JP2002006306A - 反射型液晶表示素子 - Google Patents

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
可能な反射型液晶表示素子の提供。 【解決手段】 偏光板（１）と反射板（４）とが、液晶
セル（３）及び光学異方体（２）を挟んで対峙する位置
関係に配置され、波長λ＝４５０ｎｍ及びλ＝５９０ｎ
ｍにおける屈折率異方性Δｎの比を、複屈折波長分散α
と定義した場合において、前記液晶セルに含まれる液晶
物質層の複屈折波長分散α１と、前記光学異方体の複屈
折波長分散α２が、α２＜α１の関係にある反射型液晶
表示素子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学異方体と偏光
板とを備え、コントラストのよい反射型液晶表示素子に
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伴
って表示性能の向上も目覚しく、液晶表示装置の用途は
拡大し続けている。液晶表示装置は薄型軽量であること
から、携帯用情報処理機器の分野においては、そのディ
スプレイの殆ど全てに液晶表示装置が利用されている。
携帯用情報処理機器は、通常、バッテリー駆動であるた
め、その消費電力を抑えることが重要な課題である。こ
のため、携帯用情報処理機器に搭載する搭載する液晶表
示装置としては、電力の消費が大きいバックライトを使
用しないで済み、従って、より一層の薄型化、軽量化及
び消費電力の低減化が可能な反射型液晶表示装置が特に
注目されている。従来、液晶表示装置としては、ＴＮ
（ツイステッドネマチック）方式およびＳＴＮ（スーパ
ーツイステッドネマチック）方式のものが主に用いられ
て来た。ＳＴＮ方式の液晶表示装置は、一般的に、液晶
セルを一対の偏光板で挟んだ構造を有し、反射型液晶表
示装置の場合は、この偏光板の外側に反射板を配置する
のが通例である。ＳＴＮ方式の液晶表示装置では、液晶
セル内の液晶分子のねじれ角を９０°以上とし、液晶セ
ルの複屈折効果によって生じる楕円偏光に対する偏光板
の透過軸の角度が最適に設定されている。そのために、
この種の液晶表示装置では、電圧印加に伴う急激な分子
配向変形を液晶の複屈折変化に反映させることができ、
しきい値以上で急激な光学的変化を伴う電気光学特性を
発現させることができる。ＳＴＮ方式の液晶表示装置に
おいては、液晶の複屈折により、表示の背景色として黄
緑や濃紺が生じることがある。この着色現象を改善する
ために、反射型表示装置では、表示用ＳＴＮ液晶セルの
一般には視認側に、光学補償用液晶セルまたはポリカー
ボネートなどの高分子で形成された位相差板を重ね合わ
せることが行われている。このようは手段で色補償を行
い、白黒表示に近い表示を行わせる反射型液晶表示装置
が、いわゆるペーパーホワイト型液晶表示装置である。

【０００３】しかしながら、反射型であるか、透過型で
あるかを問わず、ＳＴＮ方式を採用した一般の液晶表示
装置に使用される偏光板は、その光透過率が偏光軸に平
行に直線偏光を入射させた場合においても約９０％程度
であるので、２枚の偏光板を使用する従来の液晶表示装
置では十分な明るさを得ることができない難点がある。
特に、バックライトを使用しない反射型液晶表示装置の
場合は、入射した光が出射するまでに偏光板を合計４回
通過することになるので光量の減衰が問題となる。この
問題を解決する技術として、特開平２−１８９５１９号
公報及び特開平６−１１７１１号公報などには、偏光
板、位相差板、液晶セル及び反射板を、この順に積層さ
れた構成を持つ反射型液晶表示装置が提案されている。
この表示装置は、上記したペーパーホワイト型の反射型
液晶表示装置では設置されていた反射板側の偏光板を持
たないため、装置に入射した光は偏光板を２回通過した
だけで出射する。従って、当然のこととしてこの表示装
置には、高輝度で、高反射率の白表示を期待することが
できる。しかし、偏光板を１枚しか使用しない従来の反
射型液晶表示装置では、そこで使用される位相差板や液
晶セルの光学的パラメーターついての検討が不充分であ
るためか、コントラストの良好な表示を得ることが困難
である。

【０００４】

【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、且つコントラストの良好な表示が得られる反
射型液晶表示素子を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る反射型液晶
表示素子は、電極を備える一対の透明基板間に液晶物質
層を介在させた液晶セルと、偏光板と、反射板と、ねじ
れ構造を有する光学異方体とを備え、２値以上の電圧値
が選択されて前記液晶物質の層に駆動電圧が印加される
反射型液晶表示素子において、（１）前記偏光板と前記
反射板とが、前記液晶物質層及び前記光学異方体を挟ん
で対峙する位置関係に配置され、（２）波長λ＝４５０
ｎｍ及びλ＝５９０ｎｍにおける屈折率異方性Δｎの比
を、複屈折波長分散αと定義した場合において、前記液
晶物質層の複屈折波長分散α１と、前記光学異方体の複
屈折波長分散α２が、α２＜α１の関係にあることを特
徴とする。本発明の反射型液晶表示素子では、前記した
液晶物質層の複屈折波長分散α１と、前記した光学異方
体の複屈折波長分散α２が、それぞれ下記の範囲にある
ことが好ましい。 α１＝１．１０〜１．３０ α２＝１．０５〜１．２５ また、本発明の反射型液晶表示素子においては、前記液
晶物質層に含まれる液晶分子の偏光板側から反射板側へ
のねじれ角θ１が、＋２００°〜＋２７０°の範囲にあ
り、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が、−２４０°〜−３９０°の範囲にあ
り、前記液晶物質層の波長λ＝５５０ｎｍにおける屈折
率異方性△ｎ１と厚みｄ１との積（△ｎ１・ｄ１）が、
７００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲であり、前記光学異方
体の波長λ＝５５０ｎｍにおける屈折率異方性△ｎ２と
前記光学異方体の厚みｄ２との積（△ｎ２・ｄ２）が、
８００ｎｍ〜１２００ｎｍの範囲であることが好まし
い。本発明の反射型液晶表示素子に使用される光学異方
体は、液晶フィルムであってよく、また、前記した偏光
板と反射板の間には、少なくとも１層の光拡散層を設け
ることができる。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の反射型液晶表示素子に使
用される液晶セル（駆動用液晶セル）は、電極を備える
一対の透明基板と、この２枚の透明基板間に介在する液
晶物質の層とからなる。液晶セルでは液晶物質層の両面
がそれぞれ透明基板と隣接しているのが通常であるが、
希望に応じて、液晶物質層と透明基板との間の一方に偏
光板を、他方に反射板を設置することができる。液晶セ
ルの透明基板としては、液晶物質の分子を特定の方向に
配向させ得るものが使用される。具体的には、液晶分子
を配向させる性質を本来備えている透明基板又は配向能
を持たない透明基板に液晶分子を配向させる性質を有す
る配向膜等を設けた透明基板が使用される。特定の方向
に液晶分子を配向させ得る２枚の透明基板を、それぞれ
の配向方向が捩れた関係に保持されるよう対向させ、そ
の間に液晶物質の層を形成させることにより、この液晶
物質層に特定のねじれ角を与えることができる。液晶セ
ルの電極は、通常、液晶物質層の両側に位置する２枚の
透明基板の液晶物質層側表面にそれぞれ設けられる。配
向膜を有する透明基板を用いた場合は、透明基板と配向
膜との間に電極を設けることができる。本発明の液晶セ
ルに使用される液晶物質には、特別な限定はなく、通常
のＳＴＮ型液晶表示素子に用いられる各種の液晶物質が
いずれも利用可能である。

【０００７】反射型液晶表示素子における偏光板と反射
板は、液晶セルの液晶物質層を挟んで対峙する位置関係
に配置される。一般的には、液晶物質層を２枚の電極付
き透明基板で挟んだ液晶セルの一方の表面に偏光板を、
他方の表面に反射板を設けるのが通常である。そして、
しかし、前述した通り、この偏光板及び／又は反射板
は、希望に応じて、液晶物質層と透明基板との間に、換
言すれば、液晶セルの内側に設置することができる。こ
の場合、偏光板と反射板とは、液晶物質層を挟んで対峙
する位置関係になければならないが、必ずしも両者を共
に液晶セル内に位置させる必要はない。本発明で用いる
偏光板は特に限定されず、吸収軸を有する一般的な偏光
板がいずれも使用可能であるが、反射率の高い反射型液
晶表示素子を得るには、透過率の高い偏光板を用いるの
が好ましい。具体的には、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
分子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、適当な支持フィルムに挟んだ形態の偏光板が使用で
きる。本発明で用いる反射板も特に限定されず、これに
は、アルミニウム箔、銀箔などが使用できる外、真空蒸
着法により透明なガラス基板上にアルミニウム層又は銀
層などを真空蒸着させ、これを反射板に利用することも
できる。なお、反射板を液晶セル内に設置する場合に
は、この反射板に液晶セルの電極としての機能を兼備さ
せることができる。

【０００８】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光学異方軸がねじれ
た構造を有するものを意味する。従って、ここで言う光
学異方体は光学的に異方性を持った複数の層を、それぞ
れ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ＴＮ液晶セル
等と同様に、ねじれ角を有する。本発明の光学異方体と
しては、(a)ツイスト配向された液晶セルそのもの、
(b）液晶フィルム、(c)位相差フィルムの積層体を例示
することができるが、この中では(b)の液晶フィルムが
好ましい。(a)のツイスト配向された液晶セルとして
は、前記した駆動用液晶セルと同様に、２枚の透明基板
間に挿入した液晶物質層を特定な方向に配向させてねじ
れ角を与えた液晶セルが例示できる。また、(b)の液晶
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を意味
する。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、さらに詳
しくは、ねじれ特性を有する液晶物質が、液晶状態にお
いて形成したねじれ配向を、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。ねじれ特性を有する液晶物質には、液晶
分子の形状の如何を問わず、また低分子であるか高分子
であるかを問わず、光学的に正の一軸性を示し得る液晶
性化合物若しくは液晶性組成物が使用できる。具体的に
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
や、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が使
用できる。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
ンジオールまたはこれらの誘導体（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利用するこ
とができる。上記のねじれを誘起する単位はＲ体、Ｓ体
のいずれでも良く、またＲ体およびＳ体の混合物であっ
ても良い。なお、本発明で言う液晶フィルムは、当該フ
ィルム自体が液晶性を呈するか否かは問わない。本発明
の光学異方体として使用できる他の例は、(c)の位相差
フィルムである。この位相差フィルムは、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、得られ
た延伸フィルムの複数枚を、各々の光学異方軸を少しず
つずらしてねじれ角を持つよう積層することにより作成
することができる。上記した(a)〜(c)のいずれの光学異
方体を使用する場合でも、その光学異方体は、前記した
偏光板と反射板の間に位置し、駆動用液晶セルの外部に
位置するか、あるいは内部に位置するかを問わない。し
かし、一般的には、駆動用液晶セルを挟んで偏光板と反
射板とが対峙しているのが通例であるので、この場合に
は、駆動用液晶セルと偏光板又は反射板との間に、光学
異方体を配置し、なかでも、駆動用液晶セルと偏光板と
の間に光学異方体を配置することが好ましい。

【０００９】本発明の反射型液晶表示素子には、偏光板
と反射板との間の任意の位置に光拡散層を付設すること
ができる。殊に反射板が鏡面反射タイプである場合に光
拡散層を設けることにより、液晶の配向乱れに起因する
特性劣化が抑制でき、視野角依存性の少ない自然な視野
角を有する反射型液晶表示素子を得ることができる。な
お、上記した光学異方体を駆動用液晶セルと偏光板の間
に設置した場合には、光拡散層を光学異方体と駆動用液
晶セルとの間に位置させるのが一般的である。ここでい
う光拡散層とは、入射光を等方的あるいは異方的に拡散
させる性質を有する層を意味し、その材質は問わない。
この光拡散層としては、光拡散性を示すプラスチックシ
ート、プラスチックフィルム、プラスチック基板、プラ
スチック以外の基板などから形成されるものでも良く、
粘着性を有するマトリックス中に、マトリックスとは異
なる屈折率を有する粒子が分散した自己支持性の無いシ
ート状物、フィルム状物などであっても良い。シート、
フィルム、基板などは、自己支持性を持つものであって
もよいし、また自己支持性を持たないものであってもよ
い。自己支持性を持たない場合には、何らかの手段によ
って自己支持性を持つフィルム上または透明基板上に保
持させ、その総体として光拡散性が損なわれなければよ
い。また前記光学異方体上に、光拡散層を形成すること
ができる化合物若しくは組成物を溶融塗布または溶液塗
布などの手段によって塗布し、必要に応じて電場、磁
場、偏光照射など何らかの処理を行い、光拡散層を形成
してもよい。ただし、溶融塗布や溶液塗布の際に、光学
異方体のフィルム強度の低下などが生じないように行う
必要性がある。

【００１０】粘着性を有する光拡散層は、アクリル系粘
着剤、ゴム系粘着剤、シリコン系粘着剤、エチレン−酢
酸ビニル共重合体系粘着剤、ウレタン系粘着剤、ビニル
エーテル系粘着剤、ポリビニルアルコール系粘着剤、ポ
リアクリルアミド系粘着剤およびこれらの混合系粘着剤
等からなるマトリックスに、例えば、平均粒径０．５〜
５μｍのポリスチレン系微粒子、ポリメタクリル酸系微
粒子等の有機微粒子、シリカ、アルミナ、チタニア、ジ
ルコニア、酸化錫、酸化インジウム、酸化カドミウム、
酸化アンチモン等の無機系微粒子、気体を内包した中空
微粒体、液体を内包したマイクロカプセル等の適宜なも
のを分散したものが例示される。なかでも、アクリル系
粘着剤が透明性、耐候性、耐熱性などに優れていること
からマトリックスとして望ましい。粘着性光拡散層を重
畳する場合には、個々の粘着性光拡散層は同種または異
種の適宜な組合せとすることができる。前記アクリル系
粘着剤としては、公知物のいずれも用いることができ
る。例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イ
ソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｔ−ブチル基、イソブチ
ル基、アミル基、イソアミル基、ヘキシル基、ヘプチル
基、シクロヘキシル基、２−エチルヘキシル基、オクチ
ル基、イソオクチル基、ノニル基、イソノニル基、デシ
ル基、ウンデシル基、ラウリル基、トリデシル基、テト
ラデシル基、ステアリル基、オクタデシル基の如き炭素
数１〜１８の直鎖又は分岐のアルキル基を有するアクリ
ル酸やメタクリル酸のエステルからなるアクリル酸系ア
ルキルエステルの１種又は２種以上を用いたアクリル系
重合体を主体とする粘着剤等が挙げられる。

【００１１】また、粘着性を有する光拡散層には、本発
明の効果を損なわない範囲において、例えば石油系樹
脂、ロジン系樹脂、テルペン系樹脂、合成石油系樹脂、
フェノール系樹脂、キシレン系樹脂、脂環族系石油樹
脂、クマロンインデン樹脂、スチレン系樹脂、ジシクロ
ペンタジエン系樹脂等の如き粘着付与剤、フタル酸エス
テル、リン酸エステル、塩化パラフィン、ポリブテン、
ポリイソブチレンの如き軟化剤あるいはその他の各種充
填剤、老化防止剤、架橋剤などの適宜な添加剤を配合す
ることができる。粘着性を持たない光拡散層としては、
例えば、樹脂マトリックス中に、マトリックスとは異な
る屈折率を有する粒子が分散したプラスチックシート、
フィルム、基板などが挙げられる。具体的には、ポリイ
ミド、ポリアミドイミド、ポリアミド、ポリエーテルイ
ミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケト
ン、ポリケトンサルファイド、ポリエーテルスルフォ
ン、ポリスルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポ
リフェニレンオキサイド、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタ
レート、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリアリ
レート、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール、ポリス
チレン、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、セルロース系プラスチックス、エポキシ樹脂、フェ
ノール樹脂などに、先に例示したような無機微粒子、有
機微粒子、気体を内包した中空微粒体、液体を内包した
マイクロカプセルなどが分散したプラスチックフィルム
基板などを挙げることができる。光拡散層の膜厚は、特
に限定されるものではないが、通常１０μｍ以上５００
μｍ以下である。また、光拡散層の全光線透過率は５０
％以上であることが好ましく、特に７０％以上であるこ
とが好ましい。さらに当該光拡散層の拡散透過率は、通
常５〜９９％であり、好ましくは５０〜９９％である。
本発明の反射型液晶表示素子においては、光は偏光板を
通過して入射し、光学異方体及び液晶物質層を通過し、
さらに反射板によって反射せしめられ、光学異方体及び
液晶物質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。本発明の反射型液晶表示素子は、上
記した駆動用液晶セル、偏光板、反射板、光学異方体及
び必要に応じて光拡散層を、上に説明した位置関係で配
置するとによって得ることができ、その駆動用液晶セル
の液晶物質層に、任意に選択された２値以上の駆動電圧
を印加することで、その液晶物質層は、明るい無彩色及
び暗い無彩色を表示可能な能動的光学層として機能す
る。

【００１２】本発明の反射型液晶表示素子では、駆動用
液晶セルに含まれる液晶物質層の複屈折波長分散と、光
学異方体の複屈折波長分散とが特定の関係にある。一般
に、駆動用液晶セルに含まれる液晶物質層の屈折率異方
性Δｎ１は、波長λ（ｎｍ）に対し依存性があり、その
依存性は波長λに対して通常負の傾向にある。このΔｎ
１は液晶物質層の材料が同一ならば、Δｎ１の値も同一
であるが、材料が異なってもΔｎ１の値が同一になるこ
とがある。同様にして、光学異方体の屈折率異方性Δｎ
２にも波長依存性が存在し、このΔｎ２も光学異方体の
材料が同一であれば、Δｎ２の値も同一であるが、材料
が異なってもΔｎ２の値が同一になることがある。今、
波長λ＝４５０ｎｍ及びλ＝５９０ｎｍにおける液晶物
質層の屈折率異方性Δｎ１を、それぞれΔｎ１（４５
０）及びΔｎ１（５９０）とし、両者の比を液晶物質層
の複屈折波長分散α１と定義する。 α１＝Δｎ１（４５０）／Δｎ１（５９０） 同様にして、波長λ＝４５０ｎｍ及びλ＝５９０ｎｍに
おける光学異方体の屈折率異方性Δｎ２を、それぞれΔ
ｎ２（４５０）及びΔｎ２（５９０）とし、両者の比を
光学異方体の複屈折波長分散α２と定義する。本発明の
反射型液晶表示素子にあっては、α１とα２はα２＞α
１の関係にある。そして、α１とα２はそれぞれ次の範
囲にあることが好ましい。 α１＝１．１０〜１．３０ α２＝１．０５〜１．２５ また、本発明の液晶物質層に含まれる液晶分子の偏光板
側から反射板側への液晶物質分子のねじれ角θ１は、＋
２００°〜＋２７０°の範囲にあることが好ましい。こ
のねじれ角が＋２００°未満の場合、急峻な透過率変化
が必要とされる高デューティー比で時分割駆動を行った
際の液晶状態変化が少ない。また、＋２７０°を超える
場合、ヒステリシスが生じやすくなる。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、偏光板から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。また、液晶物質層
の屈折率異方性△ｎ１と厚みｄ１との積（△ｎ１・ｄ
１）は、７００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲であることが
好ましい。７００ｎｍ未満では、電圧を印加したときの
液晶の状態変化が小さく、１０００ｎｍを超えると、視
野角特性や応答性が悪くなる。

【００１３】一方、本発明で使用される光学異方体の遅
相軸の偏光板側から反射板側へのねじれ角θ２は、−２
４０°〜−３９０°の範囲にあることが好ましい。そし
て、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）は８００ｎｍ〜１２
００ｎｍの範囲であることが好ましい。また、本発明の
光学異方体は、上記の積（△ｎ２・ｄ２）が温度によっ
て変化する温度補償効果を有していることが好ましい。
周囲温度が変化しても、色の発色が変動せず、良好な白
黒表示可能な反射型液晶表示素子を提供できるからであ
る。この場合に、△ｎ２・ｄ２の温度による変化は、駆
動用液晶セルの液晶物質層の屈折率異方性△ｎ１と厚み
ｄ１との積（△ｎ１・ｄ１）の温度による変化にほぼ等
しいことが望ましい。このように、θ２及びθ１をそれ
ぞれ特定な範囲の値とし、且つ△ｎ１・ｄ１及び△ｎ２
・ｄ２をそれぞれ特定な範囲の値とすることにより、良
好なコントラストを実現することができる。

【００１４】本発明の反射型液晶表示素子では、上記し
たα１、α２、θ１、θ２、△ｎ１・ｄ１及び△ｎ２・
ｄ２をそれぞれ特定の範囲に規制することに加え、偏光
板の吸収軸から光学異方体の偏光板側の面上における遅
相軸への角度θ３並びに偏光板の吸収軸から液晶物質層
の偏光板側の面上における配向方向への角度θ４を、各
々次のように調整することが、彩色が少なく、しかも良
好なコントラストを実現させる上で好ましい。 θ３＝−３０〜＋３０° 又は ＋６０〜＋１２０° θ４＝＋１５〜＋７５° 又は ＋１０５〜＋１６５
° 上記した各角度の関係を、図１を用いて具体的に説明す
ると、図１において、１は偏光板、２は光学異方体、３
Ａは液晶物質層（電極を備えた透明基板の図示は省略さ
れている）、４は反射板(層)、６は外光をそれぞれ示し
ている。液晶物質層３Ａ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３
２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。また、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
θ３をなし、偏光板１の吸収軸１１と、液晶物質層３Ａ
の偏光板１側の面上における配向方向３１とは角度θ４
をなしている。これらを偏光板側から反射板側に向かっ
て重ね合わせて見た場合の位置関係を、同一の記号を用
いて平面図として図２に示す。尚、図１及び図２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、本発明の反射型液晶表示素子において
は、θ１の回転方向は、常にθ２と反対の方向となる。
本発明の反射型液晶表示素子は、液晶セル、偏光板、反
射板及び前記光学異方体を必須の構成部材として備え、
また必要に応じて光拡散層を備えるものであり、またこ
れらの他に、他の構成部材を備えても良い。具体的に
は、例えば、カラーフィルターをさらに備えることによ
り、色純度の高いマルチカラー又はフルカラー表示が可
能なカラー反射型液晶表示素子とすることができる。

【００１５】

【発明の効果】本発明の反射型液晶表示素子は、偏光板
を液晶物質層(液晶層)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、且つコントラストの良好な表示を実現でき、従来の
反射型液晶表示素子に比べ、大幅に高い表示品位を得る
ことができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例によりさら
に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるもの
ではない。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＋、時計回り方向を
−として装置を作成して実験を行った。しかしながら、
偏光板側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−として同様に実験を行っても全く同等
の結果が得られる。

【００１７】実施例１ 図３に模式的に示されるＳＴＮ型の反射型液晶表示装置
を作成した。図３に示される通り、液晶セル３は、対向
する一対の透明基板３Ｃと、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、透明基
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。液晶材料として複屈折波長分散α１（α１＝Δｎ１
（４５０）／Δｎ１（５９０））が１．２１であるもの
を用いて、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、θ１＝＋２５
０°にツイストさせた。また、液晶セル３中の液晶物質
の波長５５０ｎｍにおける屈折率異方性△ｎ１と液晶層
３Ａの厚みｄ１との積△ｎ１・ｄ１は略８５０ｎｍとし
た。液晶セル３の表示面側（図の上側）に偏光板１を配
置し、一方、液晶セル３の背面側（図の下側）に反射板
４を配置した。偏光板１と液晶セル３との間に光学異方
体２を配置し、光学異方体２と液晶セルの間に、光拡散
層５として大日本印刷（株）製光拡散シートＩＤＳ−２
１（全光線透過率９１．１％，ヘイズ度５１．６）を配
置した。光学異方体２の波長５５０ｎｍにおける屈折率
異方性△ｎ２と厚みｄ２との積△ｎ２・ｄ２は略９８０
ｎｍとし、θ２＝−３２０°とし、複屈折波長分散α２
（α２＝Δｎ２（４５０）／Δｎ２（５９０））を１．
１５とした。また、偏光板１の吸収軸から光学異方体２
の偏光板側の面上における遅相軸への角度θ３＝＋０
°、偏光板１の吸収軸から液晶層３Ａの偏光板側の面上
における配向方向への角度θ４＝＋１３５°とした。こ
の液晶表示装置に、駆動回路（図示せず）から透明電極
３Ｂに駆動電圧を印加し、反射率との関係を求めた。結
果を図４に示す。図５は、電界オン時と電界オフ時の分
光特性を示す図である。また、１／１００デューティ
ー、最適バイアスで駆動したときのコントラスト及び電
界オン時の視感反射率（Ｙ値）を求めた。結果を表１に
示す。図４の結果より、この液晶表示装置では、駆動電
圧２．２Ｖ付近から急峻に反射率が変化することが分か
る。また、図５の結果より、この液晶表示装置では、良
好な白黒表示が達成されていることがわかる。

【００１８】実施例２ 液晶材料にはα１＝１．２１のものを使用し、△ｎ１・
ｄ１をほぼ８５０ｎｍとし、光学異方体にはα２＝１．
１３のものを使用し、△ｎ２・ｄ２をほぼ９８０ｎｍと
し、θ１＝＋２５０°、θ２＝−３２０°、θ３＝＋０
°、θ４＝＋１３５°とした他は実施例１と同様の液晶
表示装置を作成し、駆動電圧と反射率との関係、電界オ
ン時と電界オフ時の分光特性、並びに１／１００デュー
ティー、最適バイアスで駆動したときのコントラスト及
び明時の反射率（Ｙ値）を求めた。結果を図６及び表１
に示す。図６の結果より良好な白黒表示が達成されてい
ることがわかる。

【００１９】比較例 液晶材料にはα１＝１．２１のものを使用し、△ｎ１・
ｄ１をほぼ８５０ｎｍとし、光学異方体には液晶材料よ
り複屈折波長分散αの大きいα２＝１．２４のものを使
用し、△ｎ２・ｄ２をほぼ９８０ｎｍとし、θ１＝＋２
５０°、θ２＝−３２０°、θ３＝＋１７５°、θ４＝
＋１３０°とした他は実施例１と同様の液晶表示装置を
作成し、駆動電圧と反射率との関係、電界オン時と電界
オフ時の分光特性、並びに１／１００デューティー、最
適バイアスで駆動したときのコントラスト及び明時の反
射率（Ｙ値）を求めた。結果を図７及び表１に示す。図
７の結果より、良好な白黒表示が達成されていないこと
がわかる。

【００２０】

【表１】

【００２１】表１に示すコントラスト、反射率(Ｙ値)の
測定結果を比較することにより、本発明の反射型液晶表
示装置は、比較例の装置と比較して、コントラストが著
しく向上していることが分かる。以上の結果から、本発
明の反射型液晶表示装置は、比較例の装置に比べ、大幅
に高い表示品位を有することが確認できた。

【００２２】実施例３ 図８に模式的に示される、カラーフィルター７を含む反
射型カラー液晶表示装置を作成した。図８に示す構成部
材のうち、図２に示す装置のものと共通のものは同一の
符号で示す。図８に示される通り、液晶セル３中の表示
面側の透明基板３Ｃと透明電極３Ｂとの間に、赤、緑及
び青の3色の画素を含むカラーフィルター７を挿入し
た。このような構成でカラーフィルター層を設けること
により、良好なマルチカラー又はフルカラーの表示を行
うことが出来た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示装置における各構成部材の位
置及び角度関係を説明する概略図である。

【図２】本発明の液晶表示装置における偏光板の吸収
軸、液晶物質の層の配向方向および光学異方体の遅相軸
方向の角度関係を説明する平面図である。

【図３】実施例１の装置を模式的に表す立面断面図であ
る。

【図４】実施例１の装置の駆動電圧変化に対する反射率
の変化を示す図である。

【図５】実施例１の装置の電界オン時と電界オフ時を示
す図である。

【図６】実施例２の装置の電界オン時と電界オフ時を示
す図である。

【図７】比較例の装置の電界オン時と電界オフ時を示す
図である。

【図８】実施例３の装置を模式的に表す立面断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 偏光板 ２ 光学異方体 ３Ａ 液晶層 ３Ｂ 電極 ３Ｃ 透明基板 ３Ｄ シール剤 ３Ｅ 配向膜 ４ 反射層(板) ５ 光拡散層 ６ 外光 ７ カラーフィルター １１ 偏光板の吸収軸 ２１ 光学異方体の偏光板側の面上の遅相軸 ２２ 光学異方体の反射板側の面上の遅相軸 ３１ 液晶物質の層の偏光板側の面上における液晶物質
の分子の配向方向 ３２ 液晶物質の層の反射板側の面上における液晶物質
の分子の配向方向

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 豊岡 武裕 神奈川県横浜市中区千鳥町８番地 日石三 菱株式会社中央技術研究所 Ｆターム(参考） 2H091 FA08X FA14Z FA31Z FD05 KA01 KA02 KA03 KA10 LA17

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極を備える一対の透明基板間に液晶物
   質層を介在させた液晶セルと、偏光板と、反射板と、ね
   じれ構造を有する光学異方体とを備え、２値以上の電圧
   値が選択されて前記液晶物質の層に駆動電圧が印加され
   る反射型液晶表示素子において、（１）前記偏光板と前
   記反射板とが、前記液晶物質層及び前記光学異方体を挟
   んで対峙する位置関係に配置され、（２）波長λ＝４５
   ０ｎｍ及びλ＝５９０ｎｍにおける屈折率異方性Δｎの
   比を、複屈折波長分散αと定義した場合において、前記
   液晶物質層の複屈折波長分散α１と、前記光学異方体の
   複屈折波長分散α２が、α２＜α１の関係にあることを
   特徴とする反射型液晶表示素子。
2. 【請求項２】 前記液晶物質層の複屈折波長分散α１
   と、前記光学異方体の複屈折波長分散α２が、それぞれ
   下記の範囲にあることを特徴とする請求項１記載の反射
   型液晶表示素子。 α１＝１．１０〜１．３０ α２＝１．０５〜１．２５
3. 【請求項３】 前記液晶物質層に含まれる液晶分子の偏
   光板側から反射板側へのねじれ角θ１が、＋２００°〜
   ＋２７０°の範囲にあり、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が、−２４０°〜
   −３９０°の範囲にあり、前記液晶物質層の波長λ＝５
   ５０ｎｍにおける屈折率異方性△ｎ１と厚みｄ１との積
   （△ｎ１・ｄ１）が、７００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲
   であり、前記光学異方体の波長λ＝５５０ｎｍにおける
   屈折率異方性△ｎ２と厚みｄ２との積（△ｎ２・ｄ２）
   が、８００ｎｍ〜１２００ｎｍの範囲であることを特徴
   とする請求項１又は２記載の反射型液晶表示素子。
4. 【請求項４】 前記光学異方体が液晶フィルムであるこ
   とを特徴とする請求項１、２又は３記載の反射型液晶表
   示素子。
5. 【請求項５】 前記偏光板と前記反射板との間に、さら
   に少なくとも１層の光拡散層を配置したことを特徴とす
   る請求項１、２、３又は４記載の反射型液晶表示素子。