JP2000267095A

JP2000267095A - 反射型液晶表示装置

Info

Publication number: JP2000267095A
Application number: JP11075755A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Kamisaka; 哲也上坂; Takehiro Toyooka; 武裕豊岡
Original assignee: Nippon Mitsubishi Oil Corp
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1999-03-19
Filing date: 1999-03-19
Publication date: 2000-09-29

Abstract

(57)【要約】【課題】反射率が高く、コントラストの良好な表示が
得られ、且つ良好な無彩色表示を達成することができる
反射型液晶表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、電極を備える１対の基板間に
挿入された液晶物質を有する液晶セル、偏光板、反射
板、光学異方体を備え、液晶物質に電圧が印加される反
射型液晶表示装置であって、液晶セルの両面側にそれぞ
れ偏光板、反射板が、偏光板及び液晶セルの間に光学異
方体が配置され、偏光板から反射板に向けて、液晶セル
内の液晶分子のねじれ角θ１、光学異方体の遅相軸のね
じれ角θ２、光学異方体と液晶物質層の対向面の軸同士
の角θ３及び偏光板の吸収軸から光学異方体の偏光板側
の面上の遅相軸への角θ４がそれぞれ特定範囲であり、
Δｎ１・ｄ１、Δｎ２・ｄ２（Δｎ１、Δｎ２：液晶物
質、光学異方体の屈折率異方性、ｄ１、ｄ２：層厚）が
それぞれ４００〜６００ｎｍで、これらの差が−６０〜
６０ｎｍを満足する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、補償フィルムと偏
光板を備えた液晶表示素子を用い、明るい無彩色表示を
行い、かつコントラストのよい反射型液晶表示装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶ディスプレイ技術の進展によ
る、表示性能の格段の向上によって、電卓からワードプ
ロセッサやパーソナルコンピュータのディスプレイへと
液晶表示装置の応用用途は拡大を遂げて来た。さらに、
液晶表示装置の有する薄型軽量なる特徴を大きく活かせ
る、携帯型情報端末機器のディスプレイとしての市場拡
大の期待が高まっている。携帯型用途としては通常バッ
テリー駆動であるがために消費電力を抑えることが重要
な課題となっている。そのために携帯型用途の液晶表示
装置等としては、電力の消費が大きいバックライトを使
用しないで済み、低消費電力化、薄型化、軽量化が可能
である反射型液晶表示装置が特に注目されている。

【０００３】反射型液晶表示装置に要求される性能の中
で最も重要となるのは、周囲光をいかに有効に活用でき
るかどうかである。現在、電卓、電子手帳等に一般に用
いられている表示モードは、２枚の偏光板と、反射板と
を組み合わせたＴＮ（ツイステッドネマチック）方式で
ある。

【０００４】ところが、このような偏光板を２枚用いる
方式では、反射板で反射された楕円偏光（円偏光及び直
線偏光を含む）の互いに直交する２つの直線偏光成分の
内のいずれか一方の直線偏光成分が、反射板と液晶層と
の間に配置された偏光板によって吸収される。従って、
偏光板の吸収による光のロスがあるので、明るい表示が
得られない。

【０００５】この問題を解決する従来の技術として、特
開平８−７６１１１号公報には、偏光板、位相差板、液
晶セル及び反射板がこの順に積層し、位相差板として液
晶セルと逆向きのねじれ構造を付与した液晶セルを用い
た反射型液晶表示装置が提案されている。このような構
成とすることによって、一般に用いられているＴＮ型液
晶セルを用いた反射型液晶表示素子等から反射板側の偏
光板を除いた構成とすることができるため、必然的に高
輝度が得られ、高反射率な白表示ができることが期待さ
れる。しかしながら、このような構成を有する反射型液
晶表示装置を形成する場合、反射前後の偏光を１枚の偏
光板で兼ねるという構造上の自由度の低さに起因して、
位相差板等の各層を、良好な高コントラストの表示を与
えるよう構成することが困難である。また、良好な無彩
色表示を達成することが困難であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、反射
率が高く、コントラストの良好な表示が得られ、且つ良
好な無彩色表示を達成することができる反射型液晶表示
装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち請求項１に係る
発明は、電極を備える１対の基板及びその間に挿入され
た液晶物質を有する駆動用液晶セルと、偏光板と、反射
板と、光学異方体を少なくとも備え、液晶物質の層に駆
動電圧が印加される反射型液晶表示装置であって、前記
偏光板が前記液晶物質の一方の面側のみに配置され、前
記反射板が前記液晶物質の層の他方の面側に配置され、
前記光学異方体が前記偏光板及び前記液晶物質の層の間
に配置され、前記液晶セル内の前記液晶物質の層におけ
る偏光板側から反射板側への液晶分子のねじれ角θ１、
前記光学異方体の遅相軸の偏光板側から反射板側へのね
じれ角θ２、前記光学異方体と前記液晶物質の層との向
き合う面の軸同士の偏光板側から反射板側への角度θ
３、及び前記偏光板の吸収軸から前記光学異方体の偏光
板側の面上における遅相軸への角度θ４が、下記式Ａ１
〜Ａ５： θ１＝＋４０〜＋７０° …（Ａ１） θ２＝−２０〜−５０° …（Ａ２） [θ１＋θ２＝＋１１〜＋３５°] …（Ａ３） θ３＝＋７０〜＋１１０° …（Ａ４） [θ４＝−１５〜＋２５°若しくは＋７５〜＋１１５°] …（Ａ５）の全てを満足し、前記液晶セル内における前記液晶物質
の屈折率異方性Δｎ１と前記液晶物質の層の厚みｄ１と
の積Δｎ１・ｄ１、及び前記光学異方体の屈折率異方性
Δｎ２と前記光学異方体の厚みｄ２との積Δｎ２・ｄ２
が下記式Ａ６： [Δｎ１・ｄ１＝４００ｎｍ〜６００ｎｍ、Δｎ２・ｄ２＝４００ｎｍ〜６００ｎｍ、且つΔｎ１・ｄ１−Δｎ２・ｄ２＝−６０〜＋６０ｎｍ] …（Ａ６）を満足する反射型液晶表示装置に関する。

【０００８】また、請求項２に係る発明は、前記光学異
方体が、光学的に正の一軸性を示す液晶が液晶状態にお
いて形成したツイステッドネマチック配向を固定化せし
めた液晶フィルムから少なくとも構成されたものであ
る。

【０００９】また、請求項３に係る発明は、前記光学異
方体が、光学的に正の一軸性を示す高分子液晶を液晶状
態においてツイステッドネマチック配向を形成せしめ、
該配向状態から冷却することにより液晶相状態でガラス
固定化せしめた液晶フィルムから少なくとも構成された
ものである。

【００１０】さらに請求項４に係る発明は、前記光学異
方体が、光学的に正の一軸性を示す光硬化型低分子液晶
を液晶状態においてツイステッドネマチック配向させ、
配向後光照射により固定化せしめた液晶フィルムから少
なくとも構成されたものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明についてさらに詳し
く説明する。

【００１２】本発明の反射型液晶表示装置は、駆動用液
晶セルと、偏光板と、反射板と、光学異方体とを備え
る。

【００１３】前記駆動用液晶セルは、電極を備える一対
の基板及びその間に挿入された液晶物質を有する。前記
基板としては、前記液晶物質を特定の配向方向に配向さ
せるものを用いることができる。具体的には、基板自体
が前記液晶物質を配向させる性質を有していても良く、
また、前記液晶物質を配向させる性質を有する配向膜等
をさらに備えるものであっても良い。このような特定の
配向方向を有する基板を、該配向がねじれた関係となる
対にすることにより、前記液晶物質の層に、特定のねじ
れ角を与えることができる。また、前記電極は、通常、
前記基板の前記液晶物質に面する側の面上に設けること
ができ、前記配向膜を有する基板の場合は、基板と配向
膜との間に設けることができる。前記液晶物質として
は、通常ツイステッドネマティック型液晶表示装置に用
いられる各種のもの等を用いることができる。

【００１４】ここで駆動用液晶セルを駆動方式で分類す
れば、単純マトリクス方式、能動素子を電極として用い
るＴＦＴ(ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｓｉｓｔｏｒ)電
極、ＭＩＭ(ＭｅｔａｌＩｎｓｕｌａｔｏｒＭｅｔ
ａｌ、あるいはＴＦＤ；ＴｈｉｎＦｉｌｍＤｉｏｄ
ｅ)電極を用いるアクティブマトリクス方式等のように
細分化することができるが、本発明では駆動方式に限定
されるものではない。

【００１５】前記偏光板は、前記液晶物質の層の一方の
面側のみに配置される。具体的には、例えば前記駆動用
液晶セルの一方の面上に直接設けることもでき、前記光
学異方体等の他の構成部材を介して設けることもでき
る。前記偏光板としては偏光機能を有する適宜なものを
用いうるが一般には偏光フィルムからなるものが用いら
れる。その偏光フィルムについては特に制限はなく、吸
収軸を有する一般的な各種のものを用いることができ
る。例えば、例えばポリビニルアルコール系フィルムや
部分ホルマール化ポリビニルアルコール系フィルム、エ
チレン−酢酸ビニル共重合体系部分ケン化フィルムやセ
ルロース系フィルムの如き親水性高分子フィルムにヨウ
素および／または二色性色素を吸着させて延伸したフィ
ルム、ポリビニルアルコールの脱水処理物やポリ塩化ビ
ニルの脱塩酸処理物の如きポリエン配向フィルム等が挙
げられる。なかでも本発明では、一軸に延伸されたポリ
ビニルアルコールフィルム（ＰＶＡ）に偏光度の高いヨ
ウ素を一定方向に配列してつくるハロゲン偏光フィルム
や直接染料で染色したポリビニルアルコールフィルム等
を他の支持フィルムに挟んだもの等の透過率の高い偏光
フィルムを用いうるほうが、反射率の高い液晶表示装置
を得るために望ましい。偏光フィルムの膜厚は、通常５
μｍ〜８０μｍであるが、これに限定されるものではな
い。なお偏光板は、偏光フィルムそのものであってもよ
いし、偏光フィルムの片側または両側に透明保護層を設
けたものであってもよい。透明保護層は、例えば透明
性、機械的強度、熱安定性、水分遮蔽性などに優れてい
るものであれば特に制限されず、例えばポリエステル系
樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリカーボネート
系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリオ
レフィン系樹脂、アクリル系樹脂、アセテート系樹脂、
あるいはアクリル系、ウレタン系、アクリルウレタン
系、エポキシ系、シリコーン系等の熱硬化型ないし紫外
線硬化型樹脂等の適宜なものを使用することができる。

【００１６】前記反射板は、前記液晶物質の層の他方の
面側、即ち前記偏光板の反対側に配置される。具体的に
は、前記液晶セルの、前記偏光板が設けられる面の反対
側に配置することができ、又は前記液晶セルの内部の、
前記偏光板から遠い方の前記基板と、前記液晶物質の層
との間に配置することもできる。前記反射板は、反射板
側の前記電極を兼ねるものであってもよい。前記反射板
の層としては、アルミニウム、銀などが使用でき、真空
蒸着法などにより、ガラス等の基板上に反射層を形成で
きる。

【００１７】前記光学異方体とは、光学異方軸を有し、
且つその一方の面から他方の面にかけて前記光学異方軸
がねじれた構造を有するものである。従って、光学的に
異方性を持った層を、その光学異方軸が連続的にツイス
トするように多層重ね合わせたものと同等の特性を有
し、通常の液晶セル等と同様に、ねじれ角を有する。

【００１８】前記光学異方体としてはツイスト配向され
た液晶セルそのもの、液晶フィルム、また位相差フィル
ムの積層体を使用できる。この中でも液晶フィルムが好
ましい。

【００１９】前記光学異方体用のツイスト配向された液
晶セルとしては、駆動用の前記液晶セルと同様に液晶物
質及び配向を有する基板を含むもの等を用いることがで
き、同様の手法によりねじれ角を与えることができる。

【００２０】前記液晶フィルムとは、１枚のフィルム内
で光学異方軸を持った層が連続的にツイストする構造を
有するフィルムである。この液晶フィルムは一般的には
ねじれ特性を有する液晶物質をフィルム化することによ
り得ることができる。前記液晶物質としては、例えば棒
状等といった分子の形状や、低分子、高分子を問わず、
光学的に正の一軸性を示しうる液晶性化合物若しくは液
晶性組成物を意味する。前記ねじれ特性を有する液晶物
質としては、ねじれを誘起する単位を有する高分子液
晶、例えば液晶性を示すポリエステル、ポリアミド、ポ
リカーボネート、ポリエステルイミドなどの主鎖型高分
子液晶、又はポリアクリレート、ポリメタクリレート、
ポリマロネート、ポリシロキサンなどの側鎖型高分子液
晶等を使用することができる。なかでも合成の容易さ、
配向性、ガラス転移点などの適切さからポリエステルが
好ましい。ねじれを誘起する単位としては、光学活性な
２−メチル−１，４−ブタンジオール、２，４−ペンタ
ンジオール、１，２−プロパンジオール、２−クロロ−
１，４−ブタンジオール、２−フルオロ−１，４−ブタ
ンジオール、２−ブロモ−１，４−ブタンジオール、２
−エチル−１，４−ブタンジオールあるいは２−プロピ
ル−１，４−ブタンジオール又はこれらの誘導体（例え
ばジアセトキシ化合物などの誘導体）から誘導される単
位を用いることができる。用いられるジオール類はＲ
体、Ｓ体のいずれでも良く、またＲ体及びＳ体の混合物
であっても良い。

【００２１】なお、前記液晶フィルムとは、当該液晶物
質をフィルム化することにより得られるものを意味する
ものであり、当該フィルム自体が液晶性を呈するか否か
は問わない。当該液晶フィルムは、通常、液晶状態にお
いて上記の如き液晶性物質が形成した配向状態を、例え
ば、光架橋、熱架橋、又は冷却といった方法によって固
定化することにより得ることができる。

【００２２】前記液晶フィルムは、通常配向基板上で適
宜配向・固定化処理して得られるが、液晶フィルム形成
の際に用いた配向基板が例えばラビングポリイミドフィ
ルムやラビングポリエチレンテレフタレートフィルム等
の光学的に等方でない、あるいは可視光波長域において
不透明なフィルムを用いた場合には、液晶フィルムのみ
を光学的に実質上透明、等方なフィルムあるいは基板上
に転写し光学異方体として用いてもよい。前記光学的に
透明、等方なフィルムとしては、例えばフィルム単体と
して光学異方体に用いることもできるが、例えば前記フ
ィルムが自己支持性等を有しない場合には、光学的に等
方性でフジタック（富士写真フィルム製）、コニカタッ
ク（コニカ製）などのトリアセチルセルロースフィル
ム、ＴＰＸフィルム（三菱化成製）、アートンフィルム
（日本合成ゴム製）、ゼオネックスフィルム（日本ゼオ
ン製）、アクリプレンフィルム（三菱レーヨン製）、ガ
ラス基板等が挙げられる。また後記する位相差フィルム
に液晶フィルムを転写したものを光学異方体として用い
ることもできる。さらに液晶フィルムが十分に自己支持
性を有するものであれば、配向基板を剥離除去し、液晶
層単体を光学異方性フィルム（Ａ）として用いることも
できる。これら転写・剥離方法は、例えば特開平５−３
３３３１３、８−２７８４９１号公報に記載されている
方法を採用することができる。

【００２３】前記位相差フィルムとしては、一般的に
は、ポリカーボネート、ポリメタクリレートに代表され
る透明プラスチックフィルムを精度よく一軸延伸して形
成されるフィルムの積層体を挙げることができる。この
フィルムの光学異方軸を１枚毎に徐々にずらし、複数枚
積層することによりねじれ角を持つ積層体として使用す
ることができる。

【００２４】前記光学異方体としては、温度によって後
述する△ｎ２・ｄ２の値が変化する温度補償効果を有す
るものを用いると使用温度域が広がるのでより好まし
い。このようなものを用いることにより、周囲温度が変
化しても、色の発色が変動せず良好な反射型液晶表示装
置を提供できる。この場合に、△ｎ２・ｄ２の温度によ
る変化は、前記液晶セル中の液晶物質の層の△ｎ１・ｄ
１の温度による変化とほぼ同様であるように前記光学異
方体を設けることが望ましい。

【００２５】前記光学異方体として、波長により光学異
方性の分散が異なるものを用いることも好ましい。これ
により無彩色をさらに改良した反射型液晶表示装置を提
供できる。

【００２６】前記光学異方体は前記偏光板及び前記反射
板の間に配置される。具体的には、例えば前記偏光板と
前記液晶セルとの間、又は前記液晶セルと前記反射板と
の間に配置することができるが、前記偏光板と前記液晶
セルとの間に設けることが特に好ましい。

【００２７】本発明の反射型液晶表示装置では、前記液
晶セル内の前記液晶物質の層における偏光板側から反射
板側への液晶分子のねじれ角θ１、前記光学異方体の遅
相軸の偏光板側から反射板側へのねじれ角θ２、前記光
学異方体と前記液晶物質の層との向き合う面の軸同士の
偏光板側から反射板側へのねじれ角θ３及び前記偏光板
の吸収軸から前記光学異方体の偏光板側の面上における
遅相軸への角度θ４が、下記式Ａ１〜Ａ５： θ１＝＋４０〜＋７０° …（Ａ１） θ２＝−２０〜−５０° …（Ａ２） [θ１＋θ２＝＋１１〜＋３５°] …（Ａ３） θ３＝＋７０〜＋１１０° …（Ａ４） [θ４＝−１５〜＋２５°若しくは＋７５〜＋１１５°] …（Ａ５）の全てを満足する。

【００２８】θ１〜θ４及び（θ１＋θ２）が上記範囲
を外れると、コントラストの低下及び着色の増大、又は
そのいずれかが起こるおそれがある。なお、前記光学異
方体と前記液晶物質の層との向き合う面とは、前記光学
異方体の前記液晶物質の層側の面、及び前記液晶物質の
層の前記光学異方体側の面をいう。

【００２９】なお、本明細書においては、角度の＋方向
及び−方向とは、相対的な角度の回転方向を意味し、前
記偏光板から前記反射板に向かって反時計回り方向を＋
とすれば時計回り方向は−となり、逆に時計回り方向を
＋とすれば反時計回り方向が−となるが、どちらを＋と
した場合も、本発明の範囲に包含され、同等の効果を得
ることができる。

【００３０】これらの角度の関係を、図１に示される例
を参照して具体的に説明する。図１において、液晶セル
３中の液晶物質の層の、偏光板１側の面上における配向
方向３１と、反射板４側の面上における配向方向３２と
は、角度θ１をなしている。光学異方体２の、偏光板１
側の面上における遅相軸の向き２１と、反射板４側の面
上における遅相軸の向き２２とは、角度θ２をなしてい
る。ここで、遅相軸とは、光の位相が最も遅れる方向の
軸、即ち屈折率が最も大きくなる方向の軸をいう。ま
た、光学異方体２の反射板４側の面上における遅相軸の
向き２２と、液晶セル３中の液晶物質の層の、偏光板１
側の面上における配向方向３１とは、角度θ３をなして
いる。さらに、偏光板１の吸収軸１１と、光学異方体２
の偏光板１側の面上における遅相軸の向き２１とは角度
θ４をなしている。これらを前記偏光板側から前記反射
板側に向かって重ね合わせて見た場合の位置関係を、同
一の記号を用いて図３に示す。尚、図１及び図３におい
て、θ１〜θ４は、説明の便宜上全て偏光板から反射板
に向かって反時計回り、つまり相対的に同じ方向に回転
させているが、本発明の液晶表示装置においては、θ２
の回転方向は、常にθ１及びθ３と反対の方向となる。

【００３１】また、ここでは、光学異方体を偏光板側、
液晶セルを反射板側に配置したので、θ３は光学異方体
の反射板側の面上における遅相軸の向きから、液晶物質
の層の偏光板側の面上における配向方向への角度となる
が、逆に光学異方体を反射板側、液晶セルを偏光板側に
配置した場合は、θ３は液晶物質の層の反射板側の面上
における配向方向から、光学異方体の偏光板側の面上に
おける遅相軸の向きへの角度を意味することとなる。

【００３２】特に、より明るく無彩色な表現を実現する
ためには、好ましくはθ１＝＋４５〜６５゜、θ２＝−
２５〜−４５゜であり、且つ｛θ１＋θ２＝＋１６〜＋
３３゜、さらに好ましくは＋１８〜＋３０゜｝であるこ
とが好ましく、またθ３＝＋８０〜＋１００゜が好まし
く、θ３＝＋８５〜＋９５゜であることがさらに好まし
い。また角度θ４は、｛θ４＝−１０〜＋２０゜若しく
はθ４＝＋８０〜＋１１０゜｝であることが好ましい。
θ１〜θ４及び（θ１＋θ２）のうちいずれかが上記範
囲を外れると、コントラストの低下及び着色の増大、又
はそのいずれかが起こる傾向がある。

【００３３】本発明の反射型液晶表示装置では、前記液
晶セル内における前記液晶物質の屈折率異方性△ｎ１と
前記液晶物質の層の厚みｄ１との積△ｎ１・ｄ１、及び
前記光学異方体の屈折率異方性△ｎ２と前記光学異方体
の厚みｄ２との積△ｎ２・ｄ２が下記式Ａ６： [Δｎ１・ｄ１＝４００ｎｍ〜６００ｎｍ、Δｎ２・ｄ２＝４００ｎｍ〜６００ｎｍ、且つΔｎ１・ｄ１−Δｎ２・ｄ２＝−６０〜＋６０ｎｍ] …（Ａ６）を満足する。Δｎ１・ｄ１とΔｎ２・ｄ２がそれぞれ４
００ｎｍ未満では、コントラストは保たれるものの中間
調の着色が大きくなるおそれがあり望ましくない。Δｎ
１・ｄ１とΔｎ２・ｄ２がそれぞれ６００ｎｍを超える
と、コントラストが低下し、着色が大きくなるおそれが
あり望ましくない。さらに、Δｎ１・ｄ１−Δｎ２・ｄ
２の絶対値が６０ｎｍを超えると、白表示の反射率が低
下し、表示が暗くなるおそれがあり望ましくない。特
に、より明るく高コントラストな無彩色表示を実現する
ためには、△ｎ１・ｄ１＝４２０〜５８０ｎｍであり、
△ｎ２・ｄ２＝４２０〜５８０ｎｍであり、且つ△ｎ１
・ｄ１−△ｎ２・ｄ２＝−５０〜＋３０ｎｍであること
が好ましく、さらには△ｎ１・ｄ１−△ｎ２・ｄ２＝−
３０〜＋１０ｎｍであることがより好ましい。

【００３４】本発明の反射型液晶表示装置においては、
偏光板を液晶セルの片面側のみにおいて使用するので、
光は前記偏光板を通過して入射し、前記光学異方体及び
液晶物質の層を通過し、さらに反射層によって反射せし
められ、前記光学異方体及び液晶物質の層を逆方向に通
過し、さらに偏光板を通過して出射せしめられる。

【００３５】この際、オフ電圧状態においては、互いに
略光学補償関係にある液晶物質の層及び光学異方体を楕
円偏光状態となりながら通過した光は、入射時の直線偏
光状態に近い状態となり、反射板にて反射される。再
び、液晶物質の層及び光学異方体を通過した後は、再
度、入射時と同様の直線偏光状態に戻る。従って、偏光
板により光吸収の最も少ない状態で出射され、明状態と
なる。また、オン電圧状態にあっては、駆動される液晶
物質の層中の液晶物質の分子の配向変形が起こることか
ら有効な複屈折量が減少する。入射した光は駆動される
液晶層と光学異方体との複屈折量の差に相当する複屈折
の影響を受け、反射して戻ってきた光はオフ電圧状態と
は異なり楕円偏光状態となる。前記液晶層と前記光学異
方体のねじれ角、液晶層の屈折率異方性Δｎ１と液晶層
の厚みｄ１との積Δｎ１・ｄ１、光学異方体の屈折率異
方性Δｎ２と光学異方体の厚みｄ２との積Δｎ２・ｄ
２、及び駆動電圧を調整して、複屈折量の差が約１４０
ｎｍ、つまり可視光における中心光波長の４分の１に相
当する量になるとき、反射して再び、液晶層を通過した
後の光は、入射直線偏光状態に直行する方向の直線偏光
に近い状態となる。従って、このとき暗状態が実現でき
る。

【００３６】また本発明の反射型液晶表示装置は、必須
の構成部材として備える駆動用液晶セル、偏光板、反射
板及び光学異方体の他に、他の構成部材を備えても良
い。具体的には、表示特性を向上させるために光拡散、
光回折等の特性を有する各種光学部材を組み合わせるこ
とができる。前記光拡散性を有する光学部材としては、
入射光を等方的または異方的に拡散させる性質を有する
ものであれば特に限定されるものではない。また前記光
回折性を有する光学部材としても入射光を等方的または
異方的に回折させる性質を有するものであれば特に限定
されるものではない。さらにカラーフィルタを備えるこ
とにより、色純度の高いマルチカラー又はフルカラー表
示を行うことができるカラー反射型液晶表示装置とする
ことができる。

【００３７】

【実施例】以下、実施例及び比較例によりさらに詳細を
説明するが、本発明はこれらに制限されるものではな
い。

【００３８】なお、本実施例においては、偏光板側から
反射板側に向かって反時計回り方向を＋とし、時計回り
方向を−として装置を作成し、実験を行った。しかしな
がら、偏光板から反射板側に向かって時計回り方向を
＋、反時計回り方向を−として同様な実験を行っても全
く同様の結果が得られる。参考例１（補償フィルムの製造１）テレフタル酸５０ｍｍｏｌ、２，６−ナフタレンジカル
ボン酸５０ｍｍｏｌ、メチルヒドロキノンジアセテート
４０ｍｍｏｌ、カテコールジアセテート６２ｍｍｏｌ、
およびＮ−メチルイミダゾール６０ｍｇを用いて窒素雰
囲気下、２７０℃で１２時間重合を行った。次に得られ
た反応生成物をテトラクロロエタンに溶解したのち、メ
タノールで再沈殿を行って精製し、液晶性ポリエステル
１４．７ｇを得た。この液晶性ポリエステルの対数粘度
は０．１７、液晶相としてネマチック相をもち、等方相
−液晶相転移温度は２５０℃以上、ガラス転移点は１１
５℃であった（ポリマー１）。

【００３９】ビフェニルジカルボニルクロリド９０ｍｍ
ｏｌ、テレフタロイルクロリド１０ｍｍｏｌ、２Ｒ，３
Ｒ−ジメトキシブタンジオール１０５ｍｍｏｌをジクロ
ロメタン中で室温にて２０時間反応させ、反応液をメタ
ノール中に投入し再沈殿させることにより液晶性ポリエ
ステル１２．３ｇを得た（ポリマー２）。ポリマー２の
対数粘度は０．１１、室温でキラルスメクチック相を示
し、アイソトロピック転移温度は４０〜５０℃の間であ
った。またＴｇは室温付近と思われ、ＤＳＣによる測定
では観測できなかった。

【００４０】ポリマー１の１９．９ｇとポリマー２の
０．０８ｇを８０ｇのフェノール／テトラクロロエタン
混合溶媒（６／４重量比）に溶解させ溶液を調製した。
この溶液を、レーヨン布にてラビング処理したポリイミ
ドフィルム（デュポン製、商品名カプトン）上に、バー
コート法により塗布し、乾燥し、２１０℃で３０分熱処
理したのち、室温下で冷却・固定化し、実膜厚２．５０
μｍの均一に配向した液晶性フィルムを得た（サンプル
１）。実膜厚は触針式膜厚計をもちいて測定した。

【００４１】まず、サンプル１の液晶の屈折率を測定す
るため以下の実験を行った。屈折率の測定に当たっては
アッベ屈折計（アタゴ（株）製Ｔｙｐｅ−４）を用い
た。屈折計のプリズム面にポリイミド基板が接するよう
に置き、液晶フィルムの基板界面側が空気界面側より下
にくるように配置した場合、フィルム面内の屈折率には
異方性が有りラビング方向に垂直な面内の屈折率は１．
５５、平行な面内の屈折率は１．７５であり、膜厚方向
の屈折率は試料の方向によらず１．５５で一定であっ
た。このことから、ガラス基板側では棒状の液晶分子が
基板に対して、かつラビング方向に平行に平面配向して
おり、液晶のｎｏ（常光線屈折率），ｎｅ（異常光線屈
折率）はそれぞれ１．５５、１．７５であることが分か
った。次に屈折率計のプリズム面に光学素子用フィルム
の空気界面側が接するように配置した場合、面内の屈折
率はラビング方向に平行な方向が１．５５、垂直な方向
が１．７５になり、膜厚方向の屈折率は試料の方向によ
らず１．５５で一定であった。このことから、ポリマー
分子は基板界面、空気界面ともおおかたホモジニアス配
向しており、かつ基板界面側と空気界面側では棒状の液
晶分子がフィルム面内でほぼ９０度ねじれている様子が
確認された。

【００４２】サンプル１は不透明かつ光学的に異方性の
あるポリイミドフィルム上に形成されているため、この
ままでは光学補償用途としては使用できない。このた
め、サンプル１の空気界面側にＵＶ硬化型接着剤（ＵＶ
−３４００、東亞合成製）を約５μｍの厚みに塗布し、
この上にコーニング社製白板ガラス（厚さ１．１ｍｍ）
をラミネートし、約６００ｍＪのＵＶ照射により該接着
剤を硬化させた。こののち、ガラス／接着剤／液晶層／
ポリイミドフィルムが一体となった積層体からポリイミ
ドフィルムを剥離することにより、液晶層を光学的に実
質上等方な支持体の上に転写した。得られた補償フィル
ム（サンプル１）の偏光解析をおこなってこのフィルム
の△ｎ２・ｄ２とねじれ角θ２を測定したところ、それ
ぞれ５１０ｎｍとθ２＝−３０°の値が得られた。参考例２（補償フィルムの製造２）蒸留精製したテトラヒドロフラン溶媒中、４−（６−ア
クリロイロキシヘキシルオキシ）安息香酸１５１．３ｇ
（５１８ｍｍｏｌ）、２，６−ジターシャリブチル−４
−メチルフェノール１．５ｇ、ジイソプロピルエチルア
ミン７０．１ｇ（５４３ｍｍｏｌ）、メタンスルホニル
クロリド６２．１ｇ（５４３ｍｍｏｌ）を反応させ、該
カルボン酸のメタンスルホン酸無水物を合成し、ついで
メチルヒドロキノン２９．８７ｇ（２４６ｍｍｏｌ）と
のエステル化反応を行うことによりメチルヒドロキノン
ビス（４−（６−アクリロイロキシオヘキシルオキ
シ）安息香酸）エステル（化合物１）を粗生成物として
得た。該粗生成物を酢酸エチル／メタノールにより再結
晶することによりメチルヒドロキノンビス（４−（６
−アクリロイロキシオヘキシルオキシ）安息香酸）エス
テル１４６．９ｇを白色結晶として得た。化合物１のＧ
ＰＣによる純度は９８．７％であった。ＧＰＣは溶出溶
媒としてテトラヒドロフランを用い、高速ＧＰＣ用充填
カラム（ＴＳＫｇｅｌＧ−１０００ＨＸＬ）を装着し
た東ソー製ＧＰＣ分析装置ＣＣＰ＆８０００（ＣＰ−８
０００、ＣＯ−８０００、ＵＶ−８０００）により行っ
た。

【００４３】また、化合物１を偏光顕微鏡下メトラーホ
ットステージで観察すると、室温では結晶相、８５℃付
近でネマチック相に転移し、さらに加熱すると１１５℃
付近で等方相となった。

【００４４】同様の手法を用い、２，３−ジメチルヒド
ロキノンビス（４−（１１−アクリロイロキシウンデ
シルオキシ）安息香酸）エステル（化合物２）を得た。
化合物２のＧＰＣによる純度は９９．３％であった。

【００４５】同様の手法を用い、２−クロロヒドロキノ
ンビス（−）−（４−（２−エチルヘキシル）安息香
酸）エステル（化合物３）を得た。化合物３の旋光計に
よる測定では右旋性を有していた。

【００４６】このようにして得た化合物１を６．５ｇ，
化合物２を２．９１３ｇ、化合物３を０．５８７ｇ量り
取り、メトキシプロピルアセテート９０ｇに溶解した。
該溶液にフッ素系界面活性剤Ｓ−３８３（旭硝子製）、
光反応開始剤イルガキュアー９０７（チバガイギー製）
０．３ｇ、増感剤ジエチルチオキサントン０．１ｇを添
加した。表面をコロナ処理したトリアセチルセルロース
フィルム（フジタック、ＵＶＤ−８０）上に、ゼラチン
層を介してポリビニルアルコール（クラレポバールＭＰ
−２０３）を０．２μｍの厚みに均一塗布、乾燥した表
面をレーヨン布によりラビング処理した配向基板に該溶
液をバーコーターを用いて塗布した。塗布後、該フィル
ムの裏面を青板ガラス基板貼りつけ、該ガラス−フィル
ム一体品を８０℃に設定したホットプレートに載せて２
０分乾燥を行った。乾燥後液晶層はすでにネマチック配
向が完了していた。

【００４７】その後、フィルムがガラス基板に密着した
状態で５０℃に設定したオーブンに投入し、２〜３分間
雰囲気を酸素濃度が２５０ｐｐｍ以下になるまで窒素置
換しながらオーブン設定温度まで放冷してからその温度
にてＵＶ照射を行った。ＵＶ光源としては高圧水銀灯を
使用し、照射強度は１２０Ｗ／ｃｍ²で、照射時間１５
秒の間の積算照射量は１２６０ｍＪであった。照射後の
液晶層は硬化しており、その表面硬度は鉛筆硬度にして
２Ｈ程度であった。（サンプル２）また、サンプル２の
薄膜干渉法による実膜厚は３．９３μｍであった。

【００４８】サンプル２の液晶の屈折率を測定するため
以下の実験を行った。サンプル２を作成するに当たり用
いた液晶性組成物を用いて、同様な条件でラビングポリ
イミド膜を有する高屈折率ガラス基板（屈折率は１．８
４）上に配向・固定化し、液晶フィルムを作製し、これ
を用いて屈折率測定を行った。屈折計のプリズム面にガ
ラス基板が接するように置き、液晶フィルムの基板界面
側が空気界面側より下にくるように配置した場合、フィ
ルム面内の屈折率には異方性が有りラビング方向に垂直
な面内の屈折率は１．５３、平行な面内の屈折率は１．
６７であり、膜厚方向の屈折率は試料の方向によらず
１．５３で一定であった。このことから、ガラス基板側
では棒状の液晶分子が基板に対して、かつラビング軸に
対して平行に平面配向していることが分かった。これよ
り液晶層のｎｏ，ｎｅはそれぞれ１．５３、１．６７で
あることがわかった。

【００４９】サンプル２に対して偏光解析をおこなって
このフィルムの△ｎ２・ｄ２とねじれ角を測定したとこ
ろ、それぞれ５５０ｎｍとθ２＝−４０°の値が得られ
た。参考例３（補償フィルムの製造３）参考例２で用いた化合物１を６．５ｇ，化合物２を２．
７９６ｇ、化合物３を０．７０４ｇ量り取り、メトキシ
プロピルアセテート９０ｇに溶解した。該溶液にフッ素
系界面活性剤Ｓ−３８３（旭硝子製）、光反応開始剤イ
ルガキュアー９０７（チバガイギー製）０．３ｇ、増
感剤ジエチルチオキサントン０．１ｇを添加し、参考例
２と同様にトリアセチルセルロースフィルム上に液晶層
を形成、固定化してサンプル３を得た。サンプル３の薄
膜干渉法による実膜厚は３．５７μｍであった。サンプ
ル３の液晶の屈折率は、参考例２と同様の測定の結果、
ｎｏ，ｎｅはそれぞれ１．５３、１．６７であることが
わかった。

【００５０】サンプル３に対して偏光解析をおこなって
このフィルムの△ｎ２・ｄ２とねじれ角を測定したとこ
ろ、それぞれ５００ｎｍとθ２＝−５０°の値が得られ
た。参考例４（液晶セルの製造）図２に模式的に示されるTN型の反射型液晶表示装置を作
製した。図２に示される通り、液晶セル３中、対向する
一対の基板３Ｃは、それらの内側の面上に設けられた電
極３Bと、その上に印刷形成され、配向処理が施された
配向膜３Ｅとを備える。配向膜３Eと、基板周辺に印刷
塗布形成したシール剤３Dにより規定される空間内に液
晶物質が封入され液晶層３Aが形成される。ここで、液
晶材料としてZLI-4792（△ｎ=０．０９８）を用いた。
配向膜３Eの配向処理方向を調節することにより液晶層
３Aを所定の方向に配向させた。実施例１参考例１で作製した補償フィルム（サンプル１）を１枚
用い、使用したＴＮセルは、液晶材料としてZLI-4792
（△ｎ=０．０９８）を用い、セルパラメーターはセル
ギャップ５．０μｍ、液晶セル３中の液晶物質の屈折率
異方性△ｎ１と液晶層３の厚みｄ１との積Δｎ１・ｄ１
は５００ｎｍ、ねじれ角θ１＝＋５０°、プレチルト角
３度であった。

【００５１】液晶セル３の表示面側（図２の上側）に偏
光板１を配置し、一方液晶セル３の背面側（図２の下
側）に反射板４を配置した。偏光板１と液晶セル３との
間に光学補償フィルム２を配置した。光学補償フィルム
２の屈折率異方性△ｎ２と厚みｄ２との積Δｎ２・ｄ２
は５１０ｎｍ、θ２＝−３０°であった。また、光学補
償フィルム２の反射板４側の面上における遅相軸から液
晶層３の偏光板１側の面上における配向方向への角度θ
３＝＋８５°、偏光板１の吸収軸から光学補償フィルム
２の偏光板１側の面上における遅相軸への角度θ４＝＋
９５°とした。

【００５２】この液晶表示装置に、３００Hzの矩形波で
電圧を印加し、反射率との関係を調べた。印加電圧に対
する反射率を図４に示す。また、電圧を０Vから反射率
が最小になるまで印加させ、その間の色度変化を測定し
た。色度変化の測定に際しては、標準光源Ｄ₆₅を使用し
た。結果を図５にCIE色度図として示す。なお、図５
中、「×」は標準の光Ｄ₆₅の色度座標を示す。また、図
６に黒表示時と白表示時の反射率の波長依存性を示す。
図６中、黒表示は電圧（Ｖ_on＝３．４Ｖ）印加時に得ら
れ、白表示は電圧（Ｖ_off＝０Ｖ）印加時に得られたも
のである。図４の結果より、この液晶表示装置では、駆
動電圧２V付近から、駆動電圧の増加に伴い大きな反射
率の変化が得られることがわかる。また、図５，６の結
果よりこの反射型液晶表示装置では、良好な無彩色表示
が達成されることがわかる。また、オフ電圧０V及びオ
ン電圧３．４Vとして駆動した時の正面特性を測定する
と、コントラスト１６２、明時の反射率（Y値）３０．
７％が得られた。実施例２参考例２で作製した補償フィルム（サンプル２）を１枚
用い、実施例１と同様に図２に示す軸配置となるように
ＴＮセルの上側に配置した。使用したＴＮセルは、液晶
材料としてZLI-4792（△ｎ=０．０９８）を用い、セル
パラメーターはセルギャップ５．０μｍ、△ｎ１・ｄ１
＝５００ｎｍねじれ角θ１＝＋６０°、プレチルト角
４度であった。

【００５３】光学補償フィルム２の屈折率異方性△ｎ２
と厚みｄ２との積Δｎ２・ｄ２は５５０ｎｍ、θ２＝−
４０°であった。また、光学補償フィルム２の反射板４
側の面上における遅相軸から液晶層３の偏光板１側の面
上における配向方向への角度θ３＝＋９５°、偏光板１
の吸収軸から光学補償フィルム２の偏光板１側の面上に
おける遅相軸への角度θ４＝＋９５°とした。

【００５４】この液晶表示装置に、３００Hzの矩形波で
電圧を印加し、反射率との関係を調べた。印加電圧に対
する反射率を図７に示す。また、電圧を０Vから反射率
が最小になるまで印加させ、その間の色度変化を測定し
た。色度変化の測定に際しては、標準光源Ｄ₆₅を使用し
た。結果を図８にCIE色度図として示す。なお、図８
中、「×」は標準の光Ｄ₆₅の色度座標を示す。また、図
９に黒表示時と白表示時の反射率の波長依存性を示す。
図９中、黒表示は電圧（Ｖ_on＝３Ｖ）印加時に得られ、
白表示は電圧（Ｖ_off＝０Ｖ）印加時に得られたもので
ある。図７の結果より、この液晶表示装置では、駆動電
圧２V付近から、駆動電圧の増加に伴い大きな反射率の
変化が得られることがわかる。また、図８，９の結果よ
りこの反射型液晶表示装置では、良好な無彩色表示が達
成されることがわかる。また、オフ電圧０V及びオン電
圧３Vとして駆動した時の正面特性を測定すると、コン
トラスト１１７、明時の反射率（Y値）３０．５％が得
られた。比較例１参考例３で作製した補償フィルム（サンプル２）を１枚
用い、実施例１と同様に図２に示す軸配置となるように
ＴＮセルの上側に配置した。使用したＴＮセルは、液晶
材料としてZLI-4792（△ｎ=０．０９８）を用い、セル
パラメーターはセルギャップ５．０μｍ、△ｎ１・ｄ１
＝５００ｎｍねじれ角θ１＝＋５０°、プレチルト角
３度であった。

【００５５】光学補償フィルム２の屈折率異方性△ｎ２
と厚みｄ２との積Δｎ２・ｄ２は５００ｎｍ、θ２＝−
５０°であった。また、光学補償フィルム２の反射板４
側の面上における遅相軸から液晶層３の偏光板１側の面
上における配向方向への角度θ３＝＋９０°、偏光板１
の吸収軸から光学補償フィルム２の偏光板１側の面上に
おける遅相軸への角度θ４＝＋９５°とした。この液晶
表示装置に、３００Hzの矩形波で電圧を印加し、反射率
との関係を調べた。印加電圧に対する反射率を図１０に
示す。また、電圧を０Vから反射率が最小になるまで印
加させ、その間の色度変化を測定した。色度変化の測定
に際しては、標準光源Ｄ₆₅を使用した。結果を図１１に
CIE色度図として示す。なお、図１１中、「×」は標準
の光Ｄ₆₅の色度座標を示す。また、図１２に黒表示時と
白表示時の反射率の波長依存性を示す。図１１中、黒表
示は電圧（Ｖ_on＝３．３Ｖ）印加時に得られ、白表示は
電圧（Ｖ_off＝０Ｖ）印加時に得られたものである。図
１０の結果より、この液晶表示装置では、駆動電圧２V
付近から、駆動電圧の増加に伴い大きな反射率の変化が
得られることがわかる。また、オフ電圧０V及びオン電
圧３．３Vとして駆動した時の正面特性を測定すると、
コントラスト１００、明時の反射率（Y値）３０．８％
が得られた。しかしながら、図１１，１２の結果よりこ
の反射型液晶表示装置では、明時から暗時にかけて色づ
きが大きく、良好な無彩色表示が達成されていないこと
がわかる。

【００５６】以上のように、比較例１ではコントラス
ト、明るさは大きいが、明時から暗時にかけて色づきも
大きいのに対し、実施例１，２はコントラスト、明るさ
が大きく、かつ良好な無彩色表示も達成されている。こ
れは、偏光板１枚タイプにおいて、第一、第二実施例の
ようにパラメータを最適化することにより、明るく、高
コントラストで無彩色な無彩色表示が達成できたためで
ある。

【００５７】以上の結果から、各実施例とも、比較例に
比べ、大幅な表示品位の向上が確認できた。

【００５８】

【発明の効果】本発明の反射型液晶表示装置は、偏光板
を液晶物質の層の一方の面側のみに有し、且つ特定の液
晶セル及び光学異方体を備えるため、反射率が高く、コ
ントラストの良好な表示を実現でき、且つ良好な無彩色
表示を達成することができ、従来の反射型液晶表示に比
べ、大幅に高い表示品位を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成を示す構成図である。

【図２】実施例１、２及び比較例１を模式的に表した断
面図である。

【図３】実施例における偏光板の吸収軸、液晶セルの配
向方向および光学異方体の遅相軸方向との角度関係を示
した平面図である。

【図４】実施例１の電圧変化に対する反射率を示す図で
ある。

【図５】実施例１の電圧変化に対する色度の変化を示す
図である。

【図６】実施例１の液晶表示素子の反射率の波長依存性
を示す図である。

【図７】実施例２の電圧変化に対する反射率を示す図で
ある。

【図８】実施例２の電圧変化に対する色度の変化を示す
図である。

【図９】実施例２の液晶表示素子の反射率の波長依存性
を示す図である。

【図１０】比較例１の電圧変化に対する反射率を示す図
である。

【図１１】比較例１の電圧変化に対する色度の変化を示
す図である。

【図１２】比較例１の液晶表示素子の反射率の波長依存
性を示す図である。

【符号の説明】

１：偏光板２：光学異方体３：液晶層４：反射層５：外光６：偏光板１１：偏光板の吸収軸２１：光学異方体（液晶フィルム）の偏光板側遅相軸２２：光学異方体（液晶フィルム）の液晶セル側遅相軸３１：液晶セルの上側の液晶分子配向方向３２：液晶セルの下側の液晶分子配向方向６１：偏光板の吸収軸

フロントページの続きＦターム(参考） 2H049 BA02 BA06 BA42 BB03 BB44 BC22 2H091 FA08X FA08Z FA11X FA14Z FB02 FB08 FC08 FD07 GA16 HA07 KA02 LA16 LA17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電極を備える１対の基板及びその間に挿
入された液晶物質を有する駆動用液晶セルと、偏光板
と、反射板と、光学異方体を少なくとも備え、前記液晶
物質の層に駆動電圧が印加される反射型液晶表示装置で
あって、前記偏光板が前記液晶物質の一方の面側のみに配置さ
れ、前記反射板が前記液晶物質の層の他方の面側に配置さ
れ、前記光学異方体が前記偏光板及び前記液晶物質の層の間
に配置され、前記液晶セル内の前記液晶物質の層におけ
る偏光板側から反射板側への液晶分子のねじれ角θ１、
前記光学異方体の遅相軸の偏光板側から反射板側へのね
じれ角θ２、前記光学異方体と前記液晶物質の層との向
き合う面の軸同士の偏光板側から反射板側への角度θ
３、及び前記偏光板の吸収軸から前記光学異方体の偏光
板側の面上における遅相軸への角度θ４が、下記式Ａ１
〜Ａ５： θ１＝＋４０〜＋７０° …（Ａ１） θ２＝−２０〜−５０° …（Ａ２） [θ１＋θ２＝＋１１〜＋３５°] …（Ａ３） θ３＝＋７０〜＋１１０° …（Ａ４） [θ４＝−１５〜＋２５°若しくは＋７５〜＋１１５°] …（Ａ５）の全てを満足し、前記液晶セル内における前記液晶物質の屈折率異方性Δ
ｎ１と前記液晶物質の層の厚みｄ１との積Δｎ１・ｄ
１、及び前記光学異方体の屈折率異方性Δｎ２と前記光
学異方体の厚みｄ２との積Δｎ２・ｄ２が下記式Ａ６： [Δｎ１・ｄ１＝４００ｎｍ〜６００ｎｍ、Δｎ２・ｄ２＝４００ｎｍ〜６００ｎｍ、且つΔｎ１・ｄ１−Δｎ２・ｄ２＝−６０〜＋６０ｎｍ] …（Ａ６）を満足することを特徴とする反射型液晶表示装置。
【請求項２】前記光学異方体が、光学的に正の一軸性
を示す液晶が液晶状態において形成したツイステッドネ
マチック配向を固定化せしめた液晶フィルムから少なく
とも構成されることを特徴とする請求項１に記載の前記
反射型液晶表示装置。
【請求項３】前記光学異方体が、光学的に正の一軸性
を示す高分子液晶を液晶状態においてツイステッドネマ
チック配向を形成せしめ、該配向状態から冷却すること
により液晶相状態でガラス固定化せしめた液晶フィルム
から少なくとも構成されることを特徴とする請求項１又
は２に記載の反射型液晶表示装置。
【請求項４】前記光学異方体が、光学的に正の一軸性
を示す光硬化型低分子液晶を液晶状態においてツイステ
ッドネマチック配向させ、配向後光照射により固定化せ
しめた液晶フィルムから少なくとも構成されることを特
徴とする請求項１又は２に記載の反射型液晶表示装置。