JP2001100218A

JP2001100218A - 液晶表示素子

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Publication number: JP2001100218A
Application number: JP27750399A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Saishiyu; 首達夫最; Yasushi Kawada; 田靖川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-09-29
Filing date: 1999-09-29
Publication date: 2001-04-13
Anticipated expiration: 2019-09-29
Also published as: JP3612250B2

Abstract

(57)【要約】【課題】可及的に良好な表示性能を得ることを可能に
する。【解決手段】第１の絶縁基板およびこの第１の絶縁基
板上に形成された電極を有する表側基板２１ａと、第２
の絶縁基板およびこの第２の絶縁基板上に形成された対
向電極を有し、対向電極が表側基板の電極に対向するよ
うに配置される対向基板２１ｂと、表側基板および対向
基板のうちの一方の基板上に形成されて表側基板と対向
基板とを所定の間隔に保持するスペーサ部２６と、表側
基板と対向基板との間に挟持される液晶層２７と、を備
えた液晶セルと、液晶セルの両面に設けられた一対の偏
光フィルム３ａ、３ｂと、を有し、スペーサ部が屈折率
異方性を有し、この屈折率異方性の主軸が一対の偏光フ
ィルムのうちの一方の偏光フィルムの吸収軸にほぼ平行
な方向、および前記一対の偏光フィルムの吸収軸に平行
な方向のほぼ中間の方向、ならびに一方の偏光フィルム
の吸収軸に垂直な方向と他方の偏光フィルムの吸収軸に
平行な方向とのほぼ中間の方向のうちのいずれか１つの
方向に一致していることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示素子に関
する。

【０００２】

【従来の技術】液晶は、情報・映像表示装置、光シャッ
タ、ライトバルブなどに広く使用されており、液晶材料
としてネマティック液晶を使用するものが主流である。
液晶表示素子は、画像応答の高速化や広視野角化などの
表示性能の向上のほか、低コスト化・軽量化などが求め
られている。高速・広視野角化のために、ネマティック
液晶を使用するＯＣＢ（Optically-Compensated Bend-c
ell）方式、ＶＡＮ（Vertically-Aligned Nematic）方
式、スメクティック液晶である強誘電性液晶・反強誘電
性液晶を使用する方式などが検討されている。また、軽
量化のために、ガラス基板に代わりプラスティック基板
を使用することも検討されている。

【０００３】強誘電性液晶や反強誘電性液晶を使用する
液晶表示素子の課題の１つとして、衝撃や指押しに対す
る耐性が小さく配向破壊が生じ易い点がある。配向破壊
が生じた部分は表示むらとして容易に認識される。破壊
された配向状態を再生するには、軽度の場合には通常の
駆動あるいは高めの電圧を印加することにより修復され
るが、重度の場合には液体相まで加熱し徐冷するアニー
ル処理が必要である。また、プラスティック基板を試用
する液晶表示素子においても、ガラス基板を使用する液
晶表示素子に比較して、衝撃や指押しに対する耐性が小
さいことが問題である。

【０００４】また、従来は、液晶表示素子の数μｍ〜数
１０μｍの液晶層の厚みの制御には、球状あるいは円柱
型のスペーサビーズが使用されてきている。しかしスペ
ーサビーズ散布の工程は、コスト面のほか、余剰のスペ
ーサが他の工程のダストとして影響を及ぼすなどの問題
があった。また、液晶層中でスペーサが動き回ることに
よる表示ムラやカラーフィルタなど他の層が傷付くなど
の問題もあった。

【０００５】そこで最近、スペーサ材を成膜し、フォト
リソグラフィ技術を用いてパターニングすることによっ
て基板上に柱や壁状にスペーサ構造を形成する方法が開
発されつつある。このようなスペーサは、配線などの非
開口部に選択的に作成することが可能であるため表示に
悪影響を及ぼさず、固定されているためにセルの剛性も
向上して耐衝撃性が増すなどの利点がある。また、壁状
のスペーサの側面を、液晶配向制御を行う界面として積
極利用して、新規な液晶配列や表示モードに応用してい
る例もある。

【０００６】このような壁状の形状を持つセル構造の製
造方法は、液晶とモノマーを混合した液体をセルに注入
後、相分離によって高分子を液晶から分離させる方法、
プラスティック基板の加圧変形による方法なども知られ
ている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】壁状、柱状、網目状な
どのスペーサが光学的に等方性でセルを挟む一対の偏光
板が直交配置でない場合、あるいは偏光板配置によらず
光学異方性の主軸方向が制御されていない場合には、ス
ペーサが開口部にあれば黒表示時の光抜けや着色が生じ
てコントラストが低下し、さらに表示領域にわたって表
示ムラとなる問題があった。また、カラーおよびニュー
トラル偏光フィルム３枚と液晶セル２枚を組合せたカラ
ーシャッタの場合、スペーサ部からの光抜けが色純度を
低下させる問題があった。またこの場合、２つの液晶セ
ルのスペーサは互いに重なている部分と重なっていない
部分があるが、重なる部分の面積は小さいため、おもに
重ならない部分からの光抜けの影響が大きい。また、ス
ペーサが黒色である場合や、スペーサ部が金属電極など
の遮光層によって遮光されている場合は、色純度やコン
トラストの低下はないが、透過率が低下してしまう問題
があった。なお、カラー表示画像の色純度の低下や、黒
表示状態における光抜けによるコントラスト低下より
も、表示の明るさを優先させる場合には、明るさの低減
や着色を防止する手段として、特開平８−２７８４３８
号公報のように高分子壁に旋光性を持たせる方法が知ら
れている。

【０００８】このように、従来のカラーシャッタ等に用
いられる液晶表示素子においては、壁状、柱状、網目状
などのスペーサが開口部にある場合には光抜けや着色が
生じたり、全体の透過率が低下し、良好な表示性能を得
ることができないという問題があった。

【０００９】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
であって、可及的に良好な表示性能を得ることのできる
液晶表示素子を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明による液晶表示素
子の第１の態様は、第１の絶縁基板およびこの第１の絶
縁基板上に形成された電極を有する表側基板と、第２の
絶縁基板およびこの第２の絶縁基板上に形成された対向
電極を有し、前記対向電極が前記表側基板の電極に対向
するように配置される対向基板と、前記表側基板および
前記対向基板のうちの一方の基板上に形成されて前記表
側基板と前記対向基板とを所定の間隔に保持するスペー
サ部と、前記表側基板と前記対向基板との間に挟持され
る液晶層と、を備えた液晶セルと、前記液晶セルの両面
に設けられた一対の偏光フィルムと、を有し、前記スペ
ーサ部が屈折率異方性を有し、この屈折率異方性の主軸
が前記一対の偏光フィルムのうちの一方の偏光フィルム
の吸収軸にほぼ平行な方向、および前記一対の偏光フィ
ルムの吸収軸に平行な方向のほぼ中間の方向、ならびに
一方の偏光フィルムの吸収軸に垂直な方向と他方の偏光
フィルムの吸収軸に平行な方向とのほぼ中間の方向のう
ちのいずれか１つの方向に一致していることを特徴とす
る。

【００１１】また本発明による液晶表示素子の第２の態
様は、第１の絶縁基板およびこの第１の絶縁基板上に形
成された電極を有する表側基板と、第２の絶縁基板およ
びこの第２の絶縁基板上に形成された対向電極を有し、
前記対向電極が前記表側基板の電極に対向するように配
置される対向基板と、前記表側基板および前記対向基板
のうちの一方の基板上に形成されて前記表側基板と前記
対向基板とを所定の間隔に保持するスペーサ部と、前記
表側基板と前記対向基板との間に挟持される液晶層と、
を備えた液晶セルと、前記液晶セルの両面に設けられた
一対の偏光フィルムと、を有し、前記スペーサ部が赤、
緑、青のうちの一色あるいは二色の波長域を選択的に吸
収あるいは反射する特性を備えたことを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明による液晶表示素子の実施
の形態を以下、図面を参照して説明する。

【００１３】（第１の実施の形態）本発明による液晶表
示素子の第１の実施の形態を図１乃至図６を参照して説
明する。本実施の形態の液晶表示素子の概略の構成を図
１に示し、構成断面図を図２に示す。

【００１４】この実施の形態の液晶表示素子１は図１に
示すように、液晶セル２と、偏光板３ａ，３ｂとを備え
ており、例えば光シャッタに用いられる。そして液晶セ
ル２は図２に示すように、表側基板２１ａと、対向基板
２１ｂとを有している。表側基板２１ａは、透明な絶縁
性基板２２ａ上にＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる
ストライプ状の電極２３ａが形成され、この電極２３ａ
が形成された側の全面を覆うように無機絶縁膜２４ａが
形成され、この絶縁膜２４ａ上に配向膜２５ａが形成さ
れた構成となっている。また対向基板２１ｂは透明な絶
縁性基板２２ｂ上にＩＴＯからなる対向電極２３ｂが形
成され、この対向電極２３ｂ上に無機絶縁膜２４ｂが形
成され、この絶縁膜２４ｂ上に配向膜２５ｂが形成され
た構成となっている。

【００１５】そして、表側基板２１ａまたは対向基板２
１ｂのうちの一方の基板の配向膜が形成された表面には
壁状のスペーサ部２６が形成されている。なお、配向膜
はスペーサ部２６を覆う用に形成しても良い。表側基板
２１ａと対向基板２１ｂはスペーサ部２６によって、所
定の間隙を有するように対向配置され、表示領域（図示
せず）を囲むように非表示領域（図示せず）上に塗布さ
れたシール材によって貼り合せられる。このシール材に
は液晶材料を注入するための注入口が設けられている。
この注入口を通して液晶組成物（以下、単に液晶ともい
う）２７が上記間隙内に注入され、封止される。すなわ
ち液晶２７は表側基板２１ａと対向基板２１ｂによって
挟持された構成となっている。そして液晶セル２の表面
および裏面には偏光板（偏光フィルム）３ａ，３ｂが貼
付された構成となっている。

【００１６】本実施の形態においては、図１に示すよう
に偏光板３ａは吸収軸１５が図面上で鉛直方向に位置し
ており、偏光板３ｂは吸収軸１６が水平方向に位置して
いる。したがって偏光板３ａ，３ｂの吸収軸は直交する
配置となっている。そして液晶セル２のスペーサ部２６
は屈折率異方性を有し、その主軸である進相軸あるいは
遅相軸６の方向は偏光板３ａ，３ｂの吸収軸１５，１６
の方向の丁度、中間の方向となるように配置されてい
る。すなわち遅相軸６は偏光板３ａ，３ｂの吸収軸１
５，１６とほぼ４５度を成すように配置されている。な
お、屈折率異方性は、スペーサを構成する高分子鎖ある
いは液晶性側鎖などの棒状分子が一方向に揃う構造を取
ることによって得ることができる。

【００１７】またスペーサ部２６は、図３に示すように
表側基板または対向基板のうちの一方の基板２１の表示
領域内に基板２１の一端から他端まで細長く延びるよう
にすなわち壁状に形成されている。そしてスペーサ部２
６間の間隔は例えば約２００μｍであり、各スペーサ部
２６の幅は約１０μｍで高さが約２μｍとなっている。
このスペーサ部２６の形状は、図４に示すように基板２
１の一方の端から他方の端まで連続していなくても良い
し、網目状や格子状など様々な形状であっても良い。

【００１８】本実施の形態のようにスペーサ部の屈折率
異方性の主軸６の方向が、液晶セル２を挟み込む一対の
偏光板３ａ，３ｂの、直交配置となっている吸収軸の方
向の丁度中間の方向になっている。このため、スペーサ
部２６の複屈折率が０．１以上であり、基板間の距離が
数μｍであり、複屈折率と基板間距離の積が約０．２５
μｍとなっていれば、この場合は一対の偏光板の吸収軸
が直交した配置であるので、スペーサ部で直線偏光は９
０度回転し、出射側の偏光フィルムを透過できる。これ
により、スペーサ部２６は均一に光を透過することが可
能となり、高透過率の液晶表示素子を得ることができ
る。

【００１９】なお、上記実施の形態においては、スペー
サ部２６の屈折率異方性の主軸（進相軸あるいは遅相
軸）の方向は偏光板３ａ，３ｂの吸収軸のほぼ中間の方
向であったが、上記主軸の方向は一対の偏光板３ａ，３
ｂのうちの一方の偏光板の吸収軸に平行な方向であって
も良く、この場合は均一に光を遮光して高コントラスト
が得られる。なおこのとき、偏光板３ａ，３ｂの吸収軸
は直交配置とする。

【００２０】また偏光板３ａ，３ｂの吸収軸が直交配置
でない場合には、スペーサ部２６の主軸の方向は一対の
偏光板３ａ，３ｂのうちの一方の偏光板の吸収軸に垂直
な方向と、他方の偏光板の吸収軸の方向との中間の方向
であれば良い。

【００２１】異方性の主軸が、一方の偏光フィルムの吸
収軸に平行な方向で直交配置の場合、また、一方の偏光
フィルムの吸収軸に垂直な方向と他方の偏光フィルムの
吸収軸の略中間方向である場合には、スペーサを透過し
た光は、光出射側の偏光フィルムの吸収軸方向の直線偏
光となるため、スペーサ部は暗状態となる。この場合
は、高コントラスト、高色純度を得たい場合に有効であ
る。また、異方性の主軸が２つの偏光フィルムの吸収軸
方向の略中間方向の場合は、スペーサを透過した光は、
光出射側の偏光フィルムの透過軸方向の直線偏光となる
ため、スペーサ部は明状態となる。この場合は、高透過
率、明るい表示を得たい場合に有効である。

【００２２】なお、スペーサはアクリル系などの紫外線
硬化型高分子やプラスティック基板表面の変形により成
型し、偏光紫外光による露光、スペーサ材配向制御層に
よる高分子の配向、もともと異方性をもつ基板を加圧変
形などの手段により異方性を持たせることができる。

【００２３】また、スペーサと他方の基板の間には、接
着層によって固定化させてもよく、このスペーサの他に
従来の黒色あるいは透明なパールあるいはファイバのス
ペーサが散布されていてもよい。十分な剛性を得るため
にスペーサ部分は間隔０．５ｍｍ以下、幅５μｍ以上で
あることが望ましい。

【００２４】液晶セルは、遅相軸が４５度スイッチング
できる２分の１波長板として機能するものや、偏光状態
を変えない状態と直線偏光を９０度回転させる状態の２
状態をスイッチングできる液晶配列状態のものであれ
ば、特に制限はないが、シャッタ用途としては高速性を
有する液晶材料が望ましい場合が多い。液晶材料の例と
して、一般的に知られている低分子あるいは高分子の強
誘電性液晶・反強誘電性液晶や、歪らせん型強誘電性液
晶、高分子を混入した強誘電性液晶、エレクトロクリニ
ック効果を示す強誘電性液晶、パイセルと呼ばれるモー
ドのネマティック液晶などがある。

【００２５】図５は反強誘電性液晶を使用した場合の液
晶セル内における液晶配列状態の概略を示す平面図であ
る。棒状の液晶分子５は、ほぼ基板に平行な面内に分子
長軸方向をとり、基板に垂直な方向にスメクテイィック
層構造４をとる。液晶材料の種類や電圧の印加状態によ
り、液晶分子の配列状態は、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）の
ように分子長軸方向が異なる状態、あるいは図５（ａ）
（ｂ）（ｃ）の中間の状態をとりうるが、層構造は不変
である。層法線方向を図５、図６の１８の方向とし、正
負電圧印加時の液晶の光軸（遅相軸）方向を図６の１
６，１７とし、偏光板の吸収軸を図６の１５，１７方向
とした。

【００２６】なお、図５（ａ）、（ｃ）は強誘電性液晶
の双安定状態のうちの１状態における液晶配列状態また
は反強誘電性液晶の三安定状態のうちの１状態における
液晶配列状態を示し、図５（ｂ）は反強誘電性液晶の三
安定状態のうちの１状態における液晶配列状態を示す。

【００２７】以下、本発明の液晶表示素子を構成する液
晶セルの製造方法を図１、２、６を参照して説明する。
基板材料としては、ガラス、ポリエーテルスルフォン
（ＰＥＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、一軸あるいは
二軸延伸ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの
ほか、片側の基板のみガラスでもよく、異なる材質、異
なる厚さの基板を組み合せてもよく、異なる材質の基板
の合板であってもよい。表基板２１ａは厚さ０．１ｍｍ
のＰＥＳであり、その上にはスパッタ、フォトリソグラ
フィ、エッチングの工程により厚さ１３０ｎｍの６本の
横ストライプ状に形成されたＩＴＯのストライプ電極２
３ａを有している。ストライプ電極２３ａの間隔は２０
μｍ程度である。ＩＴＯ電極層２３ａの上に、幅２０μ
ｍの金属補助電極配線（図示せず）を、各ＩＴＯストラ
イプ電極につき長手方向に複数本ずつ形成してもよい。

【００２８】ＩＴＯ電極の上には、全面にわたって絶縁
層として１００ｎｍの厚さにＳｉＯ ₂膜２４ａをスパッ
タ成膜した。絶縁層材料としては、他にＳｉＮ、Ｔａ₂
Ｏ₅、ＳｒＴｉＯ₃、ＴｉＯ₂の単層あるいは多層膜で
あってもよい。絶縁層２３ａの上に、感光性樹脂を２μ
ｍの厚さに塗布し、波長２００〜４００ｎｍの偏光紫外
光によるフォトリソグラフィによってスペーサ壁を形成
した。感光性樹脂材料としては、アクリル樹脂、メタク
リル樹脂、ノボラック樹脂、ポリビニルシンナメート、
カルコン系樹脂、感光性ポリイミド、ＰＭＭＡ、ポリケ
イ皮酸ビニルなどが好ましく、多官能モノマー、オリゴ
マー、重合反応開始剤、重合反応遅延剤を含んでいても
よく、多層膜であってもよい。

【００２９】また、従来のパール状スペーサ等を使用し
てセルを作成した後、これらの光硬化性モノマーを液晶
と混合させたものや、液晶性側鎖を持つプレポリマーを
セルに注入し、同様にマスクを介して紫外光を照射し相
分離させることによってスペーサ部を形成してもよい。
このとき適当な電圧を印加しながら硬化させると、屈折
率異方性を所望の方向にしやすい場合がある。また、屈
折率異方性などの光学異方性をもともと持つプラスティ
ック基板表面を、プレス加工などの加圧変形することに
よってスペーサ構造を形成する方法もある。この場合、
セルを構成する２枚の基板は異方性の主軸を直交させる
ことにより、位相補償を行うことが望ましい。対向基板
２１ｂは厚さ０．１ｍｍのＰＥＳであり、その上にはス
パッタ、フォトリソグラフィ、エッチングの工程により
厚さ１３０ｎｍのＩＴＯの対向電極２３ｂを端部を除く
全面に有している。ＩＴＯ電極層２３ｂの上に、金属補
助電極配線を形成してもよい。ＩＴＯ電極２３ｂの上に
は、全面にわたって７０ｎｍの厚さにＳｉＯ₂膜２４ｂ
をスパッタ成膜した。各基板のＳｉＯ₂層２４ａ，２４
ｂの上に、それぞれ液晶配向膜として低プレチルト性の
ポリイミド膜２５ａ，２５ｂを３０ｎｍの厚さに、オフ
セット印刷および１５０℃程度の温度における焼成によ
って成膜した。液晶配向膜としては、耐熱性のあるガラ
ス基板の場合には、他にポリビニルアルコール、ポリア
ミドイミドなどを使用してもよい。各基板の配向膜は、
セル長手方向に、液晶注入方向と逆向きにラビング処理
した。ただし、ラビング方向と液晶のスメクティック層
法線のずれを考慮し、両基板のラビング軸は、約１０度
ずらした。ラビング処理方向は、セル長手方向から２
２．５度ずらした角度として、偏光板の吸光軸をセル長
手方向に垂直・平行となるように配置した。

【００３０】一方の基板に約２．０μｍ径の透明あるい
は黒色の球状あるいは円柱状のスペーサ２６を散布して
もよい。球状スペーサの材質はシリカ、樹脂コートシリ
カ、硬質プラスティックなどであってもよく、接着性を
有するものであってもよい。また、接着性のスペーサと
非接着性のスペーサを混合して散布してもよい。対向基
板に貼り合わせのためのエポキシ接着剤（シール剤）を
周辺部に塗布し、加熱・加圧下で固着されセルが形成さ
れた。液晶材料として、チルト角２２．５度（コーン角
４５度）反強誘電性液晶を使用し、真空注入により液晶
層２７を形成した。

【００３１】カラーシャッタ用途における発色手段とし
て、液晶層には二色性色素が混入されていてもよい。ま
た、液晶層形成方法は吸引注入や印刷、塗布など他の方
法によってもよい。ガラス基板２２ａ，２２ｂの外側に
は、それぞれ偏光フィルム２１ａ，２１ｂを貼付した。
偏光フィルムの偏光軸は、１５，１６で示す方向とし
た。また、偏光フィルムはモノクロシャッタとして使用
する場合は、無彩色（ニュートラル）偏光フィルム、カ
ラーシャッタとして使用する場合は、有彩色（カラー）
偏光フィルムを使用する。色範囲特性や視野角特性を改
善するために、偏光フィルムに加えて位相差フィルムを
使用してもよい。駆動系は、最大印加電圧±２０Ｖのも
のを用い、各ストライプ電極１３の両端の端子に、振幅
３０Ｖの矩形波の電圧を印加した。対向電極１４は接地
し一定電位とした。この結果、優れた表示性能を得るた
めに十分な約０．３ｍｓのスイッチング速度および高透
過率が得られた。

【００３２】比較のために、スペーサ部の屈折率異方性
を制御しない以外は本実施の形態と同様の構成の液晶セ
ルを作成して液晶シャッタ装置を構成した。この液晶シ
ャッタ装置においては、スペーサ部の光学異方性（屈折
率異方性）の不均一性による光漏れのムラが生じて、透
過率が本実施の形態に比べて約１０％低く、暗い表示と
なり、表示品位は全体的に低下した。

【００３３】（第２の実施の形態）次に本発明による液
晶表示素子の第２の実施の形態を図７乃至図１９を参照
して説明する。

【００３４】この第２の実施の形態の液晶表示素子は図
７に示すように、２個の液晶セル２ａ，２ｂと、カラー
偏光フィルム２８ａ，２８ｂと、ニュートラル偏光フィ
ルム２８ｃとを備えており、液晶カラーシャッタ装置と
して用いられるものである。各液晶セル２ｉ（ｉ＝ａ，
ｂ）、壁状のスペーサ部２６ｉ（ｉ＝ａ，ｂ）以外は第
１の実施の形態の液晶セル２とほぼ同一の構成となって
いる。壁状のスペーサ２６ｉ（ｉ＝ａ，ｂ）は、一般的
なカラーフィルタの製法と同様に、着色したベースポリ
マのフォトリソグラフィーによって、グリーンの波長域
を吸収する色素材料を含有させて形成した。グリーンの
波長域の透過率は数％以下、他の波長域は約８０％以上
とした。壁状のスペーサ部２６ａ，２６ｂの方向は、液
晶セル２ａ，２ｂ長辺に対し２２．５度とした。液晶セ
ル２ａ，２ｂと、カラー偏光フィルム２８ａ，２８ｂ、
ニュートラル偏光フィルム２８ｃを図７のように組み合
わせ、カラーシャッタを形成した。２つの液晶セル２
ａ，２ｂのスペーサ部２６ａ，２６ｂは、正面からみる
と図８に示すように４５度方向に交差しており、断面で
は図９（ａ）に示すように互いに重なる部分と図９
（ｂ）に示すように重ならない部分があるが、重なる部
分の面積は小さく表示特性上は無視できる。

【００３５】この第２の実施の形態においては、カラー
偏光フィルム２８ａ，２８ｂの吸収軸、吸収色は、下記
の表１

【表１】に示すように構成した。すなわち、偏光フィルム２８ａ
は垂直方向でグリーンの光を透過し、水平方向でマゼン
タ色の光を透過するように２枚の偏光フィルムを貼り合
せて構成した。また偏光フィルム２８ｂは垂直方向でシ
アン色の光を透過し、水平方向でレッドの光を透過する
ように２枚の偏光フィルムを貼り合わせて構成した。

【００３６】このように構成された本実施の形態の液晶
表示素子の３色光（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の透過状態を図１０に
示す。図１０（ａ）は液晶セル２ａ（以下、ＬＣ１とも
いう）および液晶セル２ｂ（以下、ＬＣ２ともいう）が
ともにＯＦＦの状態の場合を示し、図１０（ｂ）はＬＣ
１がＯＮ状態でＬＣ２がＯＦＦ状態の場合を示し、図１
０（ｃ）はＬＣ１がＯＦＦ状態で、ＬＣ２がＯＮ状態の
場合を示す。なお、ＬＣ１およびＬＣ２は各々２分の１
波長板として機能する液晶セルであって、ＯＮ状態で遅
相軸が偏光フィルムの吸収軸に対して４５度方向とな
り、入射された直線偏光が９０度回転する。また図１０
において、実線の矢印は液晶部分からの主要な透過光を
示し、破線の矢印は液晶セルのスペーサ部を通った透過
光を示している。また図１０において白丸は透過を示
し、黒丸は吸収を示す。

【００３７】図１０から分かるように、本実施の形態の
ように液晶セル２ａ，２ｂのスペーサ部２６ａ，２６ｂ
をグリーン光を吸収するように構成することにより、不
要な色の光抜けは無くなり、必要な色の一部を、スペー
サ部を透過させることができる。これにより良好な表示
性能を得ることができる。

【００３８】これに対して、液晶セル２ａ，２ｂのスペ
ーサ部を、ほぼ無色透明として構成する以外は、本実施
の形態と同様に構成した場合の３色光（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の
透過状態を図１１に示す。

【００３９】この場合は、図１１から分かるように、グ
リーンを表示する場合は良いが（図１１（ａ）参照）、
ブルーやレッドを表示する場合はグリーンの光が漏れて
きて、色純度が低下し、良好な表示性能を得ることがで
きない。

【００４０】また、この場合、色度座標表示によるレッ
ド、グリーン、ブルーの３点からなる三角形による比較
では色再現域は第２の実施の形態の場合の８０％であ
り、低下した。なおこの場合にスペーサ部に黒色の材料
を使用する、あるいは遮光層を設ける遮光構造とする
と、スペーサ部からの光漏れが無いために、色純度は十
分であるが第２の実施の形態に比べて透過率が約１０％
低下した。

【００４１】（第３の実施の形態）次に本発明の第３の
実施の形態を図１２を参照して説明する。この第３の実
施の形態の液晶表示素子は、第２の実施の形態とほぼ同
様の構成となっており、液晶セル２ａ，２ｂおよび偏光
フィルム２８ａ，２８ｂ，２８ｃの吸収軸、吸収光は下
記の表２

【表２】に示すように構成されている。すなわち、液晶セル２ａ
のスペーサ部２６ａはブルーの光を吸収し、液晶セル２
ｂのスペーサ部はレッドの光を吸収する。また偏光フィ
ルム２８ａは、垂直方向でグリーンの光を透過し、水平
方向でマゼンタの光を透過し、偏光フィルム２８ｂは垂
直方向でレッドの光を透過し、水平方向でシアンの光を
透過するように構成されている。

【００４２】この第３の実施の形態の３色光（Ｒ，Ｇ，
Ｂ）の透過状態を図１２に示す。この図１２から分かる
ように、不要な光抜けを防止することが可能となり、こ
れにより良好な表示性能を得ることができる。

【００４３】これに対して、液晶セルのスペーサ部を、
ほぼ無色透明として構成する以外は本実施の形態と同様
に構成した場合の３色光（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の透過状態を図
１３に示す。

【００４４】この場合は、図１３から分かるように、ブ
ルーやレッドを表示する場合は良いが（図１３（ｂ），
（ｃ）参照）、グリーンを表示する場合はレッドやブル
ーの光が漏れてきて色純度が低下し、良好な表示性能を
得ることができない（図１３（ａ）参照）。

【００４５】（第４の実施の形態）次に本発明の第４の
実施の形態を図１４を参照して説明する。この第４の実
施の形態の液晶表示素子は、第２の実施の形態とほぼ同
様の構成となっており、液晶セル２ａ，２ｂおよび偏光
フィルム２８ａ，２８ｂ，２８ｃの吸収軸、吸収色は下
記の表３

【表３】に示すように構成されている。すなわち、液晶セル２ａ
のスペーサ部２６ａはグリーンの光を吸収し、液晶セル
２ｂのスペーサ部２６ｂはブルーの光を吸収する。そし
て偏光フィルム２８ａは垂直方向でイエローの光を透過
し、水平方向でブルーの光を透過し、偏光フィルム２８
ｂは垂直方向でシアンの光を透過し、水平方向でレッド
の光を透過するように構成されている。

【００４６】この第４の実施の形態の３色光（Ｒ，Ｇ，
Ｂ）の透過状態を図１４に示す。この図１４から分かる
ように、不要な光抜けを防止することが可能となり、こ
れにより良好な表示性能を得ることができる。

【００４７】これに対して、液晶セルのスペーサ部をほ
ぼ無色透明として構成する以外は本実施の形態と同様に
構成した場合の３色光（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の透過状態を図１
５に示す。

【００４８】この場合は図１５から分かるように、グリ
ーンの光を表示する場合は良いが（図１５（ａ）参
照）、ブルーやレッドを表示する場合はグリーンやブル
ーの光が漏れてきて色純度が低下し、良好な表示性能を
得ることができない（図１５（ｂ），（ｃ）参照）。

【００４９】（第５の実施の形態）次に本発明の第５の
実施の形態を図１６を参照して説明する。この第５の実
施の形態の液晶表示素子は、第２の実施の形態とほぼ同
様の構成となっており、液晶セル２ａ，２ｂおよび偏光
フィルム２８ａ，２８ｂ，２８ｃの吸収軸、吸収色は下
記の表４

【表４】に示すように構成されている。すなわち、液晶セル２ａ
のスペーサ部２６ａはグリーンの光を吸収し、液晶セル
２ｂのスペーサ部２６ｂはレッドの光を吸収する。そし
て偏光フィルム２８ａは垂直方向でブルーの光を透過
し、水平方向でイエローの色を透過し、偏光フィルム２
８ｂは垂直方向でレッドの光を透過し、水平方向でシア
ンの光を透過するように構成されている。

【００５０】この第５の実施の形態の３色光（Ｒ，Ｇ，
Ｂ）の透過状態を図１６に示す。この図１６から分かる
ように、不要な光抜けを防止することが可能となり、良
好な表示性能を得ることができる。

【００５１】これに対して液晶セル２ａ，２ｂのスペー
サ部をほぼ無色透明として構成する以外は、本実施の形
態と同様に構成した場合の３色光（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の透過
状態を図１７に示す。

【００５２】この場合は、図１７から分かるように、レ
ッドやグリーンを表示するとき（図１７（ｂ），（ｃ）
参照）は良いが、ブルーを表示するときにレッドやグリ
ーンの光が漏れてきて、色純度が低下し、良好な表示性
能を得ることができない（図１７（ａ）参照）。

【００５３】（第６の実施の形態）次に本発明の第６の
実施の形態を図１８を参照して説明する。この第６の実
施の形態の液晶表示素子は、第２の実施の形態とほぼ同
様の構成となっており、液晶セル２ａ，２ｂおよび偏光
フィルム２８ａ，２８ｂ，２８ｃの吸収軸、吸収光は下
記の表５

【表５】に示すように構成されている。すなわち、液晶セル２
ａ，２ｂのスペーサ部２６ａ，２６ｂはグリーンの光を
吸収するように構成されている。そして、偏光フィルム
２８ａは垂直方向でレッドの光を透過し、水平方向は全
色の光を透過し、偏光フィルム２８ｂは垂直方向で全色
の光を透過し、水平方向でグリーンの光を透過するよう
に構成されている。また偏光フィルム２８ｃは垂直方向
でブルーの光を透過し、水平方向で全色の光を透過する
構成となっている。

【００５４】この第６の実施の形態の３色光（Ｒ，Ｇ，
Ｂ）の透過状態を図１８に示す。この図１８から分かる
ように不要な光抜けを防止することが可能となり、良好
な表示性能を得ることができる。

【００５５】これに対して液晶セル２ａ，２ｂのスペー
サ部をほぼ無色透明として構成する以外は、本実施の形
態と同様に構成した場合の３色光（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の透過
状態を図１９に示す。

【００５６】この場合は、図１９から分かるように、グ
リーンを表示するときは良いが（図１９（ａ）参照）、
ブルーとレッドを表示するときにグリーンの色が漏れて
きて、色純度が低下し、良好な表示性能を得ることがで
きない。

【００５７】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、良好
な表示性能を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液晶表示素子の第１の実施の形態
の構成を示す図。

【図２】本発明による液晶表示素子の構成を示す断面
図。

【図３】本発明による液晶表示素子にかかるスペーサ部
の配置を示す図。

【図４】本発明による液晶表示素子にかかるスペーサ部
の配置を示す図。

【図５】本発明による液晶表示素子の液晶配列状態の概
略を示す図。

【図６】本発明による液晶表示素子の構成を示す平面
図。

【図７】本発明による液晶表示素子の第２の実施の形態
の構成を示す図。

【図８】第２の実施の形態の２つの液晶セルのスペーサ
部の位置関係を示す図。

【図９】第２の実施の形態の構成を示す断面図。

【図１０】第２の実施の形態の液晶表示素子の３色の光
の透過状態を示す図。

【図１１】第２の実施の形態において、スペーサ部をほ
ぼ無色透明として構成した場合の３色の光の透過状態を
示す図。

【図１２】第３の実施の形態の液晶表示素子の３色の透
過状態を示す図。

【図１３】第３の実施の形態において、スペーサ部をほ
ぼ無色透明として構成した場合の３色の光の透過状態を
示す図。

【図１４】第４の実施の形態の液晶表示素子の３色の光
の透過状態を示す図。

【図１５】第４の実施の形態において、スペーサ部をほ
ぼ無色透明として構成した場合の３色の光透過状態を示
す図。

【図１６】第５の実施の形態の液晶表示素子の３色の光
の透過状態を示す図。

【図１７】第５の実施の形態において、スペーサ部をほ
ぼ無色透明として構成した場合の３色の光の透過状態を
示す図。

【図１８】第６の実施の形態の液晶表示素子の３色の光
の透過状態を示す図。

【図１９】第６の実施の形態において、スペーサ部をほ
ぼ無色透明として構成した場合の３色の光の透過状態を
示す図。

【符号の説明】

１液晶表示素子２，２ａ，２ｂ液晶セル３ａ，３ｂ偏光板（偏光フィルム）４液晶のスメクティック層５液晶分子６，６ａ，６ｂスペーサ部の屈折率異方性の主軸の方
向１５表側の偏光板の偏光軸１６裏側の偏光板の偏光軸１７負電圧印加オン時の液晶層の光軸方向１８スメクティック層の法線方向２１ａ表側基板２２ｂ対向基板２２ａ，２ｂ基板２３ａ，２３ｂＩＴＯ電極２４ａ，２４ｂ無機絶縁膜２５ａ，２５ｂ配向膜２６ａ，２６ｂスペーサ部２７液晶層２８ａ，２８ｂ，２８ｃ偏光フィルム

フロントページの続きＦターム(参考） 2H089 LA03 LA07 LA10 LA19 LA20 NA09 NA17 NA58 PA02 PA05 PA09 QA11 QA14 QA16 RA13 RA14 TA01 TA12 2H091 FA08X FA08Z FA50Y FD24 HA12 LA12 LA15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の絶縁基板およびこの第１の絶縁基板
上に形成された電極を有する表側基板と、第２の絶縁基板およびこの第２の絶縁基板上に形成され
た対向電極を有し、前記対向電極が前記表側基板の電極
に対向するように配置される対向基板と、前記表側基板および前記対向基板のうちの一方の基板上
に形成されて前記表側基板と前記対向基板とを所定の間隔に保持するスペーサ
部と、前記表側基板と前記対向基板との間に挟持される液晶層
と、を備えた液晶セルと、前記液晶セルの両面に設けられた一対の偏光フィルム
と、を有し、前記スペーサ部が屈折率異方性を有し、この屈折率異方
性の主軸が前記一対の偏光フィルムのうちの一方の偏光
フィルムの吸収軸にほぼ平行な方向、および前記一対の
偏光フィルムの吸収軸に平行な方向のほぼ中間の方向、
ならびに一方の偏光フィルムの吸収軸に垂直な方向と他
方の偏光フィルムの吸収軸に平行な方向とのほぼ中間の
方向のうちのいずれか１つの方向に一致していることを
特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】前記スペーサ部の屈折率異方性の主軸が前
記一方の偏光フィルムの吸収軸に平行である場合は、前
記一対の偏光フィルムの吸収軸はほぼ直交するように配
置されたことを特徴とする請求項１記載の液晶表示素
子。
【請求項３】第１の絶縁基板およびこの第１の絶縁基板
上に形成された電極を有する表側基板と、第２の絶縁基板およびこの第２の絶縁基板上に形成され
た対向電極を有し、前記対向電極が前記表側基板の電極
に対向するように配置される対向基板と、前記表側基板および前記対向基板のうちの一方の基板上
に形成されて前記表側基板と前記対向基板とを所定の間
隔に保持するスペーサ部と、前記表側基板と前記対向基板との間に挟持される液晶層
と、を備えた液晶セルと、前記液晶セルの両面に設けられた一対の偏光フィルム
と、を有し、前記スペーサ部が赤、緑、青のうちの一色あるいは二色
の波長域を選択的に吸収あるいは反射する特性を備えた
ことを特徴とする液晶表示素子。