JP2009086185A - 液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

【課題】帯色がほとんど目立たない反射表示を行う。
【解決手段】観察側とその反対側の一対の基板１，２間に封入された液晶層３と、前記一対の基板１，２のうちの少なくとも観察側の基板１の外面側に配置された偏光板９と、前記液晶層３よりも前記反対側に配置され、観察側から入射した光を反射する反射膜１１と、この反射膜１１よりも観察側に配置され、観察側から入射し、前記反射膜１１により反射されて観察側へ出射する光を着色させる波長帯域に対応する光吸収帯域を有する帯色補償フィルタ１５とを備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、反射表示を行う液晶表示素子に関する。

反射表示を行う液晶表示素子は、観察側とその反対側の一対の基板間に封入された液晶層と、前記一対の基板のうちの少なくとも前記観察側の基板の外面側に配置された偏光板と、前記液晶層よりも前記反対側に配置され、前記観察側から入射した光を反射する反射膜とにより構成されている（特許文献１参照）。
特開平８−１７９３８２号公報

前記反射表示を行う液晶表示素子は、観察側から入射した光を前記反射膜により反射し、その反射光を前記観察側へ出射させて表示するため、観察側から入射した光が液晶層を往復して透過する。

そのため、前記液晶表示素子は、前記液晶層の波長分散作用により、液晶層を透過して観察側の偏光板に入射する光の偏光状態における各波長毎の違いが大きくなり、各波長の光ごとのに異なる透過率で前記偏光板を透過する。これによって、観察側へ出射する光に帯色を生じる。

この発明は、帯色がほとんど目立たない反射表示を行うことができる液晶表示素子を提供することを目的としたものである。

この発明の請求項１に記載の液晶表示素子は、
観察側とその反対側の一対の基板間に封入された液晶層と、
前記一対の基板のうちの少なくとも前記観察側の基板の外面側に配置された偏光板と、
前記液晶層よりも前記反対側に配置され、前記観察側から入射した光を反射する反射膜と、
前記反射膜よりも前記観察側に配置され、前記観察側から入射し、前記反射膜により反射されて前記観察側へ出射する光を着色させる波長帯域に対応する光吸収帯域をもった帯色補償フィルタと、
を備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の液晶表示素子において、前記帯色補償フィルタは、前記光吸収帯域に対応した波長域の色の色素が分散された色素フィルタからなっていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、前記請求項１または２に記載の液晶表示素子において、前記液晶層は、液晶分子が前記一対の基板間において６０°〜７０°のツイスト角でツイスト配向したネマティック液晶からなり、前記偏光板は、前記観察側の基板の外面側のみに配置されており、前記帯色補償フィルタは、５７０ｎｍ〜５８０ｎｍの波長域に吸収率のピークをもった吸収特性を有していることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、前記請求項３に記載の液晶表示素子において、前記帯色補償フィルタは、前記５７０ｎｍ〜５８０ｎｍの波長光の透過率が７５％〜８０％、５５０ｎｍ以下及び５９０ｎｍ以上の波長光の透過率がそれぞれ実質的に９０％以上の吸収特性を有していることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、前記請求項１または２に記載の液晶表示素子において、前記液晶層は、液晶分子が前記一対の基板間において実質的に９０°のツイスト角でツイスト配向したネマティック液晶からなり、前記偏光板は、前記一対の基板の外面側にそれぞれ配置され、前記反射膜は、観察側とは反対側の前記偏光板の外面側に配置されており、前記帯色補償フィルタは、５４０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長域に吸収率のピークをもった吸収特性を有していることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、前記請求項５に記載の液晶表示素子において、前記帯色補償フィルタは、前記５４０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長光の透過率が８０％〜９０％、４７０ｎｍ以下及び６３０ｎｍ以上の波長光の透過率がそれぞれ実質的に９０％以上の吸収特性を有していることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、前記請求項６に記載の液晶表示素子において、前記帯色補償フィルタの前記５４０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長光の透過率は８５％〜９０％であることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、前記請求項６に記載の液晶表示素子において、前記帯色補償フィルタの前記５４０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長光の透過率は８０％〜８５％であることを特徴とする。

この発明の液晶表示素子によれば、帯色がほとんど目立たない反射表示を行うことができる。

（第１の実施形態）
図１はこの発明の第１の実施例を示す液晶表示素子の一部分の断面図である。

この実施例の液晶表示素子は、反射表示のみを行う反射型液晶表示素子であり、観察側（図において上側）とその反対側の一対の基板１，２間に封入された液晶層３と、前記一対の基板１，２のうちの前記観察側の基板（以下、前基板という）１の外面側（観察側に対向する面側）のみに配置された１枚の偏光板９と、前記液晶層３よりも前記観察側とは反対側に配置され、前記観察側から入射した光を反射する反射膜１１と、前記反射膜１１よりも前記観察側に配置された帯色補償フィルタ１５とを備えている。

この液晶表示素子は、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）をアクティブ素子としたアクティブマトリックス液晶表示素子であり、前記一対の基板１，２の互いに対向する内面の一方、例えば観察側とは反対側の基板（以下、後基板という）２の内面に、行方向及び列方向にマトリックス状に配列させて形成された複数の画素電極４と、これらの画素電極４にそれぞれ対応させて配置された複数のＴＦＴ５が設けられ、他方の基板、つまり前記前基板１の内面に、前記複数の画素電極４と対向する１枚膜状の対向電極６が設けられている。

なお、図１では前記ＴＦＴ５を簡略化しているが、このＴＦＴ５は、前記後基板２上に形成されたゲート電極と、このゲート電極を覆って形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜の上に前記ゲート電極と対向させて形成されたｉ型半導体膜と、このｉ型半導体膜の両側部の上にｎ型半導体膜を介して形成されたソース電極及びドレイン電極とからなっている。

前記ゲート絶縁膜は、前記後基板２の内面の略全域にわたって形成されており、前記複数の画素電極４は、前記ゲート絶縁膜の上に形成され、これらの画素電極４に対応する前記複数のＴＦＴ５のソース電極にそれぞれ接続されている。

さらに、図１では省略しているが、前記後基板２の内面には、各行のＴＦＴ５にそれぞれゲート信号を供給する複数の走査線と、各列のＴＦＴ５にそれぞれデータ信号を供給する複数の信号線とが設けられており、前記複数の走査線は、各行の複数のＴＦＴ５のゲート電極にそれぞれ接続され、前記複数の信号線は、各列の複数のＴＦＴ５のドレイン電極に接続されている。

前記複数の画素電極４は、例えばアルミニウム膜等の高い光反射性を有する金属膜からなっており、これらの画素電極４によって、前記観察側から入射した光を反射する反射膜１１が形成されている。

なお、前記一対の基板１，２のうちの少なくとも前基板１は、ガラス等からなる透明基板であり、この前基板１の内面に形成された前記対向電極６は、ＩＴＯ膜等の透明導電膜により形成されている。

また、前記一対の基板１，２の内面にはそれぞれ前記電極４，６を覆って透明な配向膜７，８が形成されており、これらの基板１，２の内面は、前記配向膜７，８の膜面をそれぞれラビングすることにより配向処理されている。

そして、前記一対の基板１，２は、予め定めた間隙を設けて対向配置され、前記複数の画素電極４の配列領域を囲む枠状のシール材(図示せず)を介して接合されており、これらの基板１，２間の前記シール材により囲まれた領域にネマティック液晶からなる液晶層３が封入されている。

この液晶層３の液晶分子は、前記一対の基板１，２の前記配向処理によりそれぞれの基板１，２の近傍における分子長軸の向きを規定され、前記一対の基板１，２間において予め定めた初期配向状態に配向している。

この液晶表示素子は、前記液晶層３の液晶分子を前記一対の基板１，２間において６０°〜７０°のツイスト角でツイスト配向させたＴＮ型液晶表示素子であり、前記偏光板９は、その透過軸を、前記前基板１の近傍における液晶分子の配向方向に対して、前記液晶分子のツイスト方向とは逆方向に１０５°〜１１０°の角度で交差させて配置されている。

また、前記液晶層３の無電界時（液晶分子が６０°〜７０°のツイスト角のツイスト配向状態にあるとき）液晶の複屈折率Δｎと液晶層厚ｄの積Δｎｄの値は、２１０ｎｍ〜２４０ｎｍに設定されている。

さらに、この液晶表示素子は、無電界時の表示が白のノーマリーホワイト表示を行うために、可視光帯域の全域の波長光に対して１／４波長の位相差を与える広帯域位相差層１２を備えている。

この広帯域位相差層１２は、λ／４位相差板１３と、λ／２位相差板１４とを、それぞれの遅相軸を予め定めた角度で交差させて積層したものであり、前記前基板１と前記偏光板９との間に、例えば前記λ／４位相差板１３を前記前基板１に対向させ、前記λ／２位相差板１４を前記偏光板９に対向させて配置されている。

図２は前記一対の基板１，２の配向処理方向（配向膜７，８のラビング方向）と、前記前基板１の外面側に配置された前記偏光板９の透過軸の向きと、前記広帯域位相差層１２を構成するλ／４位相差板１３及びλ／２位相差板１４の遅相軸の向きを示す図であり、ここでは、前記液晶分子のツイスト角を７０°とした例を示している。

図２のように、前記前基板１は、液晶表示素子の画面の横軸Ｓに対して、観察側から見て左回りに５５°の方向１ａに配向処理され、前記後基板２は、前記横軸Ｓに対して、観察側から見て右回りに５５°の方向２ａに配向処理されており、前記液晶層３の液晶分子は、図に前記一対の基板１，２間における液晶分子のツイスト方向を破矢線で示したように、前記後基板２から前基板１に向かい、観察側から見て右り方向に７０°のツイスト角でツイスト配向している。

そして、前記偏光板９は、その透過軸９ａを、前記横軸Ｓに対して、観察側から見て左回りに１６５°±５°の方向、つまり、前記前基板１の近傍における液晶分子の配向方向（前基板１の配向処理方向）１ａに対して、観察側から見た前記液晶分子のツイスト方向とは逆方向（観察側から見て左回り方向）に１１０°±５°の角度で交差させて配置されている。

また、前記液晶層３のΔｎｄの値は、２３０ｎｍ〜２４０ｎｍに設定されている。なお、この実施例では、液晶のΔｎを０．０７３、液晶層厚ｄを３．２μｍとし、前記Δｎｄの値を２３３．６ｎｍに設定している。

このように、前記液晶分子のツイスト角を７０°、前記液晶層３のΔｎｄの値を２３０ｎｍ〜２４０ｎｍにする場合、前記広帯域位相差層１２は、リタデーション値が１１０ｎｍ〜１３０ｎｍのλ／４位相差板１３と、リタデーション値が２６０ｎｍ〜２８０ｎｍのλ／２位相差板１４とにより構成する。

そして、図２のように、前記前基板１側のλ／４位相差板１３は、その遅相軸１３ａを、前記横軸Ｓに対して実質的に９０°の方向、つまり、前記前基板１の近傍における液晶分子の配向方向１ａに対して、観察側から見た前記液晶分子のツイスト方向とは逆方向（観察側から見て左回り方向）に３５°±５°の角度で交差させて配置され、前記偏光板９側のλ／２位相差板１４は、その遅相軸１４ａを、前記横軸Ｓに対して、観察側から見て左回りに１５０°±５°の方向、つまり、前記λ／４位相差板１３の遅相軸１３ａに対して、観察側から見た前記液晶分子のツイスト方向とは逆方向（観察側から見て左回り方向）に６０°±５°の角度で交差させて配置されている。

なお、図２には前記液晶分子のツイスト角を７０°とした例を示したが、前記液晶分子のツイスト角を６０°にする場合は、前記前基板１と後基板２の配向処理方向１ａ，２ａをそれぞれ前記横軸Ｓに対して６０°の方向にし、前記偏光板９の透過軸９ａを、前記前基板１の近傍における液晶分子の配向方向１ａに対して、前記液晶分子のツイスト方向とは逆方向（観察側から見て左回り方向）に１１０°±５°の角度で交差させ、前記液晶層３のΔｎｄの値を、２１０ｎｍ〜２３０ｎｍに設定する。

このように、前記液晶分子のツイスト角を６０°、前記液晶層３のΔｎｄの値を２１０ｎｍ〜２３０ｎｍにする場合は、前記広帯域位相差層１２を構成するλ／４位相差板１３とλ／２位相差板１４のうちのλ／４位相差板１３のリタデーション値を１００ｎｍ〜１２０ｎｍとし（λ／２位相差板１４のリタデーション値は上記２６０ｎｍ〜２８０ｎｍでよい）、前記λ／４位相差板１３とλ／２位相差板１４の遅相軸１３ａ，１４ａの向きを図２と同じ方向に設定する。

なお、この場合は、前基板１側のλ／４位相差板１３の遅相軸１３ａが、前記前基板１の近傍における液晶分子の配向方向１ａに対して、観察側から見た前記液晶分子のツイスト方向とは逆方向（観察側から見て左回り方向）に４０°±５°の角度で交差する。

さらに、前記液晶分子のツイスト角を６０°〜７０°の範囲の他の角度、例えば６５°にする場合は、前記前基板１と後基板２の配向処理方向１ａ，２ａ及び前記偏光板９の透過軸９ａの向きと、前記液晶層３のΔｎｄの値と、前記広帯域位相差層１２のλ／４位相差板１３のリタデーション値とをそれぞれ、前記６０°ツイストのときと７０°のときの中間の向き及び値に設定し、前記広帯域位相差層１２のλ／４位相差板１３とλ／２位相差板１４の遅相軸１３ａ，１４ａの向きを図２と同じ方向に設定する。

一方、前記帯色補償フィルタ１５は、前記観察側から入射し、前記反射膜１１により反射されて前記観察側へ出射する光を着色させる波長帯域に対応する光吸収帯域をもった吸収特性を有している。

前記観察側から入射し、前記反射膜１１により反射されて前記観察側へ出射する各波長光の強度は、前記液晶分子のツイスト角及び液晶層３のΔｎｄの値と、前記偏光板９の透過軸９ａの向きに対応し、上記のように、前記液晶分子のツイスト角を６０°〜７０°、前記液晶層３のΔｎｄの値を２１０ｎｍ〜２４０ｎｍとし、前記偏光板９の透過軸９ａの向きを図２のように設定した場合は、５７０ｎｍ〜５８０ｎｍの波長域の光が最も高い強度で観察側へ出射する。

そのため、この実施例では、前記帯色補償フィルタ１５として、前記５７０ｎｍ〜５８０ｎｍの波長域に吸収率のピークをもち、且つ、前記５７０ｎｍ〜５８０ｎｍの波長光の透過率が７５％〜８０％、５５０ｎｍ以下及び５９０ｎｍ以上の波長光の透過率がそれぞれ実質的に９０％以上の吸収特性を有するものを備えている。

図３は前記帯色補償フィルタ１５の分光特性図であり、この帯色補償フィルタ１５は、前記吸収率のピークである５７０ｎｍ〜５８０ｎｍの波長光の透過率が７５％〜８０％、５５０ｎｍ以下及び５９０ｎｍ以上の波長光の透過率がそれぞれ実質的に９０％以上で、さらに、４８０ｎｍ以下及び６００ｎｍ以上の波長光の透過率がそれぞれ実質的に１００％の吸収特性を有している。

前記帯色補償フィルタ１５は、前記吸収率のピークに対応した波長域の色の色素が分散された色素フィルタ、例えば、前記色素が分散された粘着剤層、或いは、前記色素が分散された透明フィルムからなっており、前記反射膜１１よりも観察側、例えば前記前基板１と広帯域位相差層１２との間に配置されている。

なお、この実施例では、前記帯色補償フィルタ１５を、色素が分散された粘着剤層により形成し、この帯色補償フィルタ１５を介して前記前基板１と広帯域位相差層１２とを貼付けている。

この液晶表示素子は、外部環境の光である外光を利用する反射表示を行うものであり、観察側から入射した光を前記複数の画素電極４からなる反射膜１１により反射し、その反射光を前記観察側へ出射させて表示する。

すなわち、前記観察側から入射した光は、前記偏光板９により直線偏光され、前記液晶層３の複屈折作用により偏光状態を制御されて前記反射膜１１により反射される。そして、前記反射膜１１により反射された光は、前記液晶層３の複屈折作用によりさらに偏光状態を制御されて前記偏光板９に入射し、この偏光板９の透過軸９ａに平行な直線偏光成分の光が、前記偏光板９を透過して観察側へ出射する。

この液晶表示素子は、前基板１の外面側のみに１枚の偏光板９を配置した反射型液晶表示素子であるため、前記偏光板９による光の吸収が、実質的に観察側からの入射光を直線偏光させるための吸収だけであるため、明るいノーマリーホワイトの反射表示を行うことができる。

そして、この液晶表示素子は、前記反射膜１１よりも観察側に、前記観察側から入射し、前記反射膜１１により反射されて前記観察側へ出射する光を着色させる波長帯域に対応する光吸収帯域をもった帯色補償フィルタ１５を配置しているため、帯色がほとんど目立たない反射表示を行うことができる。

すなわち、反射表示を行う液晶表示素子は、観察側から入射した光が、液晶層３を往復して透過し、液晶の波長分散作用により、波長が５００ｎｍ〜６００ｎｍの帯域の光が観察側の偏光板から漏れて観察側へ出射しようとするが、この観察側に漏れようとする帯域の光を、その波長帯域に光吸収特性を持った帯色補償フィルタによって吸収することによって、着色のない光を観察側に出射させる。

なお、ＴＮ型液晶表示素子における液晶の波長分散作用は、液晶分子が初期のツイスト配向状態にあるときほど大きい。

比較引用例として液晶分子のツイスト角を６０°〜７０°、前記液晶層３のΔｎｄの値を２１０ｎｍ〜２４０ｎｍとし、前記偏光板９の透過軸９ａを図２に示した方向に設定し、帯色補償フィルタを用いない場合は、５７０ｎｍ〜５８０ｎｍの波長域の光が観察側へ出射するため、白表示が淡黄色〜淡黄緑色を帯びる。

それに対して、この実施例の液晶表示素子は、観察側から入射し、前記反射膜１１により反射されて観察側へ出射する光が、前記帯色補償フィルタ１５による吸収作用を受けるため、前記液晶の波長分散作用による出射光の帯色を打ち消し、帯色の少ない反射表示を行うことができる。

図４は、前記帯色補償フィルタ１５を備えず、それ以外は上記実施例の液晶表示素子と同じ構成の反射型液晶表示素子LCD-1と、前記帯色補償フィルタ１５を備えた上記実施例の反射型液晶表示素子LCD-2のそれぞれの白表示の色度を示すＣＩＥ色度図であり、いずれも、液晶分子のツイスト角を７０°に設定したときの色度を示している。

図４のように、前記LCD-1の液晶分子のツイスト角を７０°としたときの白表示の色度（ｘ，ｙコーディネイト値）は、ｘ＝０．３１０，ｙ＝０．３３２であり、無彩色点Ｗ（ｘ＝０．３１０，ｙ＝０．３１６）に対する色差ΔＷが、ΔＷ＝０．０１６と大きい。

それに対して、前記LCD-2のツイスト角を７０°としたときの白表示の色度は、ｘ＝０．３０５，ｙ＝０．３１９であり、前記無彩色点Ｗに対する色差ΔＷが、ΔＷ＝０．００６と小さい。これは、前記液晶分子のツイスト角を６０°〜７０°に設定したときも同様であり、いずれのツイスト角の場合も、前記無彩色点Ｗに対する色差ΔＷが小さい白表示が得られる。

このように、上記実施例の液晶表示素子LCD-2は、無彩色点Ｗに対する色差ΔＷが小さい白表示が得られるため、帯色がほとんど目立たない高品質の反射表示を行うことができる。

なお、上記実施例では、前記帯色補償フィルタ１５を、前基板１と広帯域位相差層１２との間に配置しているが、この帯色補償フィルタ１５は、前記広帯域位相差層１２と偏光板９との間に配置してもよい。

また、上記実施例では、後基板２の内面にマトリックス状に配列させて設けられた複数の画素電極４を金属膜により形成し、この複数の画素電極４に反射膜１１を兼ねさせているが、前記複数の画素電極４を透明導電膜により形成し、前記複数の画素電極４よりも後側に、観察側から入射した光を反射する反射膜として、金属膜からなる反射膜を設けてもよい。

その場合、前記反射膜は、後基板２の内面に設けても、前記後基板２を透明基板とし、この後基板２の外面側に設けてもよく、後基板２の外面側に反射膜を設ける場合は、前記後基板２と前記反射膜との間に帯色補償フィルタ１５を配置してもよい。

（第２の実施形態）
図５はこの発明の第２の実施例を示す液晶表示素子の一部分の断面図である。なお、この実施例において、上述した第１の実施例に対応するものには図に同符号を付し、実質的に同じものについてはその説明を省略する。

この実施例の液晶表示素子は、反射表示と透過表示とを行う反射／透過型液晶表示素子であり、観察側とその反対側の一対の透明基板１，２間に封入された液晶層３と、前記一対の基板１，２の外面側にそれぞれ配置された一対の偏光板９，１０と、前記観察側とは反対側の偏光板１０の外面側に配置された半透過反射膜１６と、前記半透過反射膜１６よりも前記観察側に配置された帯色補償フィルタ１７とを備えている。

この液晶表示素子は、ＴＦＴをアクティブ素子としたアクティブマトリックス液晶表示素子であり、前記一対の基板１，２の互いに対向する内面の一方、例えば後基板（観察側とは反対側の基板）２の内面に、行方向及び列方向にマトリックス状に配列させて形成された複数の透明な画素電極４と、これらの画素電極４にそれぞれ対応させて配置された複数のＴＦＴ５が設けられ、他方の基板、つまり前基板（観察側の基板）１の内面に、前記複数の画素電極４と対向する１枚膜状の透明な対向電極６が設けられている。

また、前記一対の基板１，２の内面にはそれぞれ前記電極４，６を覆って配向膜７，８が形成されており、これらの基板１，２の内面は、前記配向膜７，８の膜面をそれぞれラビングすることにより配向処理されている。

この実施例の液晶表示素子は、前記液晶層３の液晶分子を前記一対の基板１，２間において実質的に９０°のツイスト角でツイスト配向させたＴＮ型液晶表示素子であり、前記液晶層３のΔｎｄの値は、５１０ｎｍ〜６３０ｎｍに設定され、前記一対の偏光板９，１０は、無電界時の表示が白のノーマリーホワイト表示を行うために、それぞれの透過軸を実質的に互いに直交させて配置されている。

図６は前記一対の基板１，２の配向処理方向（配向膜７，８のラビング方向）と、前記前側偏光板９及び後側偏光板１０の透過軸の向きを示す図であり、前記前基板１は、液晶表示素子の画面の横軸Ｓに対して観察側から見て右回りに４５°の方向１ａに配向処理され、前記後基板２は、前記横軸Ｓに対して観察側から見て左回りに４５°の方向２ａに配向処理されており、前記液晶層３の液晶分子は、図に前記一対の基板１，２間における液晶分子のツイスト方向を破矢線で示したように、前記後基板２から前基板１に向かい、観察側から見て左り方向に実質的に９０°のツイスト角でツイスト配向している。

そして、前記一対の偏光板９，１０のうちの観察側の偏光板（以下、前側偏光板という）９は、その透過軸９ａを、前記前基板１の近傍における液晶分子の配向方向（前基板１の配向処理方向）１ａと実質的に平行にするか、或いは実質的に直交させて配置され、観察側とは反対側の偏光板（以下、後側偏光板という）１０は、その透過軸１０ａを、前記前側偏光板９の透過軸９ａと実質的に直交させて配置されている。

一方、前記帯色補償フィルタ１７は、前記観察側から入射し、前記半透過反射膜１６により反射されて前記観察側へ出射する光を着色させる波長帯域に対応する光吸収帯域をもっている。

前記観察側から入射し、前記半透過反射膜１６により反射されて前記観察側へ出射する各波長光の強度は、前記液晶分子のツイスト角及び液晶層３のΔｎｄの値に対応し、前記液晶分子のツイスト角を実質的に９０°、前記液晶層３のΔｎｄの値を５１０ｎｍ〜６３０ｎｍに設定した場合は、５４０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長域の光が観察側へ出射する。

そのため、この実施例では、前記帯色補償フィルタ１７として、前記５４０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長域に吸収率のピークをもち、且つ、前記５４０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長光の透過率が８０％〜９０％、４７０ｎｍ以下及び６３０ｎｍ以上の波長光の透過率がそれぞれ実質的に９０％以上の吸収特性を有するものを備えている。

なお、この実施例では、前記帯色補償フィルタ１７として、前記吸収率のピークである５４０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長光の透過率が８５％〜９０％であるフィルタ（以下、フィルタＡという）と、前記５４０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長光の透過率が８０％〜８５％であるフィルタ（以下、フィルタＢという）のいずれかが選択的に用いられる。

図７は前記２つのフィルタＡ，Ｂの分光特性図であり、前記フィルタＡは、前記吸収率のピークである５４０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長光の透過率が８５％〜９０％、４７０ｎｍ以下及び６３０ｎｍ以上の波長光の透過率がそれぞれ実質的に９０％以上で、さらに、４５０ｎｍ以下の波長光の透過率が実質的に９５％以下、６５０ｎｍ以上の波長光の透過率が実質的に１００％の吸収特性を有している。

また、前記フィルタＢは、前記吸収率のピークである５４０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長光の透過率が８０％〜８５％、４７０ｎｍ以下及び６３０ｎｍ以上の波長光の透過率がそれぞれ実質的に９０％以上で、さらに、４５０ｎｍ以下の波長光の透過率が実質的に９５％以下、６５０ｎｍ以上の波長光の透過率が実質的に１００％の吸収特性を有している。

前記帯色補償フィルタ１７は、透明材中に、前記吸収率のピークに対応した波長域の色の色素が分散された色素フィルタ、例えば、前記色素が分散された粘着剤層、或いは、前記色素が分散された透明フィルムからなっており、前記半透過反射膜１６よりも観察側、例えば前記後基板２と後側偏光板１０との間に配置されている。

なお、この実施例では、前記帯色補償フィルタ１７を、色素が分散された粘着剤層により形成し、この帯色補償フィルタ１７を介して前記後基板２と後側偏光板１０とを貼付けている。

また、前記後側偏光板１０とその外面側の半透過反射膜１６との間には、透過光を拡散させるための拡散層１８が配置されている。この拡散層１８は、例えば光散乱粒子を分散させた粘着剤層からなっており、前記後側偏光板１０と半透過反射膜１６は、前記拡散層１８を介して貼付けられている。

この液晶表示素子は、外光を利用する反射表示と、この液晶表示素子の後側に配置された図示しない面光源からの照明光を利用する透過表示とを行うものであり、反射表示のときは、観察側から入射した光が、前側偏光板９により直線偏光され、前記液晶層３の複屈折作用により偏光状態を制御されて後側偏光板１０に入射し、この後側偏光板１０の透過軸１０ａに平行な直線偏光成分の光が、前記後側偏光板１０を透過して半透過反射膜１６により反射される。そして、前記半透過反射膜１６により反射された光は、前記後側偏光板１０を再び透過し、前記液晶層３の複屈折作用によりさらに偏光状態を制御されて前記前側偏光板９に入射し、この前側偏光板９の透過軸９ａに平行な直線偏光成分の光が、前記前側偏光板９を透過して観察側へ出射する。

また、透過表示のときは、前記面光源から照射され、後側から前記半透過反射膜１６を透過して入射した光が、後側偏光板１０により直線偏光され、前記液晶層３の複屈折作用により偏光状態を制御されて前側偏光板９に入射し、この前側偏光板９の透過軸９ａに平行な直線偏光成分の光が、前記前側偏光板９を透過して観察側へ出射する。

この液晶表示素子は、前記半透過反射膜１６よりも観察側に、前記観察側から入射し、前記半透過反射膜１６により反射されて前記観察側へ出射する光を着色させる波長帯域に対応する光吸収帯域を有する帯色補償フィルタ１７を配置しているため、帯色がほとんど目立たない反射表示を行うことができる。

すなわち、前記反射表示のときは、観察側から入射した光が、液晶層３を往復して透過して液晶の波長分散作用を受けるが、この実施例の液晶表示素子は、観察側から入射し、前記半透過反射膜１６により反射されて観察側へ出射する光が、前記帯色補償フィルタ１７による吸収作用を受けるため、前記液晶の波長分散作用による出射光の帯色を打ち消し、帯色の少ない反射表示を行うことができる。

図８は、前記帯色補償フィルタ１７を備えず、それ以外は上記実施例と同じ構成の反射／透過型液晶表示素子LCD-3と、前記帯色補償フィルタ１７として、吸収率のピークである５４０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長光の透過率が８５％〜９０％であるフィルタＡを備えた上記実施例の反射／透過型液晶表示素子LCD-4と、前記帯色補償フィルタ１７として、吸収率のピークである５４０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長光の透過率が８０％〜８５％であるフィルタＢを備えた上記実施例の反射／透過型液晶表示素子LCD-5のそれぞれの白表示の色度を示すＣＩＥ色度図である。

図８のように、前記LCD-3の白表示の色度（ｘ，ｙコーディネイト値）は、ｘ＝０．３１２，ｙ＝０．３４２であり、無彩色点Ｗ（ｘ＝０．３１０，ｙ＝０．３１６）に対する色差ΔＷが、ΔＷ＝０．０２６と大きい。

それに対して、前記５４０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長光の透過率が８５％〜９０％であるフィルタＡを備えた前記LCD-4の白表示の色度は、ｘ＝０．３１０，ｙ＝０．３２４であり、前記無彩色点Ｗに対する色差ΔＷが、ΔＷ＝０．００８と小さい。

また、前記５４０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長光の透過率が８０％〜８５％であるフィルタＢを備えた前記LCD-5の白表示の色度は、ｘ＝０．３０９，ｙ＝０．３１６であり、前記無彩色点Ｗに対する色差ΔＷが、ΔＷ＝０．００１とさらに小さい。

このように、上記実施例の反射／透過型液晶表示素子LCD-4及びLCD-5は、無彩色点Ｗに対する色差ΔＷが小さい白表示が得られるため、帯色がほとんど目立たない高品質の反射表示を行うことができる。

特に、前記帯色補償フィルタ１７として、吸収率のピークである５４０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長光の透過率が８０％〜８５％であるフィルタＢを備えた液晶表示素子LCD-5は、無彩色点Ｗに対する色差ΔＷがより小さい白表示が得られるため、実質的に帯色の無い、さらに高品質の反射表示を行うことができる。

また、面光源からの照明光を利用する透過表示においても、液晶の波長分散作用による出射光の帯色を前記帯色補償フィルタ１７により打ち消し、高品質の透過表示を行うことができる。

なお、上記実施例では、後基板２と後側偏光板１０との間に帯色補償フィルタ１７を配置しているが、この帯色補償フィルタ１７は、前記後側偏光板１０と半透過反射膜１６との間に配置しても、前基板１と前側偏光板９との間に配置してもよい。

（他の実施形態）
なお、上記第２の実施例の液晶表示素子は、半透過反射膜１６を備えた反射／透過型液晶表示素子であるが、この発明は、上記第２の実施例における半透過反射膜１６を、入射光のほとんどを反射する反射膜とし、それ以外は第２の実施例と同じ構成にした、２枚の偏光板９，１０を備えた反射型液晶表示素子にも適用することができる。

また、上記第１及び第２の実施例の液晶表示素子は、液晶分子を６０°〜７０°または実質的に９０°のツイスト角でツイスト配向させたＴＮ型液晶表示素子であるが、この発明は、反射表示を行う他の液晶表示素子、例えば液晶分子を１８０°以上（例えば２２０°〜２７０°）ツイスト角でツイスト配向させたＳＴＮ型液晶表示素子、液晶分子を分子長軸を一方向に揃えて水平配向させた非ツイストのホモジニアス配向型液晶表示素子、液晶分子を基板面に対して実質的に垂直な方向に配向させた垂直配向型液晶表示素子等にも適用することができる。

発明の第１の実施例を示す液晶表示素子の一部分の断面図。 第１の実施例における一対の基板の配向処理方向と、偏光板９の透過軸の向きと、広帯域位相差層を構成するλ／４位相差板及びλ／２位相差板の遅相軸の向きを示す図。 第１の実施例における帯色補償フィルタの分光特性図。 帯色補償フィルタを備えない反射型液晶表示素子と、第１の実施例の液晶表示素子のそれぞれの白表示の色度を示すＣＩＥ色度図。 この発明の第２の実施例を示す液晶表示素子の一部分の断面図。 第２の実施例における一対の基板の配向処理方向と、前側偏光板及び後側偏光板の透過軸の向きを示す図。 第２の実施例における２種類の帯色補償フィルタの分光特性図。 帯色補償フィルタ１７を備えない反射／透過型液晶表示素子と、前記２種類の帯色補償フィルタの一方を備えた第２の実施例の液晶表示素子と、前記２種類の帯色補償フィルタの他方を備えた第２の実施例の液晶表示素子のそれぞれの白表示の色度を示すＣＩＥ色度図。

符号の説明

１…前基板（観察側の基板）、２…後基板（観察側とは反対側の基板）、３…液晶層、４…画素電極、５…ＴＦＴ、６…対向電極、７，８配向膜、１ａ，２ａ…配向処理方向（液晶分子の配向方向）、９，１０…偏光板、９ａ，１０ａ…透過軸、１１…反射膜、１２…広帯域位相差層、１３…λ／４位相差板、１３ａ…遅相軸、１４…λ／２位相差板１４、１４ａ…遅相軸、１５…帯色補償フィルタ、１６…半透過反射膜、１７…帯色補償フィルタ、１８…拡散層。

Claims (8)

1. 観察側とその反対側の一対の基板間に封入された液晶層と、
   前記一対の基板のうちの少なくとも前記観察側の基板の外面側に配置された偏光板と、
   前記液晶層よりも前記反対側に配置され、前記観察側から入射した光を反射する反射膜と、
   前記反射膜よりも前記観察側に配置され、前記観察側から入射し、前記反射膜により反射されて前記観察側へ出射する光を着色させる波長帯域に対応する光吸収帯域をもった帯色補償フィルタと、
   を備えることを特徴とする液晶表示素子。
2. 帯色補償フィルタは、光吸収帯域に対応した波長域の色の色素が分散された色素フィルタからなっていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
3. 液晶層は、液晶分子が一対の基板間において６０°〜７０°のツイスト角でツイスト配向したネマティック液晶からなり、偏光板は、観察側の基板の外面側のみに配置されており、帯色補償フィルタは、５７０ｎｍ〜５８０ｎｍの波長域に吸収率のピークをもった吸収特性を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示素子。
4. 帯色補償フィルタは、５７０ｎｍ〜５８０ｎｍの波長光の透過率が７５％〜８０％、５５０ｎｍ以下及び５９０ｎｍ以上の波長光の透過率がそれぞれ実質的に９０％以上の吸収特性を有していることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示素子。
5. 液晶層は、液晶分子が一対の基板間において実質的に９０°のツイスト角でツイスト配向したネマティック液晶からなり、偏光板は、前記一対の基板の外面側にそれぞれ配置され、反射膜は、観察側とは反対側の前記偏光板の外面側に配置されており、帯色補償フィルタは、５４０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長域に吸収率のピークをもった吸収特性を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示素子。
6. 帯色補償フィルタは、５４０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長光の透過率が８０％〜９０％、４７０ｎｍ以下及び６３０ｎｍ以上の波長光の透過率がそれぞれ実質的に９０％以上の吸収特性を有していることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示素子。
7. 帯色補償フィルタの５４０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長光の透過率は８５％〜９０％であることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示素子。
8. 帯色補償フィルタの５４０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長光の透過率は８０％〜８５％であることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示素子。

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