JP3508393B2 - Reflective liquid crystal device - Google Patents

Reflective liquid crystal device

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JP3508393B2
JP3508393B2 JP14212696A JP14212696A JP3508393B2 JP 3508393 B2 JP3508393 B2 JP 3508393B2 JP 14212696 A JP14212696 A JP 14212696A JP 14212696 A JP14212696 A JP 14212696A JP 3508393 B2 JP3508393 B2 JP 3508393B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、各種情報表示、記録に
好適な液晶素子に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal element suitable for displaying and recording various information.

【0002】[0002]

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従来
のCRTに代わる平面な高密度カラー表示素子が要求さ
れ、近年、偏光板を使用するTN素子にカラーフィルタ
ーを組み合わせ、バックライトを用いるカラー液晶表示
が主流となっている。しかしながら、この方式は、その
低い光の利用効率のためにバックライトを除去して携帯
情報機器などに必要な消費電力の小さい反射型カラー素
子として使用することは困難であり、印刷物の明るさ、
白さにはほど遠い。
2. Description of the Related Art There is a demand for a flat high-density color display device which replaces a conventional CRT, and in recent years, a color liquid crystal using a backlight by combining a TN device using a polarizing plate with a color filter. The display is the mainstream. However, this method is difficult to use as a reflective color element with low power consumption required for mobile information devices by removing the backlight due to its low light utilization efficiency, and the brightness of printed matter,
It is far from white.

【0003】この原因は、主として偏光板およびカラー
フィルターによる加法混色方式を使用することにある。
すなわち、通常の加法混色3原色のカラーフィルターを
用いる現行方式の理論的な光利用効率の限界は、偏光板
による限界が50%であり、加法混色3原色のカラーフ
ィルターを用いる加法混色方式による限界が33.3%
であるから、これらを掛け合わせた16.6%がこの方
式の理論的限界となる。実際の素子の場合は現実の偏光
板およびカラーフィルターの理論値を下回る光利用効率
のほか、TFTなどアクティブ素子の開口率も加わり、
反射層などに特別な工夫を加えない限り、トータルの利
用効率すなわち、反射型の場合には反射率が10%を越
えることは困難な状況にある。他方、明るさ、白さの当
面の目標は新聞紙のレベルの約60%の反射率とされて
いるが、この目標値が上記の現行方式の理論的限界を大
幅に越えている現状から、偏光板の除去を含む根本的な
方式変更が必要なことは明らかである。このため種々の
方式が提案されているが、白さとカラー化を両立できる
反射型の方式は極めて少ない。
The cause of this is mainly to use the additive color mixing system using a polarizing plate and a color filter.
In other words, the theoretical limit of the light utilization efficiency of the current method using the color filters of the normal additive three-color mixture is 50% due to the polarizing plate, and the limit of the additive color-mixing method using the color filters of the additive three-color mixture. Is 33.3%
Therefore, 16.6% obtained by multiplying these is the theoretical limit of this method. In the case of actual devices, in addition to the light utilization efficiency below the theoretical values of actual polarizing plates and color filters, the aperture ratio of active devices such as TFT is also added,
Unless special measures are added to the reflective layer or the like, it is difficult to achieve a total utilization efficiency, that is, a reflectance of more than 10% in the case of a reflective type. On the other hand, the immediate target of brightness and whiteness is the reflectance of about 60% of the level of newspaper, but since this target value greatly exceeds the theoretical limit of the above-mentioned current method, It is clear that a fundamental modal change is needed, including removal of the board. For this reason, various methods have been proposed, but there are very few reflective methods that can achieve both whiteness and colorization.

【0004】特開平8−29618に従来のカラーフィ
ルターを用いずに、異なるリターデイションを有する複
数の領域を光学的並列に有する光学膜と、90度の捻れ
をもつネマチック液晶層を、2枚の偏光フィルムの間に
配置した液晶素子が記載されている。この方式は現実の
カラーフィルターの透過率の低さによる光利用効率の低
下に対しては改善が期待できる。しかしながら、この構
成の素子は混色原理を利用した高密度カラー表示に必要
な基本的なカラー表示特性が不十分であり、また、反射
型素子に望まれる大幅な明るさ、白さの改善には原理的
にほど遠い。
In Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 8-29618, an optical film having a plurality of regions having different retardations in optical parallel is used without using a conventional color filter, and two nematic liquid crystal layers having a twist of 90 degrees are provided. , A liquid crystal element arranged between the polarizing films. This method can be expected to improve against the decrease in light utilization efficiency due to the low transmittance of the actual color filter. However, the element of this configuration does not have sufficient basic color display characteristics required for high-density color display using the color mixing principle, and it is not possible to improve the large brightness and whiteness required for reflective elements. Far from principle.

【0005】すなわち、混色原理を利用した高密度カラ
ー表示として用いるには、各画素が白あるいは黒のよう
な無彩色と3原色などの有彩色との間を制御できること
が要件となるが、上記構成では有彩色間での色相変換に
すぎず、加法混色を利用して高密度のカラー表示、記録
を行うための基本的要件を満たしていない。また、上記
の素子では白などの無彩色を表示する手段が必ずしも明
確ではないが、仮に加法混色3原色により加法混色を行
って表示するものとして比較すれば、上記の開示された
方式は偏光板を用いる通常の加法混色方式の理論的限界
である16.6%の光利用率あるいは反射率を越えるこ
とはできない。本発明の目的は、携帯型情報表示、ある
いは書き換え可能な記録などに好適な、明るさの大幅に
改善された新規な基本構成の反射型カラー液晶素子を提
供することにある。
That is, in order to use as a high-density color display utilizing the principle of color mixing, each pixel must be able to control between an achromatic color such as white or black and a chromatic color such as three primary colors. The configuration is only hue conversion between chromatic colors, and does not meet the basic requirements for high-density color display and recording by using additive color mixture. Further, in the above element, the means for displaying an achromatic color such as white is not necessarily clear, but if the comparison is made assuming that additive color mixing is performed using the three primary colors of additive color mixing, the above disclosed method shows that the polarizing plate The light utilization rate or reflectance of 16.6%, which is the theoretical limit of the conventional additive color mixing method using, cannot be exceeded. It is an object of the present invention to provide a reflective color liquid crystal device having a novel basic configuration, which is suitable for portable information display, rewritable recording, etc. and has a significantly improved brightness.

【0006】[0006]

【問題点を解決するための手段】前記の課題を解決し、
上記の目的を達成するために以下の手段を用いる。
[Means for solving the problems]
The following means are used to achieve the above object.

【0007】電界、熱の印加、無印加によって変化する
液晶分子の配列状態の少なくともいずれか一つが、基板
に垂直な配列状態以外の捻れを有しない配列状態をとる
ゲストホスト液晶層と、異なるリターディションを有す
る複数の領域を光学的並列に有する光学膜と、金属など
の導電性反射層を基本的な光学的構成要素として有して
おり、発色色相が補色、3原色などのような加法混色に
よって無彩色となる有彩色の画素の組合せと、発色色相
が黒のようなそれ自身が無彩色である画素とを含み、こ
れらが繰返しパターンを形成している反射型カラー液晶
素子である。
At least one of the alignment states of liquid crystal molecules, which changes depending on whether or not an electric field, heat is applied, is different from the guest-host liquid crystal layer in which the alignment state does not have twist other than the alignment state perpendicular to the substrate. an optical film having a plurality of regions in an optical parallel with edition, the conductive reflective layer such as metal and organic as basic optical components
Color, and the hue to be developed is a complementary color, such as an additive color mixture such as three primary colors.
Therefore, the combination of achromatic color pixels and the hue
Contains pixels that are themselves achromatic, such as black,
These are reflective type color liquid crystal elements in which repetitive patterns are formed .

【0008】[0008]

【0009】拡散透過層を有する上記のいずれかの反射
型カラー液晶素子である。
It is any one of the above reflective color liquid crystal elements having a diffuse transmission layer.

【0010】電界、熱の印可、無印可によって変化する
液晶分子の配列状態の少なくともいずれか一つが、ホモ
ジニアス配列状態などの基板に平行な配列状態をとるゲ
ストホスト液晶モードである上記のいずれかの反射型カ
ラー液晶素子である。
Any one of the above-mentioned guest-host liquid crystal modes in which at least one of the alignment states of liquid crystal molecules which changes depending on whether an electric field, heat is applied, or not is a guest-host liquid crystal mode in which the alignment state is parallel to the substrate, such as a homogeneous alignment state. It is a reflective color liquid crystal element.

【0011】電界、熱の印可、無印可によって変化する
液晶分子の配列状態の少なくともいずれか一つが、ハイ
ブリッド配列状態をとるゲストホスト液晶モードである
上記のいずれかの反射型カラー液晶素子である。
At least one of the alignment states of the liquid crystal molecules, which changes depending on whether or not an electric field, heat is applied, is a guest-host liquid crystal mode in which the liquid crystal molecules are in a hybrid alignment state.

【0012】電界、熱の印可、無印可によって変化する
液晶分子の配列状態の少なくともいずれか一つが、ホメ
オトロピック配列状態などの基板に垂直な配列状態をと
るゲストホスト液晶モードである上記のいずれかの反射
型カラー液晶素子である。
Any one of the above-mentioned guest-host liquid crystal modes in which at least one of the alignment states of liquid crystal molecules that changes depending on whether an electric field, heat is applied, or not is a guest-host liquid crystal mode in which the alignment state is perpendicular to the substrate, such as a homeotropic alignment state. Is a reflective color liquid crystal device.

【0013】反射層の背面にTFTなどのアクティブ素
子を配置して開口率を高めた上記のいずれかの反射型カ
ラー液晶素子である。
It is any one of the above reflective color liquid crystal elements in which an active element such as a TFT is arranged on the back surface of the reflective layer to increase the aperture ratio.

【0014】[0014]

【作用】本発明は、電界、熱の印可、無印可によって変
化する液晶分子の配列状態の少なくともいずれか一つ
が、垂直な配列以外の捻れを有しない分子配列状態をと
るゲストホスト液晶層、すなわち、黒色などの二色性色
素の二色性吸収により、少なくともいずれか一つの状態
の透過光が直線偏光となるゲストホスト液晶層を各種の
ゲストホスト液晶層のなかから選択して採用し、これ
と、複屈折性光学膜と、金属などの導電性反射層を基本
的な光学的構成要素としているため、明るさ、白さが従
来素子よりも格段に優れた反射型カラー液晶素子、ある
いは複屈折を利用するカラーモードの一般的な難点であ
る階調が実現できる反射型カラー液晶素子が可能とな
る。
The present invention provides a guest-host liquid crystal layer in which at least one of the liquid crystal molecule alignment states that changes depending on whether an electric field, heat is applied or not is applied, has a molecular alignment state having no twist other than the vertical alignment, that is, , A guest-host liquid crystal layer in which transmitted light in at least one of the states becomes linearly polarized due to the dichroic absorption of a dichroic dye such as black is selected from various guest-host liquid crystal layers, and this is adopted. Since a birefringent optical film and a conductive reflective layer such as a metal are used as basic optical constituents, a reflective color liquid crystal element or a birefringent color liquid crystal element that is significantly superior in brightness and whiteness to conventional elements or A reflective color liquid crystal device capable of realizing gradation, which is a general difficulty of a color mode utilizing refraction, can be realized.

【0015】すなわち、特開平8−29618記載の素
子などのような、カラーフィルターに代わる発色機構と
して複屈折による発色を利用することによって透過率の
改善を計ること、すなわち単なる理論値への接近が本発
明の主たる目的なのではなく、反射型の課題である白色
度の改善に対して原理的な飛躍をもたらすことにある。
詳しくは偏光機能層として偏光板の代わりに、電界、熱
により偏光機能を制御できるゲストホスト液晶層を選択
採用しているため、透過光を偏光、非偏光状態間で制御
できるゲストホスト液晶層の場合は、非偏光状態を利用
してこれを白色状態とすることができる。このため混色
原理によって白色を作り出す必要がなく、また、複屈折
性光学膜は非偏光に対しては通常の透明板と同様に原理
的な光利用率の低下は生じないため、白色表示の場合に
は、前記の加法混色3原色の混色による従来素子の場合
の理論的な限界を取り払うことが可能であり、白表示の
反射率の理論的限界は従来素子の3倍に向上する。ま
た、現実の二色性色素による理論的限界からのズレは無
視し得ないものの、非偏光状態とすることによって偏光
板を用いた偏光利用による白色度の理論的限界も取り払
うことができるため、理論的な限界はさらに2倍に向上
する。
That is, the transmittance can be improved by utilizing the color development by birefringence as a color-developing mechanism in place of the color filter, such as the element described in JP-A-8-29618, that is, a mere approximation to the theoretical value can be achieved. It is not the main purpose of the present invention, but is to bring about a leap in principle to the improvement of whiteness, which is a problem of the reflection type.
Specifically, instead of a polarizing plate as a polarization functional layer, a guest-host liquid crystal layer that can control the polarization function by an electric field or heat is selectively adopted, so that a guest-host liquid crystal layer that can control transmitted light between polarized and non-polarized states is used. In this case, the unpolarized state can be utilized to bring it into the white state. For this reason, it is not necessary to produce white color by the principle of color mixing, and since the birefringent optical film does not cause a decrease in the light utilization ratio in principle like non-polarized plates as with a normal transparent plate, in the case of white display. In addition, it is possible to remove the theoretical limit in the case of the conventional device due to the color mixture of the three additive primary colors, and the theoretical limit of the reflectance for white display is improved to three times that of the conventional device. In addition, although the deviation from the theoretical limit due to the actual dichroic dye cannot be ignored, the theoretical limit of whiteness due to the use of polarized light using a polarizing plate can be removed by making it a non-polarized state, The theoretical limit is doubled.

【0016】また、透過光の偏光方向を制御できるゲス
トホスト液晶層を用いた場合は、上記の偏光板を用いた
場合と同様に偏光利用による理論的限界の制約はうける
が、複屈折性光学膜は光学軸方向あるいはその直交方向
の偏光に対しては発色などによる光の理論的な損失を生
じないため、これを白表示に利用することによって前記
の加法混色による制約を取り払うことが可能である。す
なわち本発明の第1の骨子は、上記の特開平8−296
18記載の素子などのような、単にカラーフィルターに
代わる発色機構として複屈折による発色を利用すること
にあるのではなく、上記素子では困難な加法混色を実現
して高密度表示を可能ならしめ、さらに複屈折による発
色が解消される条件を利用して従来の加法混色方式の理
論的限界を解消することが可能であり、これを利用する
ことによって従来の反射型カラー素子の白色度の難点を
原理的に解消できるという思想にある。
When a guest-host liquid crystal layer capable of controlling the polarization direction of transmitted light is used, the birefringent optics is subject to the limitation of theoretical limit due to the use of polarized light as in the case of using the above polarizing plate. Since the film does not cause a theoretical loss of light due to coloring in polarized light in the optical axis direction or in the direction orthogonal to the optical axis, it is possible to remove the above-mentioned restriction due to additive color mixing by using this for white display. is there. That is, the first essence of the present invention is the above-mentioned JP-A-8-296.
It is not to utilize the color development by birefringence as a color-developing mechanism instead of the color filter like the element described in 18, but to realize the additive color mixture which is difficult with the above-mentioned element to enable high density display, Furthermore, it is possible to overcome the theoretical limit of the conventional additive color mixture method by utilizing the condition that color development due to birefringence is eliminated, and by using this, the difficulty of whiteness of the conventional reflective color element can be solved. The idea is that it can be solved in principle.

【0017】また偏光方向を変えることによって本発明
の構成の素子の場合には、従来実現の難しい複屈折によ
る発色の階調が制御が実現できる利点をもつ。上記によ
り、本発明の構成により、白色状態の明るさが、カラー
フィルター利用による加法混色および偏光板により制約
されている従来素子に比べて、その理論的な限界が3倍
または6倍の反射型カラー素子が実現できる。
In the case of the element of the present invention by changing the polarization direction, there is an advantage that the gradation of color development due to birefringence, which is difficult to realize conventionally, can be realized. As described above, according to the structure of the present invention, the theoretical limit of the brightness of the white state is three times or six times that of the conventional device in which the color mixture is used for the additive color mixture and the polarizing plate restricts the brightness. A color element can be realized.

【0018】上記の基本構成に、通常の透過型カラー素
子の場合のように3原色画素を適用して実施すると、各
画素を明るい白と有彩色の間を制御できるものの、混色
によっても黒を実現することが困難であるという問題を
生じる。このため黒が望ましい文字、数字などのキャラ
クターの表示、記録に難点がある。これを解決するため
に本発明の方法、すなわち、白と黒とに制御できる画素
を加えて情報表示に好適なものとする。すなわち、発色
色相が、補色、3原色などのような加法混色によって無
彩色となる組み合わせと、発色色相が黒となる画素を含
む繰り返しパターンを有する上記の反射型カラー液晶素
子であるため、発色色相が、補色あるいは3原色のみの
構成に比べ、補色+黒あるいは3原色+黒のような画素
の構成とすることにより文字、数字などのキャラクター
の視認性に優れた表示、記録とすることが可能であり、
携帯情報機器などに好適である。黒となる画素は複屈折
性光学膜の対応する領域がλ/4のリターデイションを
持つように設定して実現できる。繰り返しパターンはス
トライプ状、モザイク状などの公知のパターンを利用で
きる。
When the three basic color pixels are applied to the above basic structure as in the case of a normal transmissive color element, each pixel can be controlled between bright white and chromatic colors, but black can also be obtained by mixing colors. The problem arises that it is difficult to realize. For this reason, it is difficult to display and record characters such as characters and numbers that are desirable in black. In order to solve this, the method of the present invention, that is, a pixel which can be controlled to white and black is added to make it suitable for information display. That is, since the reflective color liquid crystal element has the above-described reflective color liquid crystal element having a combination in which the hue to be formed is an achromatic color due to additive color mixture such as complementary colors and three primary colors, and a repeating pattern including pixels in which the hue to be black is black, However, it is possible to display and record with excellent visibility of characters such as letters and numbers by using a pixel configuration such as complementary color + black or 3 primary colors + black as compared to the configuration of only complementary colors or 3 primary colors. And
It is suitable for portable information devices. Black pixels can be realized by setting the corresponding region of the birefringent optical film to have a retardation of λ / 4. A known pattern such as a stripe pattern or a mosaic pattern can be used as the repeating pattern.

【0019】上記の本発明の基本構成は反射層が鏡面反
射層である場合に発色効率、すなわちコントラストが高
い。しかしながら、この場合は周囲あるいは使用者自身
が液晶素子に映ってしまう外景映りなどの難点が生じ、
視野角が狭い。これを解決するために、反射層に凹凸を
設けて拡散反射性を持たせてもよいが、工程が複雑にな
る難点がある。この難点は本発明の方法、すなわち、表
面などに拡散透過層を付加することにより解決できる。
すなわち、本発明は拡散透過層を有する上記のいずれか
の反射型カラー液晶素子であるため、反射層を反射効率
が高く、製造が容易なアルミ蒸着膜などの鏡面反射層を
利用することが可能であり、鏡面反射層を使用した場合
の外景映りなどの難点を拡散透過層によって改善するこ
とができる。
In the above-mentioned basic structure of the present invention, the coloring efficiency, that is, the contrast is high when the reflection layer is a specular reflection layer. However, in this case, there are problems such as the appearance of the outside scene where the surroundings or the user himself / herself is reflected on the liquid crystal element,
The viewing angle is narrow. In order to solve this, unevenness may be provided in the reflective layer to give diffuse reflectivity, but there is a drawback that the process becomes complicated. This difficulty can be solved by the method of the present invention, that is, by adding a diffusion transmission layer to the surface or the like.
That is, since the present invention is any one of the above reflective color liquid crystal elements having a diffuse transmission layer, it is possible to use a specular reflection layer such as an aluminum vapor-deposited film that has high reflection efficiency and is easy to manufacture. Therefore, it is possible to improve the difficulty such as the appearance of the outside scene when the specular reflection layer is used by the diffuse transmission layer.

【0020】拡散透過層は高分子材料基材に白色無機顔
料の微粒子あるいは有機系微粒子などを添加する方法な
どの内部微少領域の屈折率差を利用するタイプ、あるい
は凹凸の表面などの凹凸の界面の屈折率差を利用するタ
イプなどが挙げられる。拡散透過層は反射層とゲストホ
スト液晶層の間に設けてもよいが、素子表面などのゲス
トホスト液晶層の外側に設けることにより好適に実施で
きる。この場合、紫外線吸収剤、蛍光増白剤などを添加
してもよく、また保護膜を兼ねたフィルムとすることが
できる。また、タッチパネル型などの素子表面の入力装
置と兼ねてもよい。
The diffusion / transmission layer is of a type that utilizes the difference in refractive index between internal minute regions such as a method of adding fine particles of a white inorganic pigment or organic fine particles to a polymer material base, or an uneven interface such as an uneven surface. A type that utilizes the difference in refractive index of The diffusion transmission layer may be provided between the reflection layer and the guest-host liquid crystal layer, but it can be suitably implemented by providing it on the outside of the guest-host liquid crystal layer such as the device surface. In this case, an ultraviolet absorber, a fluorescent whitening agent or the like may be added, and a film which also serves as a protective film can be obtained. It may also serve as an input device on the surface of an element such as a touch panel type.

【0021】次にゲストホスト液晶層を説明する。各種
のゲストホスト層のうち本発明に用いるゲストホスト層
としては電界、熱の印可、無印可によって変化する液晶
分子の配列状態の少なくともいずれか一つが、捻れを有
しない配列状態をとるゲストホスト液晶層、すなわち、
電界、熱の印可、無印可によって変化する少なくともい
ずれか一つの状態の透過光が直線偏光となるゲストホス
ト液晶層であれば使用することができるが、カイラル剤
の添加などにより捻れを含む相転移モードなどのゲスト
ホスト層は不適である。上記に該当する配列状態の具体
例としては、ホモジニアス配列などの基板に平行ないし
概ね平行な明瞭な捻れを有しない配列、基板に対して一
様に傾斜した配列、ベンドあるいはハイブリッド配列な
どが挙げられる。
Next, the guest-host liquid crystal layer will be described. As the guest host layer used in the present invention among various guest host layers, a guest host liquid crystal in which at least one of the alignment states of liquid crystal molecules which changes depending on whether an electric field, heat is applied or not is applied, has no twist. Layers, ie
A guest-host liquid crystal layer in which transmitted light in at least one state that changes depending on whether an electric field, heat is applied or not is linearly polarized can be used, but a phase transition including twist due to addition of a chiral agent, etc. Guest host layers such as modes are unsuitable. Specific examples of the array state corresponding to the above include an array having no clear twist parallel or almost parallel to the substrate such as a homogeneous array, an array uniformly inclined with respect to the substrate, a bend or hybrid array, etc. .

【0022】このうち、ホモジニアス配列状態などの基
板に平行な配列状態をとることができるゲストホスト液
晶モードを用いて、これを発色状態とすることにより、
光学膜に良好な偏光度の光を入射させることができるた
め、複屈折による発色の良好な素子とすることができ
る。すなわち、上記の配列状態のゲストホスト液晶層の
吸収軸の方向あるいはこれと直交する透過軸の方向と、
光学膜の光学軸方向とが成す角度を、平行および直交以
外の角度、好ましくは45度となるように設定して発色
状態の発色性が良好な素子とすることができる。
Of these, by using a guest-host liquid crystal mode capable of taking an array state such as a homogeneous array state parallel to the substrate, a guest-host liquid crystal mode is brought into a colored state,
Since light having a good degree of polarization can be incident on the optical film, it is possible to obtain an element having good color development due to birefringence. That is, the direction of the absorption axis of the guest-host liquid crystal layer in the above-described array state or the direction of the transmission axis orthogonal thereto,
By setting the angle formed by the optical axis direction of the optical film to be an angle other than parallel and orthogonal, preferably 45 degrees, it is possible to obtain an element having a good coloring property in a coloring state.

【0023】ホモジニアス配列状態などの基板に平行な
捻れのない配列状態をとるゲストホスト液晶モードの具
体例として、先ず、基板に垂直に電界を印可するタイプ
のゲストホスト液晶モードのなかから本発明に好適なモ
ードを挙げる。このタイプのなかでは、強誘電液晶、反
強誘電液晶として知られるスメクチック液晶を用いたゲ
ストホスト液晶モード、あるいはNp液晶を用い初期配
向がホモジニアス配列であるもの、Nn液晶を用い初期
配向がホメオトロピック配列状態であるもの、ベンド配
向あるいはハイブリッド配向であってもよい捻れが無い
か少ない配向のNn液晶を用いたゲストホスト液晶モー
ドなどが挙げられる。強誘電液晶、反強誘電液晶による
ゲストホスト層を用いる場合は、これらの液晶を用いて
ゲストホスト・モードとする場合に公知の、傾き角が4
5度のゲストホスト液晶層は、本発明の場合には好まし
くない。本発明に用いるには傾き角が22.5度の通常
の複屈折モードに使用する強誘電液晶、反強誘電液晶に
二色性色素を添加して好適に用いられる。
As a concrete example of the guest-host liquid crystal mode in which a twist-free alignment state parallel to the substrate, such as a homogeneous alignment state, is taken, first, the present invention is selected from the guest-host liquid crystal modes of the type in which an electric field is applied perpendicularly to the substrate. List the preferred modes. Among these types, a guest-host liquid crystal mode using a smectic liquid crystal known as a ferroelectric liquid crystal or an anti-ferroelectric liquid crystal, a Np liquid crystal having a homogeneous initial alignment, a Nn liquid crystal having a homeotropic initial alignment. The guest-host liquid crystal mode using an Nn liquid crystal having an alignment state, a bend orientation or a hybrid orientation and having no or little twist may be mentioned. When a guest-host layer made of a ferroelectric liquid crystal or an anti-ferroelectric liquid crystal is used, a tilt angle of 4 is well known when the guest-host mode is made by using these liquid crystals.
A guest host liquid crystal layer of 5 degrees is not preferred in the present invention. For use in the present invention, a dichroic dye is preferably added to a ferroelectric liquid crystal or antiferroelectric liquid crystal used in a normal birefringence mode having an inclination angle of 22.5 degrees.

【0024】また、平行配向処理された基板、基紙にス
メクチックA相を示すp型液晶を用いたゲストホスト液
晶層を用いてもよく、電界、熱を併用してメモリー性の
表示、記録とすることができる。例えば、スメクチック
A相の上に狭いネマチック相をもつゲストホスト液晶層
を平行配向処理された配向層の上に形成して、複屈折性
光学膜の光学軸と配向方向が45度の角度をもつように
構成し、ゲストホスト液晶層、複屈折性光学膜および反
射層を光学的直列とする。これを等方相になるように加
熱し、徐冷してネマチック相を通過させるとゲストホス
ト層は平行な配向となり画素は発色状態となる。この場
合、電界を印可しながら冷却するとゲストホスト層は垂
直な配向となり画素は透明または白色となる。また等方
相から急冷するとゲストホスト層はランダム配向となり
画素は黒色となる。上記のように、スメクチック液晶を
利用するとメモリー性の表示、記録が可能となる。ま
た、高分子液晶を用いても良く、高分子分散型としても
よい。
Further, a guest-host liquid crystal layer using a p-type liquid crystal exhibiting a smectic A phase may be used for the substrate subjected to the parallel alignment treatment and the base paper. can do. For example, a guest-host liquid crystal layer having a narrow nematic phase on a smectic A phase is formed on a parallel alignment-treated alignment layer, and the optical axis of the birefringent optical film forms an angle of 45 degrees. The guest-host liquid crystal layer, the birefringent optical film, and the reflective layer are arranged in optical series. When this is heated so as to be an isotropic phase and then gradually cooled and passed through the nematic phase, the guest host layers are aligned in parallel and the pixels are in a colored state. In this case, when the guest host layer is cooled while applying an electric field, the guest host layer has a vertical orientation and the pixel becomes transparent or white. When the material is rapidly cooled from the isotropic phase, the guest host layer has a random orientation and the pixel becomes black. As described above, when the smectic liquid crystal is used, it is possible to display and record with a memory property. Further, a polymer liquid crystal may be used, or a polymer dispersion type may be used.

【0025】基板面と平行な方向に電界を印可するモー
ドとしては、初期配向をホモジニアス配向とし、Np液
晶またはNn液晶を用いたゲストホスト液晶モードなど
が挙げられる。例えば、特開平7−225388記載の
モードにゲストホスト液晶組成物を適用して実現でき
る。この場合、分子あるいはダイレクターの方向を最大
45度の角度で制御するように構成し、初期配向状態の
ダイレクター方向と光学膜の光学軸の方向を平行となる
ように設定すると、電界無印可状態で白色、印可状態で
有彩色などに発色する素子が得られる。
Examples of the mode in which an electric field is applied in the direction parallel to the substrate surface include a guest-host liquid crystal mode in which the initial alignment is homogeneous alignment and Np liquid crystal or Nn liquid crystal is used. For example, it can be realized by applying the guest-host liquid crystal composition to the mode described in JP-A-7-225388. In this case, if the direction of the molecule or the director is controlled at an angle of up to 45 degrees, and the direction of the director in the initial alignment state and the direction of the optical axis of the optical film are set to be parallel, no electric field is applied. It is possible to obtain an element that develops white color in the state and chromatic color in the applied state.

【0026】本発明に使用できるゲストホスト・モード
のうち、電界、熱の印可、無印可によって変化する液晶
分子の配列状態の少なくともいずれか一つが、ホメオト
ロピック配列状態などの基板に垂直な配列状態をとるゲ
ストホスト液晶モードを用いることにより、偏光状態の
解消された光を光学膜に入射させることができるため、
これを非発色状態とすることにより、ゲストホスト組成
物の二色性にもよるが、偏光板を使用する方式に比べて
明るさ、白さが優れた反射型素子が実現できる。具体的
には基板に垂直に電界を印可するタイプのゲストホスト
液晶モードのうち、Np液晶を用い初期配向がホモジニ
アス配列であるもの、Nn液晶を用い初期配向がホメオ
トロピック配列状態であるもの、ベンド配向あるいはハ
イブリッド配向であってもよい捻れが無いか少ない配向
のNp液晶を用いたゲストホスト液晶モードなどが挙げ
られる。
Among the guest-host modes that can be used in the present invention, at least one of the alignment states of liquid crystal molecules which changes depending on whether an electric field, heat is applied or not, is an alignment state perpendicular to the substrate such as a homeotropic alignment state. By using the guest-host liquid crystal mode that takes the light, the light whose polarization state has been canceled can be incident on the optical film.
By making this a non-coloring state, it is possible to realize a reflective element having excellent brightness and whiteness as compared with the method using a polarizing plate, although it depends on the dichroism of the guest-host composition. Specifically, among guest-host liquid crystal modes of a type in which an electric field is applied perpendicularly to the substrate, those using Np liquid crystal and having an initial alignment of homogeneous alignment, those using Nn liquid crystal and having an initial alignment of homeotropic alignment, and bends A guest-host liquid crystal mode using Np liquid crystal having no or little twist, which may be an alignment or a hybrid alignment, may be mentioned.

【0027】上記のうち、Nn液晶を用い初期配向がホ
メオトロピック配列状態であるものは、特に白色度の高
い素子が構成できる。また、ベンド配向あるいはハイブ
リッド配向であってもよい捻れが無いか少ない配向のN
p液晶を用いたゲストホスト液晶モードを用いた場合
は、ゲストホスト・モードの一般的な難点である高い駆
動電圧の難点が緩和される。
Among the above, the use of Nn liquid crystal with the initial alignment in the homeotropic alignment state makes it possible to construct an element having particularly high whiteness. In addition, the bend orientation or the hybrid orientation may be N with no or little twist.
When the guest-host liquid crystal mode using p-liquid crystal is used, the difficulty of high driving voltage, which is a general difficulty of the guest-host mode, is alleviated.

【0028】本発明に用いる光学膜は、屈折率異方性Δ
nと厚さdによって定められる領域により異なるリター
デイション(Δn・d)を有し、複屈折による発色色相
が異なる複数の領域を光学的並列に有する光学膜であ
り、液晶性メソーゲン基と重合性官能基を有するモノマ
ーあるいはオリゴマーを配向処理された基板上などで重
合させる方法などにより製造することが可能である。例
えば、光重合法による特開平8−29618記載の方法
などにより形成できる。
The optical film used in the present invention has a refractive index anisotropy Δ.
An optical film that has retardation (Δn · d) that differs depending on the region defined by n and thickness d, and that has a plurality of regions that have different hues due to birefringence and that are optically parallel, and that polymerizes with a liquid crystalline mesogen group. It can be produced by a method of polymerizing a monomer or oligomer having a functional group on an alignment-treated substrate. For example, it can be formed by the method described in JP-A-8-29618 by a photopolymerization method.

【0029】本発明に用いる、異なるリターデイション
の光学膜の光学的な設計は、光学膜を平行な偏光子の間
に配置して白色自然光を入射させた場合、複屈折により
生じる領域により異なる発色色相の透過光が、レッド、
グリーン、ブルーの加法混色3原色または減法混色3原
色、補色対などの加法混色によって無彩色となる組み合
わせのリターデイション条件を基準として、本発明の場
合は反射鏡により折り返されることを考慮して、その1
/2のリターデイションとすることにより、カラー表示
に好適な光学膜となる。
The optical design of the optical film of different retardation used in the present invention varies depending on the region caused by birefringence when the optical film is arranged between parallel polarizers and white natural light is incident. The transmitted light of the coloring hue is red,
In the case of the present invention, considering the retardation condition of the combination of the additive primary colors of green and blue or the additive primary colors of subtractive color mixture, the complementary color pair and the like, which becomes an achromatic color as a reference, it is reflected by a reflecting mirror. , Part 1
A retardation of / 2 provides an optical film suitable for color display.

【0030】液晶材料としては、特開平7−22538
8に記載されているものあるいは更に置換基を有するも
の、あるいは液晶デバイス・ハンドブック(日本学術振
興会第142委員会編:1989)P116〜P192
記載の材料、特開平7−225388に記載されている
ものあるいは更に置換基を有するものなどのP型あるい
はN型の誘電異方性をもつシアノ基、フッ素原子、クロ
ル原子などを有し、ビフェニル、フェニルシクロヘキサ
ンあるいはその誘導体などを骨格とする各種のネマチッ
ク液晶、またはスメクチックA液晶のほか、光学活性中
心をもつ強誘電液晶、反強誘電液晶などのスメクチック
液晶、あるいはこれらをスペーサー基などを介して高分
子鎖に連結したペンダント型高分子液晶のから選択でき
る。ゲストホスト液晶としてはアゾ系、アントラキノン
系などの各種二色性色素を配合して、好ましくは黒色と
した配合色素を上記のNp液晶、Nn液晶、強誘電液
晶、高分子液晶などに溶解して調製できる。二色性色素
をスペーサー基などを介して高分子鎖に連結してもよ
い。
A liquid crystal material is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 22538/1995.
8 or those having further substituents, or Liquid Crystal Device Handbook (edited by Japan Society for the Promotion of Science, 142nd Committee: 1989), P116 to P192.
Biphenyl having a cyano group having a P-type or N-type dielectric anisotropy such as those described in JP-A-7-225388 or further having a substituent, a fluorine atom, a chlorine atom, etc. In addition to various nematic liquid crystals having skeleton of phenylcyclohexane or its derivatives, or smectic A liquid crystals, smectic liquid crystals such as ferroelectric liquid crystals having an optically active center and antiferroelectric liquid crystals, or these via a spacer group or the like. It can be selected from pendant polymer liquid crystals linked to polymer chains. As the guest-host liquid crystal, various dichroic dyes such as azo and anthraquinone compounds are mixed, and preferably the black compounded dye is dissolved in the above Np liquid crystal, Nn liquid crystal, ferroelectric liquid crystal, polymer liquid crystal and the like. Can be prepared. The dichroic dye may be linked to the polymer chain via a spacer group or the like.

【0031】また、駆動はTFTなどの3極素子、TF
Dなどの2極素子、プラズマ素子などのアクティブ素子
を用いてもよく、これらアクティブ素子を電極を兼ねた
反射層の背面に構成することにより、素子開口率を高め
て明るさ、白さを向上させることができる。
Further, driving is performed by a triode element such as TFT, TF
A bipolar element such as D or an active element such as a plasma element may be used. By constructing these active elements on the back surface of the reflective layer that also serves as an electrode, the element aperture ratio is increased to improve brightness and whiteness. Can be made.

【0032】なお、特開平8−29618には領域によ
り異なるリターデイションの光学膜にゲストホスト・モ
ードを組み合わせる旨、記載されているが、その光学構
成、反射型とした場合の特徴などが明確ではない。ゲス
トホスト・モードは広義には、液晶に二色性色素を添加
して、その二色性吸収を利用する、いわゆるゲストホス
ト効果を用いるモードを意味するが、各種の液晶表示モ
ードにおいて液晶組成物の代わりに二色性色素を含む液
晶組成物を用いれば容易にゲストホスト効果を利用する
ことが可能である。すなわち、TN、STNモードから
PDLCモードあるいは強誘電液晶に至るまで広く適用
できるものであり、2枚の偏光板を有するもの、1枚の
偏光板を有するものあるいは偏光板を使用しないものま
でゲストホスト化できない液晶表示モードはないと言っ
ても過言ではない。このため、その具体的構成は極めて
多岐にわたる。
Incidentally, Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 8-29618 describes that a guest-host mode is combined with an optical film having different retardation depending on the region. However, the optical configuration and characteristics of the reflection type are clear. is not. In a broad sense, the guest-host mode means a mode in which a so-called guest-host effect is used in which a dichroic dye is added to liquid crystal and the dichroic absorption is utilized. If a liquid crystal composition containing a dichroic dye is used instead of, the guest-host effect can be easily utilized. That is, it can be widely applied from TN and STN modes to PDLC mode or ferroelectric liquid crystal, and has two polarizing plates, one polarizing plate or no polarizing plate. It is no exaggeration to say that there is no liquid crystal display mode that cannot be changed. For this reason, its specific configuration is extremely diverse.

【0033】他方、ゲストホスト・モードは、狭義ある
いは典型的なモードとして、一枚の偏光板を用いるハイ
ルマイヤー方式として知られるモード、およびカイラル
剤を加えて捻れを生じさせたホワイトテイラー方式など
の相転移ゲストホスト・モード、内田らの2層式モード
が知られているが、本発明の構成はこれらとは明瞭に異
なっている。
On the other hand, the guest-host mode is, in a narrow sense or a typical mode, a mode known as a Heilmeier system using a single polarizing plate and a white Taylor system in which a chiral agent is added to cause twisting. The phase transition guest-host mode and the two-layer mode of Uchida et al. Are known, but the constitution of the present invention is distinctly different from them.

【0034】また、前記特開平8−29618の実施例
に示されるTN素子への適用例からも明らかなように、
複屈折性光学膜は従来の偏光、非偏光に拘わらず発色す
る色素性カラーフィルターとは全く異なり、特定の偏光
条件でのみ発色するために、相互に何ら互換性をもって
いない。このため、既存の液晶素子へそのまま適用する
ことは極めて困難であり、素子への応用に際しては光学
的に吟味された特別の工夫が必須である。例えば、PD
LCのような偏光を利用しないことによる明るさが特徴
である液晶モードなどにはPDLCの特徴を活かした有
効な適用は容易ではない。かかる状況下において、単に
ゲストホスト・モードと記載されている特開平8−29
618から、本発明の基本構成および反射型としての際
だった特徴が容易に想到されるものではないことは明ら
かである。
Further, as is clear from the application example to the TN device shown in the embodiment of the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 8-29618,
The birefringent optical film is completely different from the conventional pigmented color filter that develops color regardless of whether it is polarized light or non-polarized light, and since it develops color only under a specific polarization condition, it has no compatibility with each other. For this reason, it is extremely difficult to apply it to an existing liquid crystal element as it is, and a special device that has been optically examined is indispensable for application to the element. For example, PD
It is not easy to effectively apply the characteristics of PDLC to a liquid crystal mode, which is characterized by brightness by not using polarized light like LC. Under such circumstances, the guest host mode is merely described in Japanese Patent Laid-Open No. 8-29.
From 618 it is clear that the basic features of the invention and the salient features of the reflective type are not readily conceivable.

【0035】実施例 図1はゲストホスト液晶層とリターデイションが異なる
領域をもつ光学膜、導電性反射層を有する本発明の反射
型素子の略示的な断面図である。11は拡散透過層、1
2は電極を有してもよい透明基板であり、13、15は
ゲストホスト液晶を配向させるための配向層、14はゲ
ストホスト液晶層、16はリターデイションが異なる領
域を有する複屈折性の光学膜、17は光学膜を配向させ
るための配向層、18は電極を兼ねた反射層、19は絶
縁層、20はTFTなどのアクティブ素子、21は基板
を示す。本図において、液晶および色素分子が基板に平
行な例を示しているが、二色性色素の吸収の遷移モーメ
ントベクトルの基板への射影成分が、垂直配列のような
理論的にゼロとなるモードを除いて、ほぼ直線状の一定
の値をもつモードであれば使用することができる。
EXAMPLE FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a reflective element of the present invention having an optical film having a region where retardation differs from that of a guest-host liquid crystal layer, and a conductive reflective layer. 11 is a diffuse transmission layer, 1
2 is a transparent substrate which may have electrodes, 13 and 15 are alignment layers for aligning guest-host liquid crystals, 14 is a guest-host liquid crystal layer, and 16 is a birefringent layer having regions with different retardations. An optical film, 17 is an alignment layer for orienting the optical film, 18 is a reflection layer also serving as an electrode, 19 is an insulating layer, 20 is an active element such as TFT, and 21 is a substrate. In this figure, an example in which the liquid crystal and dye molecules are parallel to the substrate is shown, but the mode in which the projection component of the transition moment vector of the absorption of the dichroic dye onto the substrate is theoretically zero, such as vertical alignment. With the exception of, any mode having a substantially linear constant value can be used.

【0036】本発明素子の構成方法の例としては、基板
21の上にTFT素子20を形成し、スルーホールを有
する絶縁層19を形成して、その上にアルミなどの金属
反射層18を蒸着などにより形成してTFT素子との電
導結合部をスルーホール中に同時に形成する。次いで光
学膜のための配向層17を形成して、この上にビフェニ
ルなどのメソーゲン基を有する光学膜材料を塗布して、
フォトマスクを介して露光硬化させて光学膜16を形成
させる。これに配向膜を塗布、配向処理して一方の液晶
素子基板とし、他方の電極を有してもよい配向処理基板
と張り合わせて、これにゲストホスト液晶組成物を注入
して本発明素子を構成する。また、複屈折性光学膜は屈
折率異方性Δnと厚さdの積により定まるリターデイシ
ョンが異なる領域がストライプ状、モザイク状などの繰
り返し単位をもつように構成されている。
As an example of the method of constructing the device of the present invention, a TFT device 20 is formed on a substrate 21, an insulating layer 19 having a through hole is formed, and a metal reflection layer 18 such as aluminum is vapor-deposited thereon. Then, an electrically conductive coupling portion with the TFT element is simultaneously formed in the through hole. Next, an alignment layer 17 for the optical film is formed, and an optical film material having a mesogenic group such as biphenyl is applied on this,
The film is exposed and cured through a photomask to form the optical film 16. An alignment film is applied to this and alignment treatment is carried out to form one liquid crystal element substrate, which is attached to the other alignment treatment substrate which may have an electrode, and a guest-host liquid crystal composition is injected into this to form the element of the present invention. To do. Further, the birefringent optical film is configured such that regions having different retardations determined by the product of the refractive index anisotropy Δn and the thickness d have repeating units such as stripes and mosaics.

【0037】図2は本発明の複屈折による発色を利用す
るカラー液晶素子の発色、非発色状態を示すためのモデ
ル的な平面図である。図(2−A)は発色状態を示し、
(2−B)、(2−C)はそれぞれ非発色状態すなわち
本発明の白色状態を示す。21A〜21Cはゲストホス
ト層の透過軸方向、22は複屈折性光学膜の光学軸方向
を示し、23A〜23Cは発色、非発色状態に対応する
液晶分子、24A〜24Cは対応する二色性色素分子を
示す。発色状態、非発色状態はそれぞれ電界、熱の印
可、無印可のいずれであってもよい。
FIG. 2 is a model plan view showing the colored and non-colored states of the color liquid crystal element utilizing the color development by birefringence of the present invention. Figure (2-A) shows the color development state,
(2-B) and (2-C) show a non-coloring state, that is, a white state of the present invention. 21A to 21C are the transmission axis direction of the guest host layer, 22 is the optical axis direction of the birefringent optical film, 23A to 23C are liquid crystal molecules corresponding to colored and non-colored states, and 24A to 24C are corresponding dichroisms. Indicates a dye molecule. The color-developed state and the non-color-developed state may be applied with electric field, applied with heat, or not applied.

【0038】発色状態のモデル図である図(2−A)を
用いて、まず複屈折による発色状態を述べる。光学膜の
光学軸の方向とゲストホスト層の透過軸方向が互いに平
行または直交以外の角度をもつ状態では、ゲストホスト
層を通過した直線偏光は光学膜の屈折率異方性によりを
楕円偏光、円偏光、直線偏光などのように変化しながら
光学膜を通過し、反射層により折り返えされて再び光学
膜を通過した後いずれかの状態の光となって、ゲストホ
スト層に再入射する。ゲストホスト層を出射した光は場
合により無彩色光、多くの場合は着色光となる。出射光
の着色は、光学膜の光学軸の方向とゲストホスト層の透
過軸方向が互いに45度の角度をもつ状態で最大となる
ため、通常このこの条件に設定されるが、この角度から
のズレが±15度程度でも使用しうる。この出射光の色
相は光学膜のΔnと厚さdによって異なり、本発明の場
合は反射層により折り返されるため、実効的にΔn・d
の2倍のリターデイションとなる。本発明に使用する黒
色となる画素の光学膜のリターデイションは、光学膜へ
の入射偏光が直交する偏光となって戻ってくるリターデ
イション条件、すなわちλ/4に設定して達成される。
First, the coloring state due to birefringence will be described with reference to FIG. (2-A) which is a model diagram of the coloring state. In a state where the direction of the optical axis of the optical film and the direction of the transmission axis of the guest host layer have an angle other than parallel or orthogonal to each other, linearly polarized light passing through the guest host layer is elliptically polarized due to the refractive index anisotropy of the optical film, The light passes through the optical film while changing to circularly polarized light, linearly polarized light, etc., is reflected by the reflective layer, passes through the optical film again, then becomes light in either state, and re-enters the guest host layer. . The light emitted from the guest host layer may be achromatic light, and in many cases, colored light. The coloring of the emitted light is maximum when the direction of the optical axis of the optical film and the direction of the transmission axis of the guest host layer form an angle of 45 degrees with each other. Therefore, this condition is usually set, but from this angle It can be used with a deviation of about ± 15 degrees. The hue of the emitted light differs depending on Δn and the thickness d of the optical film, and in the case of the present invention, it is folded back by the reflection layer, so that Δn · d is effective.
It will be twice the retardation. The retardation of the optical film of the black pixel used in the present invention is achieved by setting the retardation condition that the incident polarized light to the optical film returns as orthogonal polarized light, that is, λ / 4. .

【0039】非発色状態すなわち白色状態は(2−
B)、(2−C)に示す2種の状態が可能であり、(2
−A)の発色状態と(2−B)または(2−C)に示す
状態とを制御できるゲストホスト・モードが本発明に好
適に使用しうる。すなわち、(2−B)の非発色状態は
ゲストホスト層の吸収軸またはこれと直交する透過軸を
光学膜の光学軸と平行または直交するように構成する。
この上記の2種の非発色状態すなわち白色状態をとるモ
ードは共に、従来モードのような補色あるいは3原色の
混色などの混色原理によって白色を作り出す必要がな
く、加法混色3原色の混色による従来素子の場合の理論
的な限界を取り払うことが可能であり、白表示の反射率
の理論的限界は従来素子の3倍に向上する。このうち、
(2−C)に示す非偏光状態の非発色状態をとるモード
の場合は、従来の偏光利用による白色度の理論的限界も
取り払うことができるため、白表示の反射率の理論的な
限界はさらに2倍に向上する。
The non-coloring state, that is, the white state is (2-
B) and two states shown in (2-C) are possible.
A guest-host mode capable of controlling the colored state of -A) and the state of (2-B) or (2-C) can be preferably used in the present invention. That is, the (2-B) non-coloring state is configured such that the absorption axis of the guest host layer or the transmission axis orthogonal thereto is parallel or orthogonal to the optical axis of the optical film.
In both of the above two types of non-color-developing states, that is, in the white state, it is not necessary to create white by the principle of color mixing such as complementary colors or color mixing of three primary colors as in the conventional mode. It is possible to remove the theoretical limit in the case of, and the theoretical limit of the reflectance of white display is improved to three times that of the conventional device. this house,
In the case of the mode that takes the non-colored state of the non-polarized state shown in (2-C), the theoretical limit of the whiteness due to the use of conventional polarization can be removed, and therefore the theoretical limit of the reflectance of white display is It will be further doubled.

【0040】上記(2−C)に示す非偏光状態の非発色
状態をとるモードとしては、液晶層に垂直に電界を印可
するモードのうちネマチック液晶を用いるモードの場合
は、平行配向処理を施したセルに液晶を充填して得られ
る電界無印可状態がホモジニアス配向ないしプレティル
トを有してもよい概ねホモジニアス配向状態であってN
p液晶を用いるモードが先ず挙げられる。プレティルト
の大きい、一定の傾斜をもつ配向状態としてもよい。
In the non-colored state of the non-polarized state shown in the above (2-C), in the case where a nematic liquid crystal is used among the modes in which an electric field is applied perpendicularly to the liquid crystal layer, parallel alignment treatment is performed. A non-electric field-imparted state obtained by filling a liquid crystal in the above-described cell is a homogeneous alignment state which may have a pretilt or a substantially homogeneous alignment state, and N
First, a mode using p liquid crystal is given. An orientation state having a large pretilt and a certain inclination may be used.

【0041】また、垂直配向処理を施したセルにNn液
晶を用いて電界無印可状態でホメオトロピック配向ない
し概ねホメオトロピック配向状態であるモードも本発明
に有用なモードであり、電界印可状態で基板に平行ない
し概ね平行で捻れのない、一方向に分子が向くように配
列させて発色状態とする。電界印可状態で一方向に分子
を配列させる手段として、一方向に傾きを持たせた配向
とするか、上下の電極をズラした構成としてフリンジ部
の傾斜した電界などの横方向の電界成分の効果を用い
る、A.Lien,R.A.John:Euro.Di
splay‘93,p22(1993)記載の方法など
の公知の方法が応用できる。
Further, a mode in which Nn liquid crystal is used in a vertically-aligned cell and homeotropic alignment or substantially homeotropic alignment in a state where no electric field is applied is also a mode useful in the present invention. The molecules are arranged so that the molecules are oriented in one direction, parallel or almost parallel to each other, without twisting, and a colored state is obtained. As a means for arranging molecules in one direction in an electric field-applied state, an orientation with a tilt in one direction or the effect of a lateral electric field component such as a tilted electric field in the fringe portion is formed by staggering the upper and lower electrodes. , A. Lien, R .; A. John: Euro. Di
Known methods such as the method described in spray '93, p22 (1993) can be applied.

【0042】この外、液晶の配列がベンド構造をもつモ
ードも本発明に用いることができる。この代表的な例と
して、上下の基板に平行配向と垂直配向処理をそれぞれ
施して、電界無印可でホモジニアス配列からホメオトロ
ピック配列へ遷移している状態であるハイブリッド配列
状態であるモードが挙げられる。この配列の場合はNp
液晶を用いて、充分な電界を印可して液晶分子の配列を
概ね垂直な状態として非発色状態とすることにより本発
明に好適に使用される。上記の液晶層に垂直に電界を印
可する各種モードは、一般に偏光度を非偏光状態にわた
り連続的に変化させることができるため、複屈折による
発色の階調表示を実現できる。
In addition, a mode in which the liquid crystal array has a bend structure can also be used in the present invention. As a typical example of this, there is a mode in which the upper and lower substrates are subjected to parallel alignment and vertical alignment treatments, respectively, and are in a hybrid alignment state in which no electric field is applied and a transition is made from a homogeneous alignment to a homeotropic alignment. Np for this sequence
It is preferably used in the present invention by applying a sufficient electric field using a liquid crystal to make the alignment of liquid crystal molecules substantially vertical so that the liquid crystal molecules are in a non-coloring state. In the various modes in which an electric field is applied perpendicularly to the liquid crystal layer, the degree of polarization can generally be continuously changed over the non-polarized state, and thus gradation display of color development by birefringence can be realized.

【0043】次に、(2−B)を非発色状態とするモー
ドを挙げて説明する。液晶層に垂直に電界を印可するモ
ードのうちスメクチック液晶を用いるモードの例として
は、強誘電液晶、反強誘電液晶を用いて、概ね液晶分子
が基板に平行な状態を利用するモードが挙げられる。こ
の場合、傾き角22.5度の液晶を用いて、概ね45度
の角度でスイッチングするように構成し、一方の状態の
ゲストホスト層の透過軸方向を光学膜の光学軸と直交ま
たは平行とする。
Next, a mode in which (2-B) is in a non-coloring state will be described. Among the modes in which an electric field is applied perpendicularly to the liquid crystal layer, examples of modes using smectic liquid crystals include modes using ferroelectric liquid crystals and antiferroelectric liquid crystals, in which liquid crystal molecules are substantially parallel to the substrate. . In this case, a liquid crystal having an inclination angle of 22.5 degrees is used to perform switching at an angle of approximately 45 degrees, and the transmission axis direction of the guest host layer in one state is orthogonal or parallel to the optical axis of the optical film. To do.

【0044】また液晶層に平行方向に電界を印可するモ
ードのうち、電界無印可状態がホモジニアス状態ないし
概ねホモジニアス状態であり、櫛形電極などを用い、電
界を基板に平行な方向に印可するモードは本発明に有用
である。このモードも複屈折による発色の階調制御がで
きる。この場合Np液晶、Nn液晶のいずれを用いても
よい。対となる電極は絶縁層を介して設けてもよく、具
体的な電極構造の例としては、特開平7−225388
記載の構造などが挙げられる。
Among the modes in which the electric field is applied in the direction parallel to the liquid crystal layer, the mode in which the electric field is not applied is the homogeneous state or the substantially homogeneous state, and the mode in which the electric field is applied in the direction parallel to the substrate by using a comb-shaped electrode is Useful in the present invention. This mode can also control the gradation of color development by birefringence. In this case, either Np liquid crystal or Nn liquid crystal may be used. The pair of electrodes may be provided via an insulating layer, and an example of a specific electrode structure is disclosed in JP-A-7-225388.
Examples include the structures described.

【0045】[0045]

【発明の効果】本発明によって、携帯情報機器などの用
途に好適な白さ、明るさの格段に優れた反射型カラー液
晶素子が実現できる。
According to the present invention, it is possible to realize a reflection type color liquid crystal element which is excellent in whiteness and brightness and which is suitable for use in portable information equipment and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例である反射型カラー液晶素子の
断面図。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a reflective color liquid crystal element that is an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の複屈折による発色、非発色状態を示す
モデル図。
FIG. 2 is a model diagram showing a coloring state and a non-coloring state due to birefringence of the present invention.

【符号の説明】 11 拡散透過層。 12 電極を有してもよい透明基板。 13、15 配向層。 14 ゲストホスト液晶層。 16 リターデイションの異なる領域を有する光学膜。 17 光学膜の配向層。 18 電極を兼ねた反射層。 19 絶縁層。 20 TFTなどのアクティブ素子。 21 基板。[Explanation of symbols] 11 Diffuse transmission layer. 12 A transparent substrate that may have electrodes. 13, 15 Alignment layer. 14 Guest-host liquid crystal layer. 16 An optical film having regions with different retardations. 17 Alignment layer of optical film. 18 Reflective layer that doubles as an electrode. 19 Insulating layer. 20 Active element such as TFT. 21 Substrate.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−333600(JP,A) 特開 平4−225322(JP,A) 特開 平4−371923(JP,A) 特開 平1−244425(JP,A) 特開 昭56−92520(JP,A) 特開 平9−146124(JP,A) 特開 平9−90431(JP,A) 特開 平3−114023(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/137 G02F 1/1335 G02F 1/1343 G02F 1/1362 G02F 1/13363 ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of the front page (56) References JP-A-7-333600 (JP, A) JP-A-4-225322 (JP, A) JP-A-4-371923 (JP, A) JP-A-1- 244425 (JP, A) JP 56-92520 (JP, A) JP 9-146124 (JP, A) JP 9-90431 (JP, A) JP 3-114023 (JP, A) (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G02F 1/137 G02F 1/1335 G02F 1/1343 G02F 1/1362 G02F 1/13363

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 電界、熱の印加、無印加によって変化す
る液晶分子の配列状態の少なくともいずれか一つが、基
板に垂直な配列状態以外の捻れを有しない配列状態をと
るゲストホスト液晶層と、異なるリターディションを有
する複数の領域を光学的並列に有する光学膜と、金属な
どの導電性反射層を基本的な光学的構成要素として有
ており、該光学膜が発色色相が補色、3原色などのよう
な加法混色によって無彩色となる有彩色の画素の組合せ
と、発色色相が黒のようなそれ自身が無彩色である画素
とを含み、これらが繰返しパターンを形成していること
を特徴とする反射型カラー液晶素子。
1. A guest-host liquid crystal layer in which at least one of the alignment states of liquid crystal molecules which is changed by application of an electric field, heat, or no application is in an alignment state having no twist other than an alignment state perpendicular to a substrate, possess an optical film having a plurality of regions having different retardation optically parallel, the conductive reflective layer such as a metal as a basic optical components
The optical film has a complementary hue such as complementary colors, three primary colors, etc.
Of chromatic pixels that become achromatic by various additive colors
And a pixel whose coloring hue is achromatic in itself, such as black
Including and, which form a repeating pattern
A reflective color liquid crystal device characterized by:
【請求項2】 拡散透過層を有することを特徴とする
求項1記載の反射型カラー晶素子。
2. A reflection type color liquid crystal device請<br/> Motomeko 1, wherein further comprising a diffuse transmission layer.
【請求項3】 電界、熱の印加、無印加によって変化す
る液晶分子の配列状態の少なくともいずれか一つが、ホ
モジニアス配列状態などの基板に平行な配列状態をとる
ゲストホスト液晶モードであることを特徴とする請求項
又は2記載の反射型カラー液晶素子。
3. A guest-host liquid crystal mode in which at least one of the alignment states of liquid crystal molecules that changes with the application of an electric field, heat, or no application is a guest-host liquid crystal mode in which the alignment state is parallel to the substrate, such as a homogeneous alignment state. The reflective color liquid crystal device according to claim 1 or 2 .
【請求項4】 電界、熱の印加、無印加によって変化す
る液晶分子の配列状態の少なくともいずれか一つが、ハ
イブリッド配列状態をとるゲストホスト液晶モードであ
ことを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の反
射型カラー液晶素子。
4. A field, the application of heat, at least one of the alignment state of the liquid crystal molecules changes with no applied, according to claim 1 to 3, which is a guest-host liquid crystal mode that takes a hybrid alignment state The reflective color liquid crystal device according to any one of the above .
【請求項5】 電界、熱の印加、無印加によって変化す
る液晶分子の配列状態の少なくともいずれか一つが、ホ
メオトロピック配列状態などの基板に垂直な配列状態を
とるゲストホスト液晶モードであることを特徴とする
求項1〜のいずれかに記載の反射型カラー液晶素子。
5. A field, the application of heat, at least one of the alignment state of the liquid crystal molecules changes with no application is that it is a guest-host liquid crystal mode that takes a vertical alignment state to a substrate, such as a homeotropic alignment state reflective type color liquid crystal device according to any one of請<br/> Motomeko 1-4, characterized.
【請求項6】 反射層の背面にTFTなどのアクティブ
素子を配置して開口率を高めたことを特徴とする請求項
1〜のいずれかに記載の反射型カラー液晶素子。
6. The reflection type color liquid crystal device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that an increased aperture ratio by arranging the active element such as TFT on the back of the reflective layer.
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