０度に近づく。なお、図３１において両者は常に平行に変化している。
【０２０９】
このことは、ネガティブＣプレートおよびポジティブＣプレートの組合せとの類推から理解することができる。ネガティブＣプレートおよびポジティブＣプレートは一軸性であり、その光軸は層厚方向にある。これらの屈折率楕円体を図３２に示す。ネガティブＣプレートはその定義の通り光軸方向の屈折率がその垂直方向よりも小さく、ポジティブＣプレートは光軸方向の屈折率がその垂直方向よりも大きい。また、破線で示した層平面による断面は円である。これらの屈折率楕円体の任意の視角方向における断面を図３３に示す。図３３において、ＶＳは任意の視角方向における屈折率楕円体の切断面であり、視角方向に対して垂直で克つ屈折率楕円体の中心を通る面である。また、この切断面による屈折率楕円体の断面を破線で記してある。ネガティブＣプレートとポジティブＣプレートにおいて、断面となる楕円体の長軸ｎｓ’の方向は、それぞれ常に水平方向と垂直方向になる。以上より、ネガティブＣプレートおよびポジティブＣプレートの組合せにおいて、何れの視角方向でも遅相軸が直交する。
【０２１０】
Ｎｚ係数が１．０および０．０の四分の一波長板の組合せの屈折率楕円体を図３４に示す。Ｎｚ係数が０．０の四分の一波長板の屈折率楕円体の形状は、図３２に示したネガティブＣプレートの形状に等しく、相違点は光軸が面内方向にある点のみである。また、Ｎｚ係数が１．０の四分の一波長板の屈折率楕円体の形状は図３２に示したポジティブＣプレートの形状に等しく、相違点は光軸が面内方向にある点のみである。Ｎｚ係数が１．０および０．０の四分の一波長板の組合せにおいても、層厚方向から見て光軸が直交するように配置すれば、図３４に示したように光軸が互いに平行になる。本実施例の液晶表示装置の第１の四分の一波長板８０２および第２の四分の一波長板８０３はこの条件を満足する。従って、本実施例の液晶表示装置の第１の四分の一波長板８０２および第２の四分の一波長板８０３のように、一方のＮｚ係数を１．０とし、他方のＮｚ係数を０．０とすれば、両者の遅相軸は何れの視角方向においても直交させることができる。なお、一方のＮｚ係数を０．９以上１．１以下とし、他方のＮｚ係数を−０．１以上０．１以下としても、両者の遅相軸は何れの視角方向においても同様の効果が得られる。
【０２１１】
第１の四分の一波長板８０２のＮｚ係数および第２の四分の一波長板のＮｚ係数を一方は１．０、他方は０．０とした際の黒表示視角特性を計算した例を図３５に示す。図３５と図３０Ｂとを比較して明らかなように、第１の四分の一波長板８０２のＮｚ係数第２の四分の一波長板８０３のＮｚ係数を一方は１．０、他方は０．０とした方が、極角を増大した際の透過率の増大が抑制されている。以上のようにして、黒表示における視角方向での透過率増大を抑制し、視角方向でのコントラスト比低下を抑制できる。
【０２１２】
以上の構成によって、青色相液晶が封入されて旋光性を示す液晶層２９を有する液晶表示装置において、視野角を改善し旋光性を低減することができる。
【実施例１３】
【０２１３】
次に、本発明の液晶表示装置の実施例１３について説明する。本実施例では、青色相液晶が封入されて旋光性を示す液晶層２９を有する液晶表示装置において、さらに、視角補償位相差板を有する。これにより、黒表示時の視角方向での透過率増大を低減できる。本実施例の構成は、基本的に実施例１と同様であり、実施例１と同様である部分については説明を適宜省略する。実施例１との変更点について、図３６乃至図３８を用いて説明する。
【０２１４】
本実施例において、黒表示における視角方向での透過率増大を低減するため、位相板を新たに追加した。このような目的で新たに追加する位相板を、これ以降、視角補償位相板と呼ぶことにする。視角補償位相板として、例えば、シクロオレフィンやポリカーボーネートなどが挙げられる。視角補償位相板は、第１の偏光板１４と液晶層２９との間、または第２の偏光板１５と液晶層２９との間に配置する。視角補償位相板を第１の偏光板１４と液晶層２９との間および第２の偏光板１５と液晶層２９との間の双方に配置してもよい。視角補償位相板を二枚用いる場合は、一方の視角補償位相板のＮｚ係数を０．２５、他方の視角補償位相板のＮｚ係数を０．７５とすればよい。黒表示における視角方向での透過率増大は、非特許文献６に記載しているように、第１の偏光板１４の吸収軸と第２の偏光板１５の吸収軸とが視角方向で直交しなくなることによる。図３６はこのことを示した図であり、本発明の液晶表示装置より第１の偏光板１４および第２の偏光板１５のみを抜き出して記載している。第１の偏光板１４の吸収軸（ａ１）と第２の偏光板１５の吸収軸（ａ２）を図３６Ａに示したように法線方向において直交するように配置したとしても、図３６Ｂに示したように視角方向では見かけ上直交しなくなる。
【０２１５】
これを低減するには、非特許文献６にあるように視角補償位相板を近接する偏光板の透過軸に対し遅相軸が平行または直交するように配置し、視角補償位相板のΔｎｄとＮｚ係数をそれぞれ二分の一波長と０．５とすればよい。また当該視角補償位相板のＮｚ係数は、０．４以上０．６以下としてもよい。視角補償位相板の作用は、ポアンカレ球表示を用いて表すことができる。図３７は図３６をＳ１、Ｓ３平面に投影したポアンカレ球である。図３７Ａおよび図３７Ｂはそれぞれ図３６Ａおよび図３６Ｂに対応する。図３７におけるｐｔ１、ｐａ２はそれぞれ第１の偏光板１４の透過成分と第２の偏光板１５の吸収成分に相当する直線偏光の偏光状態を表す。図３７Ａは法線方向における偏光状態を表しており、両者の位置はポアンカレ球上で一致している。図３７Ｂは視角方向における偏光状態を表しており、ｐｔ１とｐａ２とはポアンカレ球上で一致していない。図３７Ｂ中の矢印は視角補償位相板の作用を示している。視角補償位相板は、第１の偏光板１４側から進行したバックライトユニット２８からの光を、第２の偏光板１５に入射する前に第２の偏光板１５の吸収成分に一致するように変換する。なお、ポアンカレ球表示については、非特許文献８などの書籍を参照されたい。
【０２１６】
非特許文献６に記載の内容では、液晶層がネマティック液晶である場合を想定している。ネマティック液晶をホモジニアス配向とした場合、その配向方向に対して吸収軸が平行若しくは直交するように第１の偏光板１４および第２の偏光板１５を配置する。これにより、法線方向においてネマティック液晶の光学異方性を消去できるが、視角方向ではその光学異方性が表れる。その効果は図３６Ｂおよび図３７Ｂに示した偏光板の効果に重畳するため、より複雑な光学補償が必要になる。本実施例では、青色相液晶が封入されて、旋光性を示す液晶層２９を有する液晶表示装置であるため、液晶の配向方向は考慮する必要がない。さらに、視角補償位相差板のΔｎｄとＮｚ係数を最適化することにより、基板法線方向の旋光性を低減でき、さらにコントラスト比を高くすることができる。
【０２１７】
第１の偏光板１４と液晶層２９との間に視角補償位相板を配置した場合の黒表示視角特性を計算した例を図３８Ａに示す。比較のため視角補償位相板を用いない場合について計算した例を図３８Ｂに示しているが、図３８Ａの縦軸のスケールは図３８Ｂの十分の一である。なお、図３８Ａでは各プロットに対応する方位角を示していないが、何れの方位角においても図３８Ｂより低い透過率が得られているのは明らかである。このように、視角補償位相板を用いることにより、極角を増大した際の透過率の増大が抑制されている。以上のようにして、黒表示における視角方向での透過率増大を抑制し、視角方向でのコントラスト比低下を抑制できる。
【０２１８】
以上のような構成によって、青色相液晶が封入されて、旋光性を示す液晶層２９を有する液晶表示装置において、黒表示時の視角方向での透過率増大を低減できる。
【実施例１４】
【０２１９】
次に、本発明の液晶表示装置の実施例１４について説明する。本実施例では、青色相液晶が封入されて旋光性を示す液晶層２９を有する液晶表示装置において、ＴＦＴのチャネル幅Ｗがチャネル長Ｌの１０倍以上となり、駆動能力が高いＴＦＴを、画素の信号配線１７沿いに縦方向（画素の長辺方向）に配置する。これにより、開口率の低減を抑制することができる。本実施例の構成は、基本的に実施例１と同様であり、同様となる部分についての説明は適宜省略するものとする。実施例１との変更点については、図３９から図４０を用いて説明する。
【０２２０】
図３９は、本実施例における液晶セルの一画素の平面概略図である。図４０は、本実施例におけるＴＦＴと共通電極を走査配線に重ねて配置した箇所の断面概略図であり、図３９におけるＡ−Ａ’の断面概略図である。図４１は、本実施例における１画素の等価回路を表した概略図である。
【０２２１】
図３９に示す画素構成について説明する。本画素においてはチャネル幅Ｗがチャネル長Ｌの１０倍以上の駆動能力が高いＴＦＴ８０６を、画素の信号配線１７（図４０ではドレイン電極）沿いに縦方向に配置した。こうすることで、開口率の低下を抑制しつつ高い駆動能力のＴＦＴを配置でき、高電圧、大容量となる画素に高速に充放電することができる。駆動電圧の低減およびリーク電流の低減の両立が青色相液晶をＴＦＴ駆動するため重要である。本実施例では、画素電極１８の幅または隙間のいずれか一方が３μｍ以下にするのが望ましい。また、チャネル幅Ｗが２０μｍ以上であればよいが、より具体的には、画素短辺（走査配線１６方向の長さ）の５０％以上であれば好ましく、画素短辺の長さ以上であればより好ましい。チャネル幅Ｗは、画素長辺の５０％以上の長さとなるのがさらに好適である。また、オーバドライブを組み合わせても良い。なお、図３９のような縦配置のＴＦＴ８０６に、横方向（画素の短辺方向）に配置された横配置の蓄積容量８０７を併用することで、更に開口率低減を抑えて容量の大きい保持容量が形成でき、保持特性も改善できる。蓄積容量８０７は、図３９で示すように走査配線１６に沿って、走査配線１６に重複して配置される。
【０２２２】
また、本実施例では、ＴＦＴ８０６および共通電極１９を走査配線１６上に重ねて形成している。図４０は、この部分の断面構造の様子を概略的に示す図である。図４０の左から順に、縦配置のＴＦＴ８０６のドレイン電極（信号配線１７）、ソース電極（画素電極１８）、共通電極１９の一部分が走査配線１６上に配置され、その右に共通電極１９が配置されている。こうすることで、信号配線１７および走査配線１６からの容量結合または電気力線による画素電極１８周辺電位の影響を低減でき、例えば４０Ｖを超える高い走査電圧や信号電圧を印加しても画素領域内の液晶に印加する電界変動を抑制し、画素領域内の均一な表示ができる。また、図３９で示すように、島状シリコン５０１に乗り上げるように形成されたソース電極は、画素電極１８の他の櫛歯部分と平行に形成される。そして、当該ソース電極は、共通電極１９の櫛歯部分と隣接して平行に形成される。
【０２２３】
以上のような構成によって、青色相液晶が封入されて旋光性を示す液晶層２９を有する液晶表示装置において、開口率の低下を抑制しつつ高い駆動能力のＴＦＴを配置できる。
【０２２４】
なお、図４１には、画素内のＴＦＴ回路の構成例であり、実施例１４とは別の回路構成を示す図である。図４１で示すように、画素内のＴＦＴが２個直列に接続されており、信号配線１７に印加される電圧（信号電圧）および画素電極１８の差電圧を２個のＴＦＴで分担して駆動でき、ソースドレイン電圧は１ＴＦＴあたりでは差電圧が半分となる。これにより、リーク電流を低減することができ、蓄積容量、画素電極１８の電位の走査パルス非印加時の保持期間の変動を大幅に低減できる。さらに、信号電圧と画素電極１８の差電圧とが、例えば４０Ｖを超える場合でも点灯画素時の高い透過率、非点灯時の低い黒輝度状態を得て、コントラスト比を高くすることができる。
【実施例１５】
【０２２５】
次に、本発明の液晶表示装置の実施例１５について説明する。本実施例では、青色相液晶が封入されて旋光性を示す液晶層２９を有する液晶表示装置において、ＴＦＴを画素内に２個以上配置する。これにより、リーク電流を低減し、コントラスト比を高くすることができる。本実施例の構成は、基本的に実施例１と同様であるため、実施例１と同様となる部分の説明は適宜省略するものとする。実施例１との変更点について、図４２から図４５を用いて説明する。
【０２２６】
図４２は、本実施例における１画素の等価回路を表した概略図である。図４３は、本実施例における液晶セルの一画素の平面概略図である。図４４は、図４３のＡ−Ａ’およびＢ―Ｂ’における概略断面図である。また、図４５は、本実施例における走査配線、信号配線、液晶印加電圧の波形例を示した概略図である。
【０２２７】
図４２において、１つの画素は、１本の走査配線１６と、第１の信号配線１７ａおよび第２の信号配線１７ｂの２本の信号配線と、２組の櫛歯状の第１の画素電極１８ａおよび第２の画素電極１８ｂと、２個のＴＦＴである第１のＴＦＴ２０ａおよび第２のＴＦＴ２０ｂと、第１の蓄積容量２１ａおよび第２の蓄積容量２１ｂの２個の容量とから構成される。図４２では、説明のため前段画素に属する走査配線を書き加えた。また、本実施例では、第１の画素電極１８ａが第１の電極であり、第２の画素電極１８ｂが第２の電極に対応するものとする。
【０２２８】
画素の接続構成について説明する。第１の信号配線１７ａと第１の画素電極１８ａにはｎ−ｃｈ型の第１のＴＦＴ２０ａのドレイン、ソース端子がそれぞれ接続されており、第１のＴＦＴ２０ａのゲート端子は走査配線１６に接続されている。また、第１の蓄積容量２１ａの端子の片側は第１の画素電極１８ａ、他の端子は走査配線１６に接続されている。図示した通り、第２の信号配線１７ｂ、第２の画素電極１８ｂ、第２のＴＦＴ２０ｂ、第２の蓄積容量２１ｂも同様に接続されている。第１の画素電極１８ａおよび第２の画素電極１８ｂは互いに入れ子状に配置され、液晶層２９に封入された液晶を駆動する。
【０２２９】
次に、この画素の平面配置について図４３を用いて説明する。なお、本実施例の画素の形成工程は実施例５と略同じであるが、本構成ではコンタクトホール形成工程が不要で、実施例５において必要であった共通電極１９および走査配線１６との層間接続が不要であり、プロセスが容易になる。画素の層構造は、基板から、ＴＦＴアンダーコート層２２、走査配線１６、層間絶縁膜３４、島状シリコン５０１、第１の信号配線１７ａと第２の信号配線１７ｂと第１の画素電極１８ａと第２の画素電極１８ｂ、の順で積層されている。２つの画素電極はＩＴＯからなり、第１の信号配線１７ａおよび第２の信号配線１７ｂと同層に形成され、積層部分では第１の信号配線１７ａおよび第２の信号配線１７ｂと相互同通されている。図中では、横方向に配置された走査配線１６と２本の第１の信号配線１７ａおよび第２の信号配線１７ｂとが直交するように配置され、１画素領域を構成している。各々の信号配線の画素内側に、縦配置にて第１のＴＦＴ２０ａ及び第２のＴＦＴ２０ｂが配置されている。第１のＴＦＴ２０ａのソース端子は、第１の画素電極１８ａで形成されており、さらに第１の画素電極１８ａの各櫛歯に接続されている。第１の画素電極１８ａの角櫛歯部分の上端は走査配線１６と重複されており、重複部分が第１の蓄積容量２１ａを形成している。また、図４４Ａで示すように、第１のＴＦＴ２０ａの右端部では、第１の画素電極１８ａの左端の１本と、走査配線１６から図面上方向に伸びているＴＦＴのゲート電極部分に重なっている。この部分は走査配線１６の電界遮蔽部となり、走査配線１６に印加する電位及びパルスによる第１の画素電極１８ａ周辺の電界分布への影響を低減し、第１のＴＦＴ２０ａの右端部付近の輝度変動を抑制し、画素内部での輝度均一性を向上できる。同様に、第２のＴＦＴ２０ｂのソース端子は第２の画素電極１８ｂで形成されており、図面上方向に配線が延長され、さらに走査配線１６上を図中左方向に延長している。第２の画素電極１８ｂの櫛歯部分の付け根は、走査配線１６部分と重複されており、その重複部分が第２の蓄積容量２１ｂを形成している。また、第２のＴＦＴ２０ｂのソース電極左端部には第２の画素電極１８ｂの右端の１本と、走査配線１６から図面上方向に伸びているＴＦＴのゲート電極部分に重なっている。この部分は走査配線１６の電界遮蔽部となり、走査配線１６に印加する電位及びパルスによる第２の画素電極１８ｂ周辺の電界分布への影響を低減し、第２のＴＦＴ２０ｂの左端部付近の輝度変動を抑制し、画素内部での輝度均一性を向上できる。
【０２３０】
なお、図４３では上下左右の隣接画素の一部が記載されている。こうした構成において、第１の画素電極１８ａと第２の画素電極１８ｂとの間には液晶やガラス基板を誘電体とする画素電極１８の容量が形成されている。
【０２３１】
次に、この実施例の画素の駆動波形について図４５を用いて説明する。本実施例の駆動は線順次駆動によるマトリクス駆動を用いており、走査配線１６には選択パルスとして正極性の操作パルスが印加される。第１の信号配線１７ａおよび第２の信号配線１７ｂには、図示のように振幅の中央電圧として基準電圧Ｖｃを中心として振幅が概ね同じで、互いに極性が反転した信号電圧が印加されている。一方が正極性（＋極性）の場合には他方は負極性（−極性）が印加される。この信号電圧を第１のＴＦＴ２０ａのゲート端子および第２のＴＦＴ２０ｂのゲート端子に走査配線１６から走査パルスを印加し、２個のＴＦＴを同時にオン状態とする。これにより、第１の信号配線１７ａの電圧および第２の信号配線１７ｂの電圧は同じタイミングで第１の画素電極１８ａおよび第２の画素電極１８ｂに通電され、画素電極１８の容量、第１の蓄積容量２１ａおよび第２の蓄積容量２１ｂを充電する。この蓄積容量により保持時のリーク電流による電圧変動を低減できる。また、画素電極１８ごとに独立した蓄積容量とすることで、正負の極性各々で等量の保持ができ、駆動電圧の振幅中央で変動がなく、フリッカによる画質不良を防止できる。この際、第１の画素電極１８ａと第２の画素電極１８ｂとの電圧差が液晶に印加される。このとき、第１の信号配線１７ａおよび第２の信号配線１７ｂには互いに逆極性で概ね同じ振幅の電圧が印加されるため、液晶駆動電圧は第１の信号配線１７ａおよび第２の信号配線１７ｂに印加する電圧の約２倍の電圧となる。したがって、必要な液晶駆動電圧に対し、信号配線に印加する電圧が１／２で済むため、前述の実施例に対して配線の層間絶縁耐圧が低くてすむ。また、信号配線を駆動する外部駆動回路の出力電圧の振幅も同様に１／２ですみ、駆動回路の耐圧や電源電圧が低くてすむ。さらに、第１のＴＦＴ２０ａと第２のＴＦＴ２０ｂとのソースドレイン間の最大電圧振幅について、前述の実施例では液晶駆動電圧振幅と同じだけの電圧が印加されるのに対し、本実施例の構成では、液晶駆動電圧の振幅の１／２の電圧範囲ですむ。このため、ＴＦＴのソースドレイン電圧を低減することができるので、ＴＦＴの耐圧が低くてすむ。また、ＴＦＴのソースドレイン間のリーク電流も最大電圧が１／２で済むことから、保持期間中の液晶印加電圧の変動が約１／１０と、大幅に低減できる。したがって、走査線電圧が低く、ＴＦＴがオフしている期間の、リーク電流による液晶印加電圧の変動を著しく低減することができる。また、信号配線に印加する電圧と画素電極１８の電圧との差異が減り、印加電圧が精度よく画素に保持されるので、精度階調表示を高くすることができ、画質不良を低減することができる。
【０２３２】
なお、本実施例ではアモルファスシリコンを用いた逆スタガ型ＴＦＴについて記載しているが、ポリシリコンＴＦＴ，コプレーナ型ＴＦＴでも本実施例と同様の効果が得られる。また、ｐｃｈＴＦＴでも良く、その場合は、走査配線の走査パルスの極性を負極性とすれば良い。また、画素構造においては、画素電極１８の材料によらない。また、画素電極１８の形状においても、電極間に液晶容量が形成されていればよく、第１の画素電極１８ａまたは第２の画素電極１８ｂの一方が櫛歯であって他方が平面電極であってもよいし、メッシュ状電極であってもよい。
【実施例１６】
【０２３３】
次に、本発明の液晶表示装置の実施例１６について説明する。本実施例では、青色相液晶が封入されて旋光性を示す液晶層２９を有する液晶表示装置において、液晶層２９とは逆の旋光性を示す部材を配置する。これにより、液晶層２９で電圧無印加時に発現する旋光性の影響を低減させ、コントラスト比を向上させることができる。本実施例の構成は、基本的に実施例１と同様であるため、実施例１と同様となる部分については説明を省略する。実施例１との変更点について、以下で説明する。
【０２３４】
青色相液晶が封入された液晶層２９は、旋光性を発現することを図９Ａにて説明した。この旋光性には方向があり、実施例１で使用した材料では負の旋光性を有していた。この旋光角の符号は使用する材料に依存し、特にカイラル剤が持つ旋光性の向きに依存する。
【０２３５】
本実施例では、青色相液晶が封入された液晶層２９の旋光性と、逆方向の旋光性を持つ旋光性低減部材によって液晶層２９の旋光性を補償し、コントラスト比を向上できる。旋光性低減部材は青色相液晶が封入された液晶層２９の旋光性と、逆方向の旋光性を持っていれば良い。旋光性低減部材としては、不斉炭素や不斉軸などを分子構造中に有する有機分子、例えば、アミノ酸、糖、アミノ酸や糖の誘導体、ＴＮ液晶などで用いられるカイラル剤、または金属錯体のような無機化合物を含んで構成されてよい。実施例１における液晶層２９は負の旋光性を有するので、例えば、正の旋光性を有する図４６に記載の材料によって旋光性低減部材を構成することで、コントラスト比を向上できる。ここで示した化合物以外では、例えば、特許文献２、特許文献３、または非特許文献２に記載されているカイラル剤の構造であっても、液晶層２９が有する旋光性と逆の旋光性を発現する材料であればコントラスト比を向上できる。また、例えば、繰り返し単位中に不斉中心を有し、繰り返し単位自体が旋光性を示す有機高分子を透明な基材の中に分散して旋光補償層を形成してもよい。あるいはまた、このような有機高分子を基材として旋光補償層を形成してもよい。繰り返し単位自体が旋光性を示す有機高分子は、非特許文献７に記載されているように、例えばメタクリル酸エステルを不斉重合することによって得られる。旋光性低減部材としては、第１の偏光板１４と第２の偏光板１５の間であればどこに配置しても良い。厳密には、旋光性低減部材は、第１の偏光板１４における偏光層と、第２の偏光板１５における偏光層との間であれば、どこに配置してもよい。
【０２３６】
旋光性低減部材は、単体の部材として存在してもコントラスト比を向上できるが、第１の偏光板１４および第２の偏光板１５の間に存在する他の機能を有する部材に、旋光性を低減させる材料が添加または塗布されることによって構成されても同様な効果を得ることができる。具体的には、第１の保護フィルム３０、第１の基板１２、第２の基板１３、色材層２４、平坦化層２５、第１の配向膜４０１、第２の配向膜４０２、層間絶縁膜３４、ＴＦＴアンダーコート膜２２、裏面電極２７、液晶層２９、絶縁膜３３、反射層６０１、四分の一波長板６０３、反射部透明誘電体層８０１、内蔵四分の一波長板８０４、視角補償位相差板８０５、粘着層１０３などに、旋光性を低減させるための材料を添加又は塗布することにより、旋光性低減部材を構成するようにしてもよい。また、上記の各部材に、単独に旋光性を低減させるための材料を塗布または添加させてもコントラスト比を向上できるが、上記の部材のうちの複数に、旋光性を低減させるための材料を塗布または添加させてもコントラスト比を向上できる。また、本実施例では、絶縁膜として絶縁膜３３または層間絶縁膜３４を例示しているが、液晶表示装置に用いられる絶縁膜であれば、どこに配置された絶縁膜であっても、旋光性を低減させるための材料（液晶層２９で発現する旋光性と逆方向の旋光性を示す材料）を塗布または添加させることによりコントラスト比を向上できる。すなわち旋光性低減部材とは、液晶層２９で発現する旋光性と逆方向の旋光性を示す部材である。
【０２３７】
図４７は、第１の偏光板１４および第２の偏光板１５と、液晶セル１１との間に、旋光性低減部材２０１ａおよび２０１ｂが配置されている様子を示す図である。このように、第１の偏光板１４または第２の偏光板１５の間に、旋光性低減部材を単独で配置するようにしてもよい。また、例えば旋光性を低減させるための材料が添加された粘着層１０３によって、旋光性低減部材を構成するようにしても良い。
【０２３８】
また、図４８は、第１の基板１２および第２の基板１３に、旋光性を低減させるための材料を添加した様子を示す図である。このように、第１の偏光板１４または第２の偏光板１５の間に、旋光性を低減させるための材料が添加された第１の基板１２１または第２の基板１３１を配置するようにしてもよい。
【０２３９】
また、図４９は、色材層２４に、旋光性を低減させるための材料を添加した様子を示す図であり、色材層２４を構成する膜２４１および膜２４２には、旋光性を低減させるための材料が異なる添加量で添加されている。色材層２４に、液晶層２９で発現する旋光性を低減するための材料を用いることにより、色毎に最適な補正量を得ることができ、コントラスト比をより高めることができる。このとき、旋光性を低減させるための材料の添加量や種類を、色材層２４における複数種類の膜ごとに異ならせてもよい。また、色材層２４における複数種類の膜（赤、緑、青の膜）の厚さを色毎に変化させ、補償量が青＜緑＜赤の順になるように、すなわち、色材層２４の膜厚を青＜緑＜赤の順に厚くなるようにすればよい。膜厚の制御は、色材層２４の形成プロセスでの塗布量またはインキの供給量で調整できる。また、平坦化層２５で補償する場合も、補償量を青＜緑＜赤の順に増えるようにすることでコントラスト比を高くできる。この場合、平坦化層２５の表面は平坦なので、色材の厚さを青＞緑＞赤となるように形成し、平坦化層２５を形成することにより、平坦化層２５の膜厚を青＜緑＜赤に形成でき、加工工程を増やすことなく所望の膜厚順に形成できる。
【０２４０】
以上のような構成によって、青色相液晶が封入させて旋光性を示す液晶層２９を用いた液晶表示装置において、旋光性低減部材２０１ａ等を構成することにより、コントラスト比を向上させることができる。なお、実施例２で説明したように、第１の偏光板１４および第２の偏光板１５のそれぞれの吸収軸がなす角度を９０度からずらすことと、上述の旋光性低減部材と、を組み合わせることにより、コントラスト比を向上させてもよい。
【符号の説明】
【０２４１】
１０  液晶表示装置、１１  液晶セル、１２  第１の基板、１３  第２の基板、１４  第１の偏光板、１５  第２の偏光板、１６  走査配線、１７  信号配線、１８  画素電極、１９  共通電極、２０  ＴＦＴ、２１  蓄積容量、２２  ＴＦＴアンダーコート膜、２３  コンタクトホール、２４  色材層、２５  平坦化層、２６  ＢＭ層、２７  裏面電極、２８  バックライトユニット、２９  液晶層、３０  第１の保護フィルム、３１  第２の保護フィルム、３２  偏光層、３３  絶縁膜、３４  層間絶縁膜、１０１  壁電極用絶縁膜、１０２  突起電極用部材、１０３  粘着層、２０１  旋光性低減部材、４０１  第１の配向膜、４０２  第２の配向膜、５０１  島状シリコン、６０１  反射層、６０２  凹凸形成層、６０３  四分の一波長板、８０１  反射部透明誘電体層、８０２  第１の四分の一波長板、８０３  第２の四分の一波長板、８０４  内蔵四分の一波長板、８０５  視角補償位相差板、８０６  縦配置のＴＦＴ、８０７  横配置の蓄積容量。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２５】
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【図２６Ａ】
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【図２６Ｂ】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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【図２８】
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【図２９Ａ】
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【図２９Ｂ】
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【図２９Ｃ】
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【図３０Ａ】
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【図３０Ｂ】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６Ａ】
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【図３６Ｂ】
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【図３７Ａ】
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【図３７Ｂ】
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【図３８Ａ】
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【図３８Ｂ】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４Ａ】
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【図４４Ｂ】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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