JP3449829B2 - 液晶表示素子 - Google Patents

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
し、より詳細には、反射型のカラー液晶表示素子として
用いられる液晶表示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示は分子集団の配向や秩序が、電
界の印加により変化する相転移現象を可視化したもの
で、液晶表示素子としてはＴＮ（Twisted Nematic）方
式のものが最も広く用いられている。従来のカラーの液
晶表示素子は、相転移現象による可視化として可視化光
にスペクトルを与えるため、カラーフィルタを有し、液
晶セル下方からの照明光を液晶パネルによって透過／遮
断することにより色表示を行っている。同様にして、白
黒表示のＳＴＮ（Super Twisted Nematic）パネルとカ
ラーフィルタを組み合わせる方法によっても、カラー表
示素子が実用化されているが、このようなＳＴＮやＴＮ
を表示モードとし、カラーフィルタを用いたカラー液晶
表示素子では、カラーフィルタの透過率が低いこと、お
よび、偏光板による光吸収が大きいため、光の損失が大
きく、反射型として用いると、光損失を倍加させるの
で、カラーフィルタを用いて明るい表示ができる反射型
のカラー液晶表示素子とすることは不可能で、カラーフ
ィルタを用いたカラー液晶表示素子の用途としては透過
型に限定されている。

【０００３】しかし、透過型の液晶表示は、前述のよう
に照明光を必要とし、消費電力が極めて大きくなってし
まうという問題がある。このため、透過型のカラー液晶
表示素子は、バッテリー駆動の携帯型の機器に用いるこ
とができなかった。一方、反射型のカラー液晶表示素子
として、二色性色素をコレステリック液晶に添加した相
転移型の液晶セルと、カラーフィルタを用いた方式も報
告されている。この方式の場合、ＴＮなどの液晶層と偏
光板を用いた方式に較べて、液晶パネルの光透過率が高
いため、比較的明るい表示が得られるものの、十分な明
るさではなく、また、カラーフィルタによる光損失を抑
えるために表示できる色としては２色が限界となってし
まう。別の方式としてＴＮ型の液晶セルと位相差板を組
み合わせ、色表示を行う方式も提案されている。以下、
これについて説明する。

【０００４】図６は、従来の色表示を行う液晶表示素子
を説明するための構成図であり、図中、２１，２６は偏
光板、２２は液晶セル、２３は液晶層、２４ａ，２４ｂ
は透光性基板、２５は位相差板、Ｅは電源、ＳＷはスイ
ッチである。なお、液晶セル２２は、動作説明のため、
電圧が印加されていない場合（上部Ａ）と、電圧が印加
されている場合（下部Ｂ）とに区分して示してある。

【０００５】図６に示した液晶表示素子の構造は、透過
軸２１ａ，２６ａの方向が等しくなるように平行に配置
された偏光板２１と２６との間に、偏光板２１側から順
次、ＴＮ型の液晶セル２２と遅相軸２５ａの位相差板２
５を配置してある。液晶セル２２は、ＴＮ型の液晶層２
３を液晶層２３側面に透明電極（図示せず）を有する透
光性基板２４ａ，２４ｂにより平行に挟持したもので、
前記透明電極の間には、電源Ｅ，スイッチＳＷを介して
しきい値電圧より大きい所定の電圧が印加または開放さ
れる。次に、上述した液晶表示素子の動作を説明する。

【０００６】スイッチＳＷがＯＦＦで、電圧が印加され
ていない場合(上部Ａの状態)：透過軸２１ａの偏光板２
１を透過した入射光Ｌは、透過軸２１ａ方向の偏光面を
もった偏光光として出光され、上部Ａの状態の液晶セル
２２に入射する。ＴＮ液晶の液晶分子の配列は厚さ方向
に９０°捩られており、液晶セル２２に入射した偏光光
は、分子のねじれに沿って偏光面を９０°回転させる。
偏光面が９０°回転された偏光光は、遅相軸２５ａに対
して約４５°傾いた角度で位相差板２５に入射する。こ
のため、光は位相差板２５により複屈折を受け、波長に
よって異なる偏光状態で出射し、偏光板２６を通過する
ことにより着色光が得られる。

【０００７】スイッチＳＷがＯＮで、しきい値以上の電
圧が印加されている場合(下部Ｂの状態)：下部Ｂの状態
の液晶セル２２内の液晶分子は、電圧の印加方向に一様
に配向され、偏光板２１の透過軸２１ａ方向の偏光面を
有して入光した偏光光は、偏光面の回転が起ることなく
液晶セル２２を透過し、位相差板２５に入射する。この
ときの偏光面は、電圧無印加の上部Ａの状態に対し９０
°ずれた方向となり、この場合にも着色が観察される。
しかし、電圧印加状態と無印加状態の着色の色は、お互
いに補色の関係となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図６に示した従来の液
晶表示素子は、色表示は可能であるが、原理的に無彩色
が得られず、また、中間色も得られないと言う問題があ
る。

【０００９】本発明は、明るく、多色表示が可能であ
り、多色表示に加えて無彩色が得られる反射型液晶表示
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】請求項１に記載の発明
は、偏光板及び反射板と、該偏光板と反射板との間に画
素電極を有する一対の透光性基板によって挟持され、印
加電圧による画素の選択状態によって前記偏光板を通過
した直線偏光の偏光方向が変化しないか、又は略４５°
ないし１３５°の範囲の所定角度変化するかの何れかの
状態をとる液晶層と、該液晶層と前記反射板との間に設
けられた略一軸性の複屈折層とからなり、前記偏光板の
透過軸を前記偏光板側の液晶の配向方向と平行に配置
し、前記複屈折層は、前記液晶層を透過した光の２状態
の偏光方向のうち、一方の偏光方向の直線偏光に対して
は複屈折を生じ、他方の偏光方向に対しては偏光状態を
ほとんど変化させないよう遅相軸を配置したことによ
り、無彩色背景上に鮮明なカラー表示を行うことがで
き、また、カラーフィルタを用いず、偏光板を１枚しか
用いないために、反射型として用いるのに適した明るい
表示が得られ、また液晶のねじれ角を特定することによ
り、複屈折層に入射する偏光の偏光状態を制御すること
ができ、より鮮明でコントラストの高い表示が得られる
ようにしたものである。請求項２に記載の発明は、請求
項１の発明において、前記偏光板の透過軸と前記偏光板
側の液晶配向方向を一致させ、前記複屈折層の遅相軸
を、前記複屈折層側の液晶配向方向又は前記偏光板側の
液晶配向方向と一致するようにしたことにより、液晶層
を透過した光の偏光方向のうち一方の偏光方向に対して
は複屈折を生じ、他方の偏光方向に対しては偏光状態が
ほとんど変化させないよう複屈折層の光学的主軸を配置
することができ、カラー表示に加えて無彩色が得られる
反射型液晶表示素子が得られるようにしたものである。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２の発明におい
て、複屈折層のレターデーションＲ（液晶セルの電極間
距離ｄと、液晶の複屈折率△ｎと液晶分子長軸の傾斜角
φ（Ｅ）に依存した量で、Ｒ＝ｄ・△ｎ・sin²φ（Ｅ）
であらわされ、単位はμｍである。）を０.１２μm〜
０.７５μmの範囲として、レターデーションＲの範囲を
規定することにより、さらに良好な色再現性が得られる
ようにしたものである。請求項４に記載の発明は、請求
項１乃至３の何れかに記載の発明において、前記複屈折
層を、画素電極に対応した複数のレターデーションＲを
有する部位に分割し、明るいカラー表示に加えて、多色
表示を可能としたものである。請求項５に記載の発明
は、請求項４に記載の発明において、前記複屈折層が基
板の内面に形成され、以上にあげた発明の効果に加え、
画素を微細化した場合にも視差の問題が無く、広視野角
で明るい多色表示を可能としたものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明による液晶表示素
子の実施の形態を説明するための断面図で、図中、１は
偏光板、２は液晶セル、３は複屈折層、４ａ，４ｂは透
光性基板、５は液晶層、６ａ，６ｂは透明電極板、７は
反射板であり、以後、煩雑を避けるため、以下に示すめ
す図２から図５までの図面において、図１と同様の作用
をする部分には、図１の場合と同じ参照番号を付してあ
る。

【００１２】液晶セル２は、ネマティック液晶（ＴＮ）
等のねじれ配向をもった液晶層５を、ガラス，プラスチ
ック等の透光性基板４ａ（以下、上基板４ａと記す），
透光性基板４ｂ（以下、下基板４ｂと記す）の間に形成
したもので、上，下基板４ａ，４ｂの液晶層５側の面に
は、各々、液晶層５に電圧を印加するための透明電極
（例えば、ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）が設けられてい
る。このように構成された液晶セル２の上基板４ａ側に
偏光板１が、下基板４ｂ側に複屈折層３が配置され、複
屈折層３の外側には反射板７が配置されている。すなわ
ち、複屈折層３は、下基板４ｂと反射板７との間に配置
されている。

【００１３】なお、本発明において用いる液晶層５とし
ては、偏光板１から出射した直線偏光が、液晶セル２に
電圧を印加した状態の液晶層５に入射したとき、偏光方
向を略４５°ないし略１３５°変化させ得ることができ
る必要がある。なお、当然ながら、偏光方向の２２５
°，３１５°とは、それぞれ４５°と１３５°と等価で
ある。このような偏光面の回転は、ネマティック液晶の
ねじれ配向を用いることにより達成できる。

【００１４】図２，図３は、図１に示した液晶表示素子
の動作および偏光軸の角度関係を説明するための図で、
図２は、液晶セルに電圧無印加時、図３は、電圧印加時
の場合を示す。図２において、偏光板１の透過軸１Ｔと
上基板４ａでの液晶層５の液晶の配向方向５Ｕとは略平
行ないし略直交するように配置（図においては平行）す
る。５Ｌは下基板４ｂでの液晶の配向方向であり、上基
板４ａの配向方向５Ｕと１３５°の角度をなしている。
上下基板４ａ，４ｂ間で液晶分子は１３５°のねじれ角
のねじれ構造を形成している。この構成において、液晶
層５はウェーブガイドとして機能し、偏光面をねじれ角
分だけ回転させることができる。誘電異方性が正のネマ
ティック液晶の場合、電圧の印加によって、図３の液晶
セル２に示すように、液晶分子が電界方向に配向し、偏
光面の回転を生じなくすることができる。

【００１５】上述のように、複屈折層３は、液晶層５と
反射板７の間には略一軸性の複屈折層３が配置される
が、このとき、液晶層５を透過した光の偏光方向のうち
一方の偏光方向に対しては複屈折を生じ、他方の偏光方
向に対しては偏光状態がほとんど変化させないよう複屈
折層３の光学的主軸を配置する必要がある。具体的に
は、複屈折層３の遅相軸３ｓを下基板４ｂに略平行に配
置するとともに、下基板４ｂでの液晶の配向方向５Ｌに
対して平行または略４５゜の角度をなすよう配置するこ
とが必要である。

【００１６】次に、図１の構成をもった本発明による液
晶表示素子の電圧無印加時の動作を図２に基づいて説明
する。本例では、液晶層５の液晶は正の誘電異方性を有
し、電圧無印加時に上，下基板４ａ，４ｂ間で、ねじれ
角１３５゜のねじれ構造をとっている。偏光板１の透過
軸１Ｔの方向を基準として、上基板４ａの液晶の配向方
向（５Ｕ）は０゜方向（透過軸１Ｔと平行）に、複屈折
層３の遅相軸３ｓは１３５゜方向に配置し、液晶層５の
Δｎｄ（液晶の屈折率異方性（Δｎ）と液晶層の厚さ
（ｄ）の積）は１.２μｍとした。入射光Ｌは、偏光板
１を透過することによって直線偏光となり、液晶セル２
に入射する。この偏光面と上基板４ａ側の液晶配向方向
が平行であるので、液晶セル２を透過した光は偏光面を
１３５゜回転させられて出射する。この出射偏光面は複
屈折層３の遅相軸３ｓと一致しているので複屈折を受け
ずに反射板７によって反射される。反射光は入射光と逆
の方向に進み、再度、液晶相５を透過し、偏光面が回転
されて透過軸１Ｔと同じ方向の偏光となって偏光板１に
入射する。このため、電圧無印加時の状態では液晶表示
素子は無彩色となる。

【００１７】一方、図３に示すように、液晶層５に十分
な電圧が印加された状態では、液晶分子が電界方向に配
向するので、液晶層５による偏光面の回転は生ずること
がなく、複屈折層３には透過軸１Ｔと同じ方向の偏光面
を有する偏光が入射する。このとき、複屈折層３の遅相
軸３ｓと偏光面とは１３５゜ずれているので複屈折を生
じ、一般には波長によって異なる惰円偏光Ｌ_oとなって
反射板７に到達する。反射板７によって反射された光は
偏光の回転方向が逆の楕円偏光Ｌ_Rになり、再度、複屈
折層３で複屈折を受ける。この光は液晶層５を偏光状態
を変えられることなく透過し、偏光板１に到達する。偏
光板１からはこの光（一般に楕円偏光）の偏光板１の透
過軸１Ｔに平行な成分が出射して観察される。偏光状態
（楕円率、方位角：楕円偏光の長軸方向）は一般に波長
によって異なるので、偏光板１から着色した表示が得ら
れることになる。以上の説明は、電圧無印加時には無彩
色で、電圧印加により着色するケースであったが、複屈
折層３の遅相軸３ｓを偏光板１の透過軸１Ｔないし吸収
軸と平行にすることにより逆の動作をさせることもでき
る。

【００１８】本発明による液晶表示素子の第２の実施の
形態（請求項１に対応）：本発明による液晶表示素子の
液晶層５における液晶分子のねじれ角は、略４５゜の整
数倍であることが必要である。ただし、ねじれ角が大き
すぎる場合には、旋光分散を生じ、液晶層５を出射した
光が楕円偏光となってしまい好ましくない。好適なねじ
れ角は略４５゜または１３５゜または２２５゜である。
特に略１３５゜が好ましい。２７０゜以上のねじれ角で
は旋光分散が特に顕著となる。液晶層５の液晶として、
好適には、誘電異方性が正のネマティク液晶をもちい
る。前者の場合、電圧無印加時の液晶の配置は基板面に
対して略平行とする必要があり、後者の場合は、若干の
傾斜を持った垂直配向とする必要がある。ねじれ角を安
定化したり、逆ねじれを防止するために微量のコレステ
リィク液晶を液晶に添加することもできる。一般に、誘
電異方性が正の液晶の方が誘電異方性の値を大きくしや
すく、低電圧で動作させることができるため、特に好ま
しく用いる。また、液晶表示素子を薄膜トランジスタ等
のスイッチング素子を用いずにマルチプレックス駆動を
行う場合には、急峻な電圧−透過率特性が要求されるた
め、急峻性の良好な１３５゜ねじれの液晶層を特に好ま
しく用いる。

【００１９】実施例１（請求項１，２に対応）：透明電
極６ａを有するガラスの上基板４ａの表面にポリイミド
膜を形成し、その表面をナイロン植毛布で一方向にラビ
ングして配向処理を施した。同様の処理を施したガラス
の上基板４ｂと、先のガラス上基板４ａを１０μｍのス
ペーサーを介して重ね合わせ、ガラス上，下基板４ａ，
４ｂ間の空隙にΔｎが０.１３である誘電異方性が正の
ネマティック液晶組成物（ＺＬＩ４３３４）を注入液晶
層５を形成した。なお、このとき上，下基板４ａ，４ｂ
での液晶ま配向方向が４５゜の角度をなすように上，下
基板４ａ，４ｂの配向処理方向を配置した。上基板４ａ
上方には透過軸１Ｔが上基板４ａの配向処理方向と平行
となるように偏光板１を配置した。下基板４ｂの下側に
はレターデーションＲが０.２１μｍであるポリカーボ
ネートの延伸フィルムの複屈折層３をその遅相軸３ｓが
下基板４ｂの配向処理方向と平行となるように重ね、さ
らにその下側にアルミ反射板７を配置して、本発明にな
る液晶表示素子を構成した。本液晶表示素子に５Ｖの矩
形波を印加したところ、電圧無印加部は明るい無彩色で
あり、電圧印加部は青の表示が得られた。 実施例２ （請求項１，２に対応）：実施例１におい
て、ポリカーボネートフィルムの複屈折層３の遅相軸３
ｓを上基板４ａの配向処理方向と平行に配置し、他は、
実施例１と同様にして液晶表示素子を構成した。本液晶
表示素子に５Ｖの矩形波を印加したところ、電圧無印加
部は青となり、電圧印加部は明るい無彩色となった。

【００２０】本発明による液晶表示素子の第３の実施の
形態 （請求項３に対応）：表１は、本発明による液晶
表示素子で表示できる色調と、複屈折層のレターデーシ
ョンＲ（μｍ）の関係を示したもので、表示できる色調
は複屈折層３のレターデーションＲに依存して変化する
ことが知られる。レターデーションＲが小さすぎる場合
や大きすぎる場合、高い色純度の表示が得られにくい。
このことから、複屈折層のレターデーションＲとしては
0.12μｍ以上0.75μｍ以下であることが特に好ましい。

【００２１】

【表１】

【００２２】良好な色純度を得るためには、液晶層５は
少なくとも複屈折層３の複屈折色に対応する波長に対し
てｎ／２波長板（ｎは１以上の整数）として働き、ほぼ
直線偏光の状態を保ったまま偏光面を４５゜ないし１３
５゜変化させる必要がある。このような条件を充たすた
めには、液晶層５の液晶のねじれ角と複屈折層３のレタ
ーデーションＲに対応して液晶層５のΔｎｄ（液晶ま屈
折率異方性Δｎと膜厚ｄの積）を調整する必要がある。
また、Δｎｄがある程度大きい場合には、液晶層５は可
視波長に対して旋光分散をほぼ無視することができる。
ねじれ角が４５゜で複屈折色が緑である場合の例として
は、液晶層５のΔｎｄは０.４〜０.６５μｍまたは、
０.９５μｍ以上であることが好ましい。

【００２３】ねじれ角が１３５゜の場合には、Δｎｄは
０.２５μｍ〜０.４５μｍの範囲または、０.９μｍ以
上てあることが好ましい。ねじれ角が２２５゜の場合に
は、Δｎｄは０.７５μｍ〜０.９５μｍの範囲、また
は、１.３５μｍ〜１.６５μｍの範囲、または、１.９
μｍ以上の範囲が好ましい。Δｎｄの上限は色再現の上
からは特に制限されないが、応答速度は膜厚に大きく依
存し、１５μｍ以上の膜厚ｄでは実用的な応答が得られ
ないこと、および実用的な液晶のΔｎの上限が０.２５
程度であることから３.８μｍが上限となる。複屈折層
３としては、延伸した高分子フィルムや、配向された高
分子液晶などを用いることができる。

【００２４】実施例３〜１３（請求項３に対応）：実施
例１において、液晶層５の液晶のねじれ角が１３５°と
なるよう上，下基板４ａ，４ｂを重ね合わせ、さらにポ
リカーボネートフィルム複屈折層３のレターデーション
Ｒを変化させて種々の素子を作製し、実施例３〜１３と
した。なお、液晶には、逆ねじれによる配向欠陥を防止
するために、メルク社製のコレステリック液晶Ｓ８１１
を０.２％添加した。表２に示すように、実施例３〜１
３のいずれの液晶表示素子においても無彩色背景にカラ
ー表示が可能であったが、レターデーションＲが０.１
２μm〜０.７５μmの範囲で鮮やかな色表示が可能であ
った。また、実施例１の液晶表示素子の電圧−透過率特
性の急峻性が１.６であるのに対し、本実施例による液
晶表示素子の急峻性は１.３であり、実施例１の液晶表
示素子に比べて時分割駆動特性が改善されていた。な
お、急峻性は飽和電圧としきい値電圧の比で定義した。

【００２５】

【表２】

【００２６】実施例１４（請求項３に対応）：実施例１
において、液晶のねじれ角が２２５°となるよう上，下
基板４ａ，４ｂを重ね合わせた。液晶には逆ねじれによ
る配向欠陥を防止するために、メルク社製のコレステリ
ック液晶Ｓ８１１を０.５％添加した。本実施例による
液晶表示素子においても、無彩色背景に青の表示が可能
であった。

【００２７】本発明による液晶表示素子の第４の実施の
形態（請求項４に対応）：以上の説明では、複屈折層３
のレターデーションＲは、液晶表示素子内で一定値を有
しており、無彩色（白）背景上に単一の色を表示するも
のであったが、複屈折層３を画素電極に対応させて複数
のレターデーションＲを有する部位に分割することによ
り、多色表示を行わせることもできる。

【００２８】図４は、本発明による液晶表示素子の第４
の実施の形態を説明するための断面図であり、図４は、
図１に示した複屈折層３を、異なるレターデーションＲ
をもった複数の複屈折層をストライプ状にしたもので、
図示の場合、例えば、複屈折層３ａのレターデーション
Ｒを０.２１μm、複屈折層３ｂのレターデーションＲを
０.３５μmとしたもので、これにより、白地に青，赤、
及び両者の混色である紫の表示が可能となる。同様にし
て、複屈折層３を３種のレターデーションＲの組み合わ
せとすれば、７色の表示が可能となる。

【００２９】実施例１５（請求項４に対応）：実施例３
において、画素電極６ａ，６ｂを上下基板とも３mm幅の
ストライプとし、上下のストライプが直交するように
上，下基板４ａ，４ｂを配置した。液晶セル２の下方に
は、レターデーションＲが０.２１μmと０.３５μmの２
種のポリカーボネートフィルムを画素の幅と同じ幅でス
トライプ状に切り出し、下基板４ｂの画素電極６ａと重
なるように交互に配置した。本液晶表示素子は、電圧無
印加時には無彩色であり、レターデーションＲが０.２
１μmの画素に電圧を印加したところ鮮明な青表示が、
０.３５μmの画素では赤表示が得られ、マルチカラー表
示が可能であることを確認した。

【００３０】本発明による液晶表示素子の第５の実施の
形態（請求項５に対応）：第４の実施の形態で説明した
ように、複数の複屈折層３ａ，３ｂを有し、かつ、各複
屈折層３ａ，３ｂおよび対応する画素が小さい場合、斜
めからみたときに色ズレを生ずることがある。このよう
な場合、基板４ａ，４ｂとしてプラスチックフィルムの
ような薄い基板を用いて改善することもできるが、画素
がさらに小さい場合には、複屈折層３と反射板７を上、
下基板４ａ，４ｂ内に設けることにより、このような不
具合点を改善することができる。

【００３１】図５は、本発明による液晶表示素子の第５
の実施の形態の一例を説明するための断面図であり、例
えば、ストライプ状に設けられた複数の複屈折層３ａ，
３ｂからなる複屈折層３と反射板７とを液晶層５と下基
板４ｂとの間に設けたもので、上基板４ａと下基板４ｂ
との間に液晶層５と複屈折層３ａ，３ｂ，反射板７が一
体に挟持されている。

【００３２】複屈折層３をパターン形成する方法として
は、高分子液晶の利用が好ましく、例えば、光重合性液
晶性モノマーに対し、部分的に電界を印加しながら紫外
線を照射して重合させる方法（第１０回液晶討論会予稿
集，P218），および、配向処理を施した透光性基板上に
高分子液晶をパターン印刷する方法等を例示することが
できる。特に、高分子液晶をパターン印刷する方法は、
余分な基板や電極を必要としないため、低コストで製造
することが可能な上、複屈折層３を上、下基板４ａ，４
ｂ内面に形成することもできるという利点を有する。

【００３３】実施例１６（請求項５に対応）：アルミ反
射膜を表面に有するガラス基板にポリイミドのラビング
膜からなる配向膜を形成し、その上に常温でガラス相を
示し、高温でネマティック液晶性を示すポリアクリル酸
エステル型の側鎖型サーモトロピック高分子液晶膜をグ
ラビア印刷法により３００μmの線幅でストライプ状に
パターン形成した。その後、ポリマーがネマティック相
を呈する温度に加熱してポリマーを配向させ、ついで室
温に急冷して配向を固定化した。高分子液晶膜の膜厚ｄ
は、版の溝の深さにより調整し、レターデーションＲが
０.２１μmと０.３５μmの２種類のレターデーションＲ
の部分が交互に配列するように複屈折層３ａ，３ｂを構
成した。高分子液晶層の表面にエポキシ樹脂による保護
膜兼レベリング膜を設けたのち、透明電極６ａ，６ｂを
成膜し、さらに配向処理を施した。

【００３４】上の高分子液晶膜を設けた基板を基板と
し、上基板４ａには薄膜トランジスタによるスイッチン
グ素子を３００μm角の各画素に設けた基板を用いて液
晶セル２を構成し、さらに偏光板１を最上面に配置する
ことにより、本発明になる液晶表示素子を作製した。な
お、角度配置等は実施例１の場合と同様にした。この液
晶表示素子は無彩色背景に赤，青，紫の三色の表示が可
能であり、しかも、斜めからみたときの視差による色ず
れも見られなかった。

【００３５】

【発明の効果】請求項１に記載の発明は、偏光板及び反
射板と、該偏光板と反射板との間に画素電極を有する一
対の透光性基板によって挟持され、印加電圧による画素
の選択状態によって前記偏光板を通過した直線偏光の偏
光方向が変化しないか、又は略４５°ないし１３５°の
範囲の所定角度変化するかの何れかの状態をとる液晶層
と、該液晶層と前記反射板との間に設けられた略一軸性
の複屈折層とからなり、前記偏光板の透過軸を前記偏光
板側の液晶の配向方向と平行に配置し、前記複屈折層
は、前記液晶層を透過した光の２状態の偏光方向のう
ち、一方の偏光方向の直線偏光に対しては複屈折を生
じ、他方の偏光方向に対しては偏光状態をほとんど変化
させないよう遅相軸を配置したので、無彩色背景上に鮮
明なカラー表示を行うことができ、また、カラーフィル
タを用いず、偏光板を１枚しか用いないために光損失が
少なく反射型として用いるのに適した明るい表示が得ら
れる。また、液晶のねじれ角を特定することにより、複
屈折層に入射する偏光の偏光状態を制御することがで
き、より鮮明でコントラストの高い表示が得られる。

【００３６】請求項２に記載の発明は、請求項１の液晶
表示素子の液晶層において、前記偏光板の透過軸と前記
偏光板側の液晶配向方向を一致させ、前記複屈折層の遅
相軸を、前記複屈折層側の液晶配向方向又は前記偏光板
側の液晶配向方向と一致するようにしたことにより、液
晶層を透過した光の偏光方向のうち一方の偏光方向に対
しては複屈折を生じ、他方の偏光方向に対しては偏光状
態がほとんど変化させないよう複屈折層の光学的主軸を
配置することができ、カラー表示に加えて無彩色が得ら
れる反射型液晶表示素子が得られる。

【００３７】請求項３に記載の発明は、請求項１又は２
の液晶表示素子の複屈折層のレターデーションＲを０.
１２μm〜０.７５μmの範囲にし、レターデーションＲ
を規定することにより、さらに良好な色再現性が得られ
る。

【００３８】請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３
項の何れかの液晶表示素子において、複屈折層が、画素
電極に対応した複数のレターデーションを有する部位に
分割したので、明るいカラー表示に加えて、多色表示が
可能となり、情報機器用の表示装置として有用である。

【００３９】請求項５に記載の発明は、請求項４の液晶
表示素子において、複屈折層が透光性基板の内面に形成
されたので、請求項４の効果に加え、画素を微細化した
場合にも視差の問題が無く、広視野角で明るい多色表示
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による液晶表示素子の実施の形態を説
明するための図である。

【図２】 図１に示した本発明による液晶表示素子の無
印加電圧時の動作および偏光軸の角度関係を説明するた
めの図である。

【図３】 図１に示した本発明による液晶表示素子の電
圧印加時の動作および偏光軸の角度関係を説明するため
の図である。

【図４】 本発明による液晶表示素子の第４の実施の形
態の一例を説明するための断面図である。

【図５】 本発明による液晶表示素子の第５の実施の形
態の一例を説明するための断面図である。

【図６】 図６は、従来の、色表示を行う液晶表示素子
を説明するための構成図である。

【符号の説明】

１…偏光板、２…液晶セル、３，３ａ，３ｂ…複屈折
層、４ａ，４ｂ…透光性基板（上、下基板）、５…液晶
層、６ａ，６ｂ…画素電極、７…反射板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/13 - 1/141

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 偏光板及び反射板と、該偏光板と反射板
   との間に画素電極を有する一対の透光性基板によって挟
   持され、印加電圧による画素の選択状態によって前記偏
   光板を通過した直線偏光の偏光方向が変化しないか、又
   は略４５°ないし１３５°の範囲の所定角度変化するか
   の何れかの状態をとる液晶層と、該液晶層と前記反射板
   との間に設けられた略一軸性の複屈折層とからなり、前
   記偏光板の透過軸を前記偏光板側の液晶の配向方向と平
   行に配置し、前記複屈折層は、前記液晶層を透過した光
   の２状態の偏光方向のうち、一方の偏光方向の直線偏光
   に対しては複屈折を生じ、他方の偏光方向に対しては偏
   光状態をほとんど変化させないよう遅相軸を配置したこ
   とを特徴とする液晶表示素子。
2. 【請求項２】 前記偏光板の透過軸と前記偏光板側の液
   晶配向方向を一致させ、前記複屈折層の遅相軸を、前記
   複屈折層側の液晶配向方向又は前記偏光板側の液晶配向
   方向と一致するようにしたことを特徴とする請求項１に
   記載の液晶表示素子。
3. 【請求項３】 前記液晶層による複屈折層のレターデー
   ションが０.１２μm〜０.７５μmの範囲にあることを特
   徴とする請求項１、又は、２に記載の液晶表示素子。
4. 【請求項４】 前記複屈折層が、画素電極に対応した複
   数のレターデーションを有する部位に分割されているこ
   とを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の液晶表
   示素子。
5. 【請求項５】 前記複屈折層が前記透光性基板の内面に
   形成されていることを特徴とする請求項４に記載の液晶
   表示素子。