JP4118396B2 - Liquid crystal display - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は液晶表示装置に関するもので、特に背景や表示部に単色あるいは複数色の色彩をつけるカラー液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、液晶表示装置の背景や表示部に色をつける単色カラー液晶表示装置として、いくつかの方式が提案さてれいる。
第１の従来例は、液晶表示素子の外側にカラー偏光板を備えた単色カラー液晶表示装置で、構成が簡単であり、一般的にも多用されている。
【０００３】
第２の従来例は、液晶表示素子のネマチック液晶に２色性色素を混合し、ネマチック液晶分子の動作により、２色性色素も一緒に動作させる単色カラー液晶表示装置で、ゲストホスト方式と呼ばれている。
【０００４】
しかし、このような従来の単色カラー液晶表示装置は、いずれも白背景に染料や２色性色素による色文字や色図形を表示するか、逆に染料や２色性色素による背景色に白文字や白い図形を表示するので、コントラストが低くなってしまう。
また、染料や２色性色素の数が限られるため、液晶表示装置としての色数も限られるという問題もある。
【０００５】
そこで、第３の従来例として、１枚の偏光板と９０゜ツイスト配向のＴＮ液晶素子、および円偏光位相差板とコレステリック液晶フィルムと光吸収部材とから構成する単色カラー液晶表示装置が提案されている。この単色カラー液晶表示装置は、黒背景に選択散乱現象を利用した鮮やかな色文字や色図形を表示するか、逆に、鮮やかな色背景に黒文字や黒図形を表示するもので、高コントラストの表示が得られる。
【０００６】
さらに、この単色カラー液晶表示装置は、コレステリック液晶フィルムのねじれピッチを調整するだけで任意の色が得られるため、カラフルな単色カラー表示装置を得ることが可能である。
なお、この従来技術については、たとえば特開昭５２−５５５０号公報や、特開平６−２３０３６２号公報に開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したコレステリック液晶フィルムを用いた単色カラー液晶表示装置は、ＴＮ液晶素子を用いているので視野角特性が悪く、また、走査ライン数が１００本以上の高密度液晶表示装置への応用は難かしいという問題があった。
【０００８】
さらに、コレステリック液晶フィルムを１枚しか用いていないので、単色カラー表示しかできなかった。
また、光を透過しない光吸収板を用いているために、バックライト照明ができず、夜間の視認性が低下するという問題もあった。
【０００９】
この発明は、このような問題を解決して、視野角特性が良好で、２色以上のマルチカラー表示が可能であり、且つカラフルな色調で高コントラスト表示が得られる液晶表示装置を提供することを目的とする。
この発明はまた、バックライト照明により夜間でも充分な認識性が得られる液晶表示装置を提供することも目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明による液晶表示装置は、上記の目的を達成するため、第１の電極を有する第１の基板と第２の電極を有する第２の基板との間にネマチック液晶を挟持してなるＳＴＮ液晶素子と、上記第１の基板の外側に設けた円偏光位相差板と、その円偏光位相差板の外側に設けた第１のコレステリック液晶ポリマーシートと、その第１のコレステリック液晶ポリマーシートの外側に設けた光吸収部材とを備え、上記第１のコレステリック液晶ポリマーシートと上記光吸収部材との間に、第２のコレステリック液晶ポリマーシートを配置している。
上記第１、第２のコレステリック液晶ポリマーシートは、いずれもそのねじれ方向と同じ方向回りの円偏光に対し、散乱中心波長を中心に散乱バンド幅の光は選択散乱により反射し、散乱バンド幅以外の光は透過する性質を有している。
そして、上記第１のコレステリック液晶ポリマーシートの散乱中心波長と、上記第２のコレステリック液晶ポリマーシートの散乱中心波長とが異なり、上記液晶素子の電圧印加時と無印加時で、上記第１のコレステリック液晶ポリマーシートの散乱中心波長の色か、または上記第２のコレステリック液晶ポリマーシートの散乱中心波長の色のどちらかを表示する。
さらに、前記光吸収部材が半透過性光吸収部材であり、該半透過性光吸収部材の外側にバックライトを設けた。
【００１１】
上記第１のコレステリック液晶ポリマーシートのねじれ方向と、第２のコレステリック液晶ポリマーシートのねじれ方向が逆方向であるとよい。
【００１２】
上記第１のコレステリック液晶ポリマーシートと上記第２のコレステリック液晶ポリマーシートとの間に半波長位相差板を設け、上記第１のコレステリック液晶ポリマーシートのねじれ方向と、第２のコレステリック液晶ポリマーシートのねじれ方向とが同一方向であるようにしてもよい。
【００１３】
上述の第１のコレステリック液晶ポリマーシート、または第２のコレステリック液晶ポリマーシートを複数枚のコレステリック液晶ポリマーシートよって構成するようにしてもよい。
【００１４】
この発明による液晶表示装置はまた、液晶素子と、その第１の基板の外側に設けた反射型偏光板と、その反射型偏光板の外側に設けた円偏光位相差板と、その円偏光位相差板の外側に設けたコレステリック液晶ポリマーシートと、そのコレステリック液晶ポリマーシートの外側に設けた光吸収部材とによって構成し、
上記液晶素子の電圧印加時と無印加時で、上記コレステリック液晶ポリマーシートの前述した散乱中心波長の色か、または上記反射型偏光板の反射色のどちらかを表示するようにしてもよい。
【００１５】
これらの液晶表示装置において、上記ネマチック液晶が１８０゜〜２７０゜ツイスト配向しているＳＴＮ液晶素子であり、上記第２の基板の外側に位相差板を設けるとよい。その位相差板がねじれ位相差板であるとなおよい。
【００１６】
さらに、上記光吸収部材を半透過性光吸収部材とし、その半透過性光吸収部材の外側にバックライトを設ければ、バックライト照明により夜間でも充分な認識性が得られるようになる。
【００１７】
これらの液晶表示装置において、上記第２の基板の外側に偏光板を設け、その偏光板の外側表面に光拡散層を設けるとなおよい。また、上記光吸収部材は太陽電池であってもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明による液晶表示装置の実施の形態を、添付図面を参照しながら具体的に説明する。
【００１９】
〔この発明の基礎となる液晶表示装置の例：図１〜図４〕
まず、この発明による液晶表示装置の基礎となる液晶表示装置の例について説明するが、その構成を図１及び図２によって説明する。
図１はその液晶表示装置の構成を説明するための模式的な断面図、図２はその構成要素の配置関係を説明するための平面図である。
【００２０】
この液晶表示装置は、図１に示すＳＴＮ（スーパー・ツイスト・ネマチック）液晶素子１２を使用している。そのＳＴＮ液晶素子１２は、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）からなる透明な第１の電極３が形成されている厚さ０．７ｍｍのガラス板からなる第１の基板１と、同じくＩＴＯからなる第２の電極４が形成されている厚さ０．７ｍｍのガラス板からなる第２の基板２とを、シール材５によって張り合わせ、その一対の基板１，２の間に２４０゜ツイスト配向しているネマチック液晶６を挟持して形成されている。
【００２１】
そして、図１に示すように、このＳＴＮ液晶素子１２の第２の基板２の外側（図１では上側）に位相差板１３を設け、その位相差板１３の外側に偏光板８を設け、さらにその外側に光拡散層として光拡散シート１５を設けている。
また、ＳＴＮ液晶素子１２の第１の基板１の外側（図１では下側）に円偏光位相差板９を設け、その円偏光位相差板９の外側にコレステリック液晶ポリマーシート１０を設け、さらにその外側に光吸収部材１１を設けている。
【００２２】
ＳＴＮ液晶素子１２の第１の電極３と第２の電極４の表面には配向膜（図示せず）が形成され、第１の基板１は、図２において右上がり３０゜方向にラビング処理されることにより、下液晶分子配向方向１２ａが水平軸Ｈを基準に＋３０゜となり、第２の基板２は図２において右下がり３０゜方向にラビング処理されることにより、上液晶分子配向方向１２ｂが−３０゜となり、左回り２４０゜ツイスト配向のＳＴＮ液晶素子１２を形成している。
【００２３】
使用するネマチック液晶６の複屈折(birefringence)の差Δｎは０．１５で、第１の基板１と第２の基板２の隙間であるセルギャップｄは５．４μｍとする。
したがってこのネマチック液晶６の複屈折の差Δｎとセルギャップｄとの積で表す液晶素子のΔｎｄ値は、８１０ｎｍである。また、ネマチック液晶６のねじれピッチは１１μｍに調整してある。
【００２４】
図１において、ＳＴＮ液晶素子１２の上側に、偏光板８を図２に示す透過軸８ａが水平軸Ｈを基準にして＋１０゜になるように配置し、ＳＴＮ液晶素子１２と偏光板８の間に、位相差値５５０ｎｍの位相差板１３を、図２に示す遅相軸１３ａが水平軸Ｈを基準にして５０゜になるように配置している。
【００２５】
また、ＳＴＮ液晶素子１２の下側に、円偏光位相差板９を図２に示す遅相軸９ａが水平軸Ｈに対して＋３５゜になるように配置している。
そして、この円偏光位相差板９の下側にコレステリック液晶ポリマーシート１０を配置し、さらに、光吸収部材１１として黒色の紙を配置している。
【００２６】
ＳＴＮ液晶素子１２と円偏光位相差板９とコレステリック液晶ポリマーシート１０は、アクリル系粘着剤を用いて接着している。偏光板８と位相差板１３とＳＴＮ液晶素子１２も、アクリル系粘着剤を用いて接着している。
また、偏光板８の外側に光拡散層として配置した光拡散シ−ト１５は、表面の反射を防ぐと同時に、選択散乱した反射光を拡散し、すりガラスを通したようにして表示の見やすさも改善している。
【００２７】
位相差板１３は視野角特性を改善するため、遅相軸方向の屈折率ｎｘ、Ｙ軸方向の屈折率ｎｙ、厚み方向の屈折率ｎｚが、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙ の関係となっている２軸性の位相差板を使用した。勿論１軸性の位相差板でも問題はない。
【００２８】
コレステリック液晶ポリマーシート１０は、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルムで厚さ８０μｍのベースフィルムに配向処理を行い、その上にコレステリック液晶ポリマーを塗布し、液晶相を示す高温でねじれピッチＰ＝０．３７μｍで、ベースフィルムに平行なプレーナ配向になるように調節し、その後ガラス転移温度以下に冷却して、固形化させたシートである。
従って、ねじれ中心軸はベースフィルムに対して垂直方向となっている。なお、コレステリック液晶ポリマーシート１０と光吸収部材１１は、どのような角度で配置しても、表示特性に影響しないので、図２の平面図では省略している。
【００２９】
つぎに、この液晶表示装置による色彩表示機能について、図３及び図４も参照して説明する。
図３は、この液晶表示装置における発色原理を説明するための斜視図である。
【００３０】
この液晶表示装置において、電圧無印加の状態では、偏光板８より入射した透過軸８ａ方向の直線偏光は、位相差板１３がない場合、ＳＴＮ液晶素子１２を透過した状態で楕円偏光状態となり、円偏光位相差板９を通過しても円偏光にすることができず、表示が不充分になる。
【００３１】
しかし、位相差板１３を偏光板８とＳＴＮ液晶素子１２の間に配置したので、偏光板８より位相差板１３に入射した直線偏光は、楕円偏光状態となる。
その楕円偏光は、ＳＴＮ液晶素子１２を透過する間に補正され、ほぼ直線偏光で、偏光板８の透過軸８ａに対して約７０゜回転した位置から出射する。
【００３２】
円偏光位相差板９の図２に示す遅相軸９ａを水平軸に対して＋３５゜に配置しており、この円偏光位相差板９の遅相軸９ａに対して、左回り４５゜に直線偏光が入射するので、図３の右側の「オン状態」に示すように左回りの左円偏光となる。これは、コレステリック液晶ポリマーシート１０のねじれ方向１０ａと同じであるため、散乱中心波長λｃを中心に、散乱バンド幅Δλの光が選択散乱により反射し、散乱バンド幅Δλ以外の透過光を光吸収部材１１に吸収することで、鮮やかな反射色を得ることができる。
【００３３】
コレステリック液晶ポリマーシート１０の屈折率をｎ、コレステリック液晶ポリマーのねじれピッチをＰと定義すると、散乱中心波長λｃ＝ｎ×Ｐとなる。
この第１の実施形態では、ｎ＝１．６５、Ｐ＝０．３７μｍの左ねじれのコレステリック液晶ポリマーを使用したので、散乱中心波長λｃ＝０．６１μｍとなり、メタリック調で金色の反射色を呈する。
【００３４】
つぎに、第１の電極３と第２の電極４の間に電圧を印加すると、ネマチック液晶６の分子が立ち上がり、ＳＴＮ液晶素子１２の複屈折性が変化し、出射する直線偏光が約９０゜回転し、水平軸に対して−１０゜の方向になる。
【００３５】
したがって、図３の左側の「オフ状態」に示すように、ＳＴＮ液晶素子１２を透過した直線偏光は、円偏光位相差板９の遅相軸９ａに対して、右回り４５゜に入射するので、右円偏光となり、コレステリック液晶ポリマーシート１０のねじれ方向１０ａと逆になるので、選択散乱は発生せず、入射した右円偏光はすべてコレステリック液晶ポリマーシート１０を透過し、光吸収部材１１に吸収され、黒表示となる。
【００３６】
図４にこの液晶表示装置における入射光の波長と透過率の関係を示す。実線による曲線５２は電圧印加状態で黒表示の時の透過率を、破線による曲線５３は電圧無印加状態で選択散乱時の透過率をそれぞれ示す。
電圧無印加状態では、曲線５３に示すように散乱中心波長λｃ＝０．６１μｍを中心に、波長が０．５６μｍ〜０．６７μｍの範囲の散乱バンド幅の左円偏光が反射され、散乱バンド幅以外の波長の光はそのまま透過していることがわかる。
【００３７】
したがって、透過光を光吸収部材１１で吸収し、表面への戻りを抑えると、選択散乱による反射光で、鮮やかな金色の表示が可能になる。
電圧印加状態では、曲線５２に示すように、偏光板８を透過した光は、ほぼすべて、ＳＴＮ液晶素子１２とコレステリック液晶ポリマーシート１０を透過している。したがって、光吸収部材１１にすべての光が吸収され、黒表示となる。
【００３８】
また、液晶素子として、ＳＴＮ液晶素子１２を使用したことによって、ネマチック液晶６分子の印加電圧に対する変形が急峻になり、光学特性の急峻性が良くなる。そのため、視野角特性が改善し、さらに、単純マトリクス駆動でも、走査ライン数を１００〜４００本まで増加することが可能になり、大型液晶表示装置や、高密度液晶表示装置を提供することが可能になる。
【００３９】
また、この液晶表示装置では、図１に示したように偏光板８の外側に光拡散層として光拡散シ−ト１５を設けたことにより、メタリック的な色彩を拡散シ−ト１５で散乱させるため、ミラー状の表示がすりガラス越しのようなやわらかい色調となり、さらに視野角特性も改善され、液晶表示装置として見やすくなる。
【００４０】
また、この例では、ポリカ−ボネ−トフィルムにアクリルビ−ズを接着材に混入した材料を、光拡散層として塗布した光拡散シ−ト１５を用いたが、ベースフィルムの表面にエンボス加工したものや、あるいはベ−スフィルム中に光拡散粒子を分散したものなどを使用してもよい。
光拡散シート１５の散乱度としては、ヘイズ値３０〜９０が好ましく、また全光線透過率は８０〜９０％と比較的高いものが好ましい。
【００４１】
このように、偏光板８と位相差板１３とＳＴＮ液晶素子１２と円偏光位相差板９とコレステリック液晶ポリマーシート１０と光吸収部材１１とからなる構成により、数百本の走査ライン数をもつ高密度表示で、鮮やかな反射色と黒の高コントラストな表示が得られ、かつ、視野角特性が良好な単色カラー表示の液晶表示装置が得られる。
【００４２】
〔この液晶表示装置の変形〕
上述した液晶表示装置では、ピッチＰ＝０．３７μｍのコレステリック液晶ポリマーを用いて金色と黒表示の液晶表示装置としたが、ピッチＰを変えることによって、反射光の色調は任意に変えることができる。たとえば、液晶ピッチＰ＝０．３μｍ（散乱中心波長λｃ＝０．４９μｍ）では青色と黒表示の液晶表示装置が、Ｐ＝０．３２μｍ（λｃ＝０．５３μｍ）では、緑色と黒表示の液晶表示装置が得られた。
【００４３】
また、電圧無印加状態でカラー表示、電圧印加状態で黒表示としたが、偏光板８の透過軸８ａを９０゜回転し、図２に示した下液晶分子配向方向１２ａと同一方向に配置すると、電圧無印加状態で黒表示、電圧印加状態でカラー表示にすることも可能である。
あるいは、円偏光位相差板９の遅相軸９ａを９０゜回転しても、電圧無印加状態で黒表示、電圧印加状態でカラー表示にすることができる。
【００４４】
さらに、ＳＴＮ液晶素子１２として２４０゜ツイストのＳＴＮ液晶素子を用いたが、１８０゜〜２７０゜ツイストのＳＴＮ液晶素子であれば、どれを使用しても同様な効果が得られる。
【００４５】
また、ＳＴＮ液晶素子１２の楕円偏光状態を直線偏光に戻すために、位相差板１３を１枚用いたが、位相差板を複数枚用いると、より完全な直線偏光に戻り、より良好な黒表示とカラ−表示が得られる。
位相差板は、ＳＴＮ液晶素子１２の片側に複数枚配置しても、あるいはＳＴＮ液晶素子１２の両側に配置してもよい。
【００４６】
上述した液晶表示装置では、ＳＴＮ液晶素子１２の楕円偏光状態を直線偏光に戻すために、位相差板１３を用いたが、位相差板１３の替わりにねじれ位相差板を用いると、より完全な直線偏光に戻り、さらに良好な黒表示とカラ−表示が得られる。その場合のねじれ位相差板のツイスト角は、ＳＴＮ液晶素子１２のツイスト角と等しいか、１０゜〜３０゜小さく、ねじれ方向がＳＴＮ液晶素子１２のツイスト角と逆方向であるものが好ましい。
【００４７】
右回り２２０゜ツイストで、ねじれ位相差板のΔｎｄが６１０ｎｍのねじれ位相差板を、図１における位相差板１３の替わりに配置したところ、さらに良好な黒表示とカラ−表示が得られた。
【００４８】
また、偏光板８の外側に拡散シ−ト１５を設けることによって、メタリック的な色彩を散乱して視認性を改善したが、拡散シート１５がなくても、多少暗くはなるが表示装置として問題はない。
【００４９】
光拡散シート１５の替わりに、偏光板８のベースフィルム表面に、シリカ粒子を接着材に混入した光拡散層を塗布しても同様な効果が得られる。この光拡散層は、アクリルビーズやカルシウム粉等の粒子を接着材に分散してもよいし、あるいは光拡散シートを張り付けてもよい。あるいは、ベースフィルムの表面にエンボス加工してもよい。
【００５０】
液晶素子として、ＳＴＮ液晶素子１２の代わりに、約９０゜ツイストのＴＮ（ツイスト・ネマチック）液晶素子を用いてもよく、光拡散シ−トや偏光板の表面に設けた散乱層により、視認性を改善できることは同様である。
【００５１】
さらに、上述した液晶表示装置では、光吸収部材１１として黒色の紙を用いたが、表面が黒色の太陽電池を用いることによって、その太陽電池の発電効率を低下することなく液晶表示を行うことが可能である。
図５に、非結晶型（アモルファス）太陽電池の発電効率を曲線５１で示す。波長０．５５μｍ付近に発電効率のピークがあるが、可視光の全域で発電している。
【００５２】
したがって、上述した液晶表示装置を、光吸収部材１１を除いて太陽電池上に配置しても、電圧印加状態では、図４の曲線５２に示すように、３５％以上の光が太陽電池に吸収され、デジタル時計用として充分な発電効率を示す。
また電圧無印加状態では、波長０．５６μｍ以上の光は反射され、太陽電池に届かないが、図５の曲線５１に示した発電効率のピーク波長である波長０．５５μｍから散乱中心波長λｃを外すことにより、発電効率の低下を抑えることが可能である。
【００５３】
〔第１の実施形態：図６〜図９〕
つぎに、この発明による液晶表示装置の第１の実施形態について説明する。
図６はその液晶表示装置の構成を説明するための模式的な断面図、図７はその構成要素の配置関係を説明するための平面図である。なお、これらの図において、前述した液晶表 示装置の図１及び図２と同じ部分には同一の符号を付してあり、それらの詳細な説明は省略する。
【００５４】
この第１の実施形態の液晶表示装置は、コレステリック液晶ポリマーシートを複数枚使用することと、光吸収部材として半透過光吸収部材を用い、照明用バックライトを備えていること、および、液晶素子としてＴＮ液晶素子を用いていることが、前述した液晶表示装置と相違する。
【００５５】
図６に示す液晶表示装置は、ＩＴＯからなる第１の電極３が形成されている厚さ０．７ｍｍのガラス板からなる第１の基板１と、ＩＴＯからなる第２の電極４が形成されている厚さ０．７ｍｍのガラス板からなる第２の基板２とを、シール材５によって張り合わせ、その一対の基板１，２の間に９０゜ツイスト配向しているネマチック液晶６を挟持してなるＴＮ液晶素子７を使用している。
【００５６】
第１の電極３と第２の電極４の表面には配向膜（図示せず）が形成され、第１の基板１は、図７において右下がり４５゜方向にラビング処理されることによって、下液晶分子配向方向７ａが水平軸Ｈを基準に−４５゜となり、第２の基板２は右上がり４５゜方向にラビング処理されることによって、上液晶分子配向方向７ｂが水平軸Ｈを基準に＋４５゜となり、左回り９０゜ツイスト配向のＴＮ液晶素子７を形成している。
【００５７】
使用するネマチック液晶６の複屈折の差Δｎは０．１５で、第１の基板１と第２の基板２の隙間であるセルギャップｄは８μｍとする。
したがって、このネマチック液晶６の複屈折の差Δｎとセルギャップｄとの積で表す液晶素子のΔｎｄ値は、１２００ｎｍである。このΔｎｄ値が５００ｎｍより小さくなると、光の旋光能力が低下するため好ましくなく、Δｎｄ値は８００ｎｍ以上が好ましい。
【００５８】
偏光板８の図７に示す透過軸８ａを、ＴＮ液晶素子７の下液晶分子配向方向７ａと同じ右下がり４５゜に配置し、円偏光位相差板９の遅相軸９ａは水平に配置している。
そして、図６に示すように、円偏光位相差板９の外側（図６では下側）に第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０を配置し、さらにその外側に第２のコレステリック液晶ポリマーシート６１を配置している。
【００５９】
ＴＮ液晶素子７と円偏光位相差板９と第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０と第２のコレステリック液晶ポリマーシート６１は、アクリル系粘着剤を用いて接着している。
【００６０】
そして、第２のコレステリック液晶ポリマーシート６１の外側（図６では下側）に、半透過光吸収部材６２として黒色のポリエチレンシ−トを配置している。この半透過光吸収部材６２は黒色を呈しているが、１０〜３０％の透過率を示す。
さらに、この半透過光吸収部材６２の外側にエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）発光体によるバックライト６３を設けている。したがって、このバックライト６３を点灯することにより、夜間でも液晶表示装置として利用可能になる。
【００６１】
偏光板８は、アクリル系粘着剤によってＴＮ液晶素子７の上面に接着されている。その偏光板８の表面には光拡散層１４が形成されており、表面の反射を防ぐと同時に、選択散乱したミラ−状の反射光を拡散し、すりガラスを通したようにして表示の見やすさも改善する。
【００６２】
第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０は、第１の実施形態で用いたものと同じであり、屈折率ｎ＝１．６５で、ねじれピッチＰ＝０．３７μｍの左ねじれである。
したがって、散乱中心波長λｃ＝０．６１μｍで、第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０単独では金色の反射色を呈する。
【００６３】
第２のコレステリック液晶ポリマーシ−ト６１は、屈折率ｎ＝１．６５で、Ｐ＝０．３２μｍの左ねじれである。
したがって、散乱中心波長λｃ＝０．５３μｍとなり、第２のコレステリック液晶ポリマーシート６１単独では緑色の反射色を呈する。
なお、第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０と、第２のコレステリック液晶ポリマーシート６１、半透過光吸収部材６２、バックライト６３は、どのような角度で配置しても表示特性に影響しないので、図７の平面図では図示を省略している。
【００６４】
つぎに、この第１の実施形態の液晶表示装置による色彩表示機能について、図８および図９も参照して説明する。
図８は、この第１の実施形態の液晶表示装置における発色原理を説明するための斜視図である。
【００６５】
この液晶表示装置において、電圧無印加の状態では、偏光板８より入射した図７に示した透過軸８ａ方向の直線偏光は、ＴＮ液晶素子７の下液晶分子配向方向７ａよりＴＮ液晶素子７に入射し、ＴＮ液晶素子７により９０゜回転し、上液晶分子配向方向７ｂより出射する。
【００６６】
したがって、円偏光位相差板９に対して、左回り４５゜に入射するので、図８の右側の「オン状態」に示すように、左円偏光となる。これは第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０のねじれ方向１０ａと同じであるため、散乱中心波長λｃ＝０．６１μｍを中心に、散乱バンド幅Δλの光が選択散乱により反射する。
【００６７】
さらに、第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０を透過した散乱バンド幅Δλ以外の左円偏光は、第２のコレステリック液晶ポリマーシート６１で、散乱中心波長λｃ＝０．５３μｍを中心に散乱バンド幅Δλの光を反射する。
この第２のコレステリック液晶ポリマーシート６１をも透過した光を半透過光吸収部材６２に吸収することによって、鮮やかなメタリックの白っぽい金色の反射色を得ることができる。
【００６８】
つぎに、第１の電極３と第２の電極４の間に電圧を印加すると、ネマチック液晶６の分子が立ち上がり、旋光性が消滅し、下液晶分子配向方向７ａに入射した直線偏光は、そのままの方向でＴＮ液晶素子７を通過する。
したがって、ＴＮ液晶素子７を透過した直線偏光は、円偏光位相差板９の遅相軸９ａに対して、右回り４５゜に入射するので、図８の左側の「オフ状態」に示すように右円偏光となる。
【００６９】
第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０および第２のコレステリック液晶ポリマーシート６１として、左ねじれのものを採用したので、選択散乱は発生せず、入射した右円偏光はすべて第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０と第２のコレステリック液晶ポリマーシート６１を透過し、半透過光吸収部材６２に吸収され、黒表示となる。
【００７０】
図９にこの第１の実施形態の液晶表示装置における入射光の波長と透過率の関係を示す。実線による曲線５４は電圧印加状態の透過率を、破線による曲線５５は電圧無印加状態で選択散乱時の透過率をそれぞれ示す。
電圧無印加状態では曲線５５に示すように、波長が０．４９μｍ〜０．６７μｍの範囲の左円偏光が反射され、他の波長の光はそのまま透過してることがわかる。したがって、透過光を半透過光吸収部材６２で吸収し、表面への戻りを抑えると、選択散乱による反射光によって鮮やかなメタリックな白っぽい金色の表示が可能になる。
【００７１】
一方、電圧印加状態では曲線５４に示すように、偏光板８を透過した光はほぼすべて、ＴＮ液晶素子７と第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０と第２のコレステリック液晶ポリマーシート６１を透過する。
したがって、半透過光吸収部材６２にすべての光が吸収され、黒表示となり、高コントラストの表示が可能である。
【００７２】
また、夜間に表示を確認するために、図６に示したバックライト６３を点灯すると、バックライト６３の光は、半透過光吸収部材６２を透過して、さらに、黒表示となっていた電圧印加状態部分を透過する。電圧無印加のカラ−表示部分は、バックライト６３の光が透過しない。
【００７３】
バックライト６３として、ブル−発光のＥＬ素子を用いた場合、昼間は白っぽい金色背景に黒文字表示であった液晶表示装置が、夜間にバックライト６３を点灯すると、暗い背景に明るいブル−表示となり、明暗関係が反転するが、夜間での認識が可能になる。
【００７４】
また、この実施形態では、偏光板８の外側に、光拡散層１４を設けているので、メタリック調の色彩を光拡散層１４で拡散させることによって、ミラー状の表示がすりガラス越しのようなやわらかい色調となり、さらに、視野角特性を改善し、液晶表示装置として見やすくなる。
【００７５】
このように、偏光板８とＴＮ液晶素子７と円偏光位相差板９と、第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０および第２のコレステリック液晶ポリマーシート６１と、半透過光吸収部材６２とバックライト６３とにょって液晶表示装置を構成することにより、色調を任意に調整することが可能になり、明るい場所では鮮やかな反射色が得られる。
また、暗い場所では、バックライトを点灯することによって、黒白が反転した表示となるが、視認性の良好な単色カラー表示が得られる。
【００７６】
〔第１の実施形態の変形〕
上述した第１の実施形態では、散乱中心波長λｃの異なる２枚のコレステリック液晶ポリマーシートを重ねて使用したが、互いに散乱中心波長λｃが異なるコレステリック液晶ポリマーシートを３枚以上重ねて使用してもよい。
【００７７】
例えば、コレステリック液晶ポリマーのピッチＰ＝０．３μｍ（散乱中心波長λｃ＝０．４９μｍ）、Ｐ＝０．３２μｍ（λｃ＝０．５３μｍ）、Ｐ＝０．３７μｍ（λｃ＝０．６２μｍ）の三枚の液晶ポリマーシートを重ねて使用したところ、ほぼ白色の反射色が得られ、光吸収部材として黒色材料を用いると、黒背景の白表示、または白背景の黒表示の反射型の液晶表示装置が得られる。
【００７８】
このコレステリック液晶ポリマーシートを３枚重ねて使用した液晶表示装置の光吸収部材として、アモルファス太陽電池を用い、背景を黒、表示部を白としたところ、良好な発電効率が得られた。
【００７９】
また、半透過光吸収部材６２として、黒色の紙や黒色のプラスチックシ−トを用いたが、紺色や茶色や赤などの濃い色彩のシ−トを用いることにより、背景色や文字の色を黒以外の色彩に変更することも可能である。
【００８０】
〔第２の実施形態：図１０〜図１３〕
つぎに、この発明による液晶表示装置の第２の実施形態について説明する。
図１０はその液晶表示装置の構成を説明するための模式的な断面図、図１１はその構成要素の配置関係を説明するための平面図である。これらの図において、図１又は図６と同じ部分には同一の符号を付してあり、それらの詳細な説明は省略する。
【００８１】
この第２の実施形態の液晶表示装置は、第２のコレステリック液晶ポリマーシートのねじれ方向が右ねじれであり、偏光板８の配置角度が異なり、第１の実施形態と同様な光吸収部材を設けて、バックライトを設けていない点以外は、前述した第１の実施形態の液晶表示装置と同じ構成である。
【００８２】
この液晶表示装置は、図１０に示すように、第１の実施形態と同じＴＮ液晶素子７の外側（図１０では上側）に偏光板８を設けているが、その図１１に示す透過軸８ａが、ＴＮ液晶素子７の上液晶分子配向方向７ｂと同じ右上がり４５゜になるように配置している。
【００８３】
また、図１０に示すＴＮ液晶素子７の下側に円偏光位相差板９を、その図１１に示す遅相軸９ａを水平に配置している。さらに、この円偏光位相差板９の下側に、第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０と第２のコレステリック液晶ポリマーシート１８を配置し、さらに、その第２のコレステリック液晶ポリマーシート１８の下側に、光吸収部材１１として黒色の紙を配置している。
【００８４】
ＴＮ液晶素子７と円偏光位相差板９と第１，第２のコレステリック液晶ポリマーシート１０，１８は、アクリル系粘着剤を用いて接着されている。
また、偏光板８とＴＮ液晶素子７もアクリル系粘着剤を用いて接着してある。偏光板８の表面には拡散層１４を形成してあり、表面の反射を防ぐと同時に、選択散乱した反射光を拡散し、すりガラスを通したようにして、表示の見やすさも改善している。
【００８５】
第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０は、トリアセチルセルロース
（ＴＡＣ）フィルムで厚さ８０μｍのベースフィルムに、配向処理を行い、その上に左ねじれのコレステリック液晶ポリマーを塗布し、液晶相を示す高温でねじれピッチＰ＝０．３０μｍでベースフィルムに平行なプレーナ配向になるように調節し、その後、ガラス転移温度以下に冷却して固形化させたシートである。
したがって、ねじれ中心軸はベースフィルムに対して垂直方向となっており、反射色として青色を示す。
【００８６】
第２のコレステリック液晶ポリマーシート１８は、トリアセチルセルロース
（ＴＡＣ）フィルムで厚さ８０μｍのベースフィルムに、配向処理を行い、その上に右ねじれのコレステリック液晶ポリマーを塗布し、液晶相を示す高温でねじれピッチＰ＝０．３７μｍでベースフィルムに平行なプレーナ配向になるように調節し、その後、ガラス転移温度以下に冷却して固形化させたシートである。したがって、反射色としては金色を示す。
【００８７】
なお、第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０と、第２のコレステリック液晶ポリマーシート１８と光吸収部材１１は、どのような角度で配置しても表示特性に影響しないので、図１１の平面図では図示を省略している。
【００８８】
つぎに、この第２の実施形態の液晶表示装置による色彩表示機能について、図１２および図１３も参照して説明する。
図１２は、この第２の実施形態の液晶表示装置における発色原理を説明するための斜視図である。
【００８９】
この液晶表示装置において、電圧無印加のオフ状態では、偏光板８より入射した図１１に示した透過軸８ａ方向の直線偏光は、ＴＮ液晶素子７の上液晶分子配向方向７ｂよりＴＮ液晶素子７に入射し、そのＴＮ液晶素子７により９０゜回転され、下液晶分子配向方向７ａより出射する。
【００９０】
したがって、円偏光位相差板９に対して右回り４５゜に入射するので、図１２の左側の「オフ状態」に示すように、右回りの右円偏光となる。第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０のねじれ方向１０ａが左ねじれであるので、選択散乱は発生せず、入射した右円偏光はすべて第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０を透過し、第２のコレステリック液晶ポリマーシート１８に入射する。
【００９１】
第２のコレステリック液晶ポリマーシート１８は、右ねじれであるので、入射光の円偏光の回転方向と一致するので、散乱中心波長λｃを中心に、散乱バンド幅Δλの光が選択散乱により反射し、散乱バンド幅Δλ以外を透過するので、その透過光を光吸収部材１１に吸収することによって、鮮やかな色彩の背景色を得ることができる。
【００９２】
ここで、コレステリック液晶ポリマーの屈折率をｎ、ねじれピッチをＰと定義すると、散乱中心波長λｃ＝ｎ×Ｐとなる。
この第３の実施形態では、第２のコレステリック液晶ポリマーシート１８として、ｎ＝１．６５、Ｐ＝０．３７μｍの右ねじれのコレステリック液晶ポリマーを使用したので、散乱中心波長λｃ＝０．６１μｍとなり、メタリックな金色の反射色を呈する。
【００９３】
つぎに、第１の電極３と第２の電極４の間に電圧を印加すると、ネマチック液晶６の分子が立ち上がり、旋光性が消滅し、上液晶分子方向７ｂから入射した直線偏光は、そのままの方向でＴＮ液晶素子７を通過する。
【００９４】
したがって、ＴＮ液晶素子７を透過した直線偏光は、円偏光位相差板９の図１１に示した遅相軸９ａに対して左回り４５゜に入射するので、図１２の右側の「オン状態」に示すように、左円偏光となる。これは第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０のねじれ方向１０ａと同じ方向であるため、散乱中心波長λｃを中心に、散乱バンド幅Δλの光が選択散乱により反射しカラー表示がなされる。
散乱バンド幅Δλ以外の左円偏光は、ねじれ方向１８ａが右ねじれの第２のコレステリック液晶ポリマーシート１８を透過し、光吸収部材１１に吸収される。
【００９５】
第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０として、ｎ＝１．６５、Ｐ＝
０．３０μｍの左ねじれのコレステリック液晶ポリマーを使用したので、散乱中心波長λｃ＝０．４９μｍとなり、メタリックな青色の反射色を呈する。
【００９６】
図１３に、この第２の実施形態の液晶表示装置による入射光の波長と透過率の関係を示す。点線による曲線７１は電圧無印加状態であるオフ状態の時の透過率を、実線による曲線７２は電圧印加状態であるオン状態の時の透過率をそれぞれ示す。
【００９７】
電圧無印加状態では、曲線７１に示すように、散乱中心波長λｃ＝０．６１
μｍを中心に、０．５６μｍ〜０．６７μｍの範囲の散乱バンド幅の波長の右円偏光が反射され、散乱バンド幅以外の波長の光はそのまま透過する。
したがって、その透過光を光吸収部材１１で吸収し、表面への戻りを抑えると、選択散乱による反射光で鮮やかな金色の背景が表示される。
【００９８】
一方、電圧印加状態では、曲線７２に示すように、偏光板８を透過した光は、第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０により、散乱中心波長λｃ＝０．４９μｍを中心に、０．４４μｍ〜０．５４μｍの範囲の散乱バンド幅の波長の左円偏光が反射され、散乱バンド幅以外の波長の光はそのまま第２のコレステリック液晶ポリマーシート１８を透過する。
したがって、その透過光を光吸収部材１１で吸収し、表面への戻りを抑えると、選択散乱による反射光で、鮮やかなメタリックな青色表示となる。
【００９９】
また、この実施の形態では、偏光板８の外側に光拡散層１４を設けているので、ミラー的な色彩を光拡散層で散乱させることにより、メタリックな表示がすりガラス越しのようなやわらかい色調となり、さらに、視野角特性も改善し、液晶表示装置として見やすくなる。
【０１００】
この第２の実施形態では、偏光板８のベースフィルム表面に、シリカ粒子を接着材に混入した光拡散層１４を塗布したが、この光拡散層１４は、アクリルビーズやカルシウム粉等の粒子を接着材に分散してもよいし、光拡散シートを張り付けてもよい。あるいは、ベースフィルムの表面にエンボス加工を施してもよい。
【０１０１】
このように、１枚の偏光板８とＴＮ液晶素子７と、円偏光位相差板９と第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０および第２のコレステリック液晶ポリマーシート１８と、光吸収部材１１とによって液晶表示装置を構成することにより、鮮やかなカラー背景にカラー表示が得られるマルチカラー表示の液晶表示装置が得られる。
【０１０２】
〔第２の実施形態の変形〕
この第２の実施形態では、ピッチＰ＝０．３０μｍの第１のコレステリック液晶ポリマー１０と、ピッチＰ＝０．３７μｍの第２のコレステリック液晶ポリマー１８を用いて金色背景に青色表示の液晶表示装置を構成したが、コレステリック液晶ポリマーのピッチＰを変えることによって、色調は任意に変えることができる。
【０１０３】
たとえば、第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０のピッチＰ＝０．３７μｍ（散乱中心波長λｃ＝０．６２μｍ）、第２のコレステリック液晶ポリマーシート１８のピッチＰ＝０．３２μｍ（散乱中心波長＝０．５３μｍ）では、緑背景に金色表示の液晶表示装置が得られる。
【０１０４】
また、この第２の実施形態では、電圧無印加状態で第２のコレステリック液晶ポリマーシート１８による金色を、電圧印加状態で第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０による青色表示としたが、偏光板８の透過軸８ａを９０゜回転し、下液晶分子配向方向７ａと同一方向に配置すると、電圧無印加状態で青背景、電圧印加状態で金色表示とすることも可能である。
あるいは、円偏光位相差板９の遅相軸９ａを９０゜回転しても、電圧無印加状態で青背景、電圧印加状態で金色表示とすることができる。
【０１０５】
また、この第２の実施形態では、光吸収部材１１として黒色の紙を用いたが、前述の各実施形態の場合と同様に、表面が黒色の太陽電池を用いることによって、太陽電池の発電効率を低下せずに、液晶表示を行うことが可能になる。
【０１０６】
〔第３の実施の形態：図１４〜図１６〕
つぎに、この発明による液晶表示装置の第３の実施形態について説明する。
図１４は、その液晶表示装置の構成を説明するための模式的な断面図、図１５はその構成要素の配置関係示す平面図である。これらの図において、図１，図６，および図１０と同じ部分には同一の符号を付しており、それらの詳細な説明は省略する。
【０１０７】
この第３の実施形態の液晶表示装置は、液晶素子として第１の実施形態と同様なＳＴＮ液晶素子を使用すると共に位相差板を使用し、光拡散層を光拡散シートによって形成することと、半波長位相差板２１を使用し、第２のコレステリック液晶ポリマーシートとして左ねじれのものを使用する点が、前述の第２の実施形態と異なる。その他の構成は、第２の実施形態と同様である。
【０１０８】
この第３の実施形態の液晶表示装置のＳＴＮ液晶素子１２は、図１によって説明した第１の実施形態のＳＴＮ液晶素子１２と全く同じ構成である。
そのＳＴＮ液晶素子１２の外側（図１４では上側）に偏光板８を、その図１５に示す透過軸８ａを水平軸Ｈを基準して＋１０゜にして配置し、ＳＴＮ液晶素子１２と偏光板８との間に、位相差値５５０ｎｍの位相差板１３を、図１５に示す遅相軸１３ａが水平軸Ｈを基準にして＋５０゜になるように配置している。
【０１０９】
そして、ＳＴＮ液晶素子１２の外側（図１４では下側）に、円偏光位相差板９を、図１５に示す遅相軸９ａが水平軸に対して＋３５゜になるように配置している。
この円偏光位相差板９の下側に、第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０を配置し、さらに、その下側に半波長位相差板２１と第２のコレステリック液晶ポリマーシート１８と光吸収部材１１としての黒色の紙とを配置している。
【０１１０】
これらのＳＴＮ液晶素子１２と円偏光位相差板９と第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０と半波長位相差板２１と第２のコレステリック液晶ポリマーシート１８は、アクリル系粘着剤を用いて接着している。
偏光板８と位相差板１３とＳＴＮ液晶素子１２も、アクリル系粘着剤を用いて接着している。また、偏光板８の外側には、拡散シート１５を配置している。
【０１１１】
位相差板１３は視野角特性を改善するため、遅相軸方向の屈折率ｎｘ、Ｙ軸方向の屈折率ｎｙ、厚み方向の屈折率ｎｚが、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙ の関係となっている２軸性の位相差板を使用する。勿論、１軸性の位相差板でも問題はない。
第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０は、第１の実施形態で用いたものと同じで、ねじれ方向は左ねじれである。
【０１１２】
第２のコレステリック液晶ポリマーシート１８は、ピッチＰ＝０．３７で、第３の実施形態で用いたものと同じであるが、ねじれ方向１８ａが左ねじれであり、第３の実施形態で用いたものとはねじれ方向が逆である。
第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０および第２のコレステリック液晶ポリマーシート１８と、半波長位相差板２１と光吸収部材１１および拡散シート１５は、どのような角度で配置しても表示特性に影響しないので、図１５の平面図では図示を省略している。
【０１１３】
つぎに、この第３の実施形態の液晶表示装置による色彩表示機能について、図１６も参照して説明する。
図１６は、この第３の実施形態の液晶表示装置における発色原理を説明するための斜視図である。
【０１１４】
この液晶表示装置において、電圧無印加のオフ状態では、偏光板８より入射した透過軸８ａ方向の直線偏光は、位相差板１３がない場合はＳＴＮ液晶素子１２を透過した状態で楕円偏光状態となり、円偏光位相差板９を通過しても円偏光にすることができず、表示が不充分になる。
【０１１５】
しかし、位相差板１３を偏光板８とＳＴＮ液晶素子１２の間に配置しているので、偏光板８より位相差板１３に入射した直線偏光は楕円偏光状態となる。
その楕円偏光は、ＳＴＮ液晶素子１２を透過する間に補正され、ほぼ直線偏光で、偏光板８の透過軸８ａに対して約７０゜回転し、右上がり８０゜の位置から出射する。
【０１１６】
円偏光位相差板９の遅相軸９ａを水平に対して＋３５゜に配置してある。したがって、円偏光位相差板９の遅相軸９ａに対して、左回り４５゜に直線偏光が入射するので、図１６の右側の「オフ状態」に示すように、左回りの左円偏光となる。
【０１１７】
第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０のねじれ方向１０ａが左ねじれであるので、散乱中心波長λｃを中心に、散乱バンド幅Δλの波長の光が選択散乱により反射し、散乱バンド幅Δλ以外の波長の光は透過する。その透過光は、半波長位相差板２１により右円偏光となり、第２のコレステリック液晶ポリマーシート１８を透過し、光吸収部材１１に吸収されることによって、鮮やかな色彩のメタリックな青色の反射色を得ることができる。
【０１１８】
つぎに、第１の電極３と第２の電極４の間に電圧を印加すると、ネマチック液晶６の分子が立ち上がり、ＳＴＮ液晶素子１２の複屈折性が変化し、出射する直線偏光が約９０゜回転して水平に対して−１０゜の方向になる。
【０１１９】
したがって、図１６の左側の「オン状態」に示すように、ＳＴＮ液晶素子１２を透過した直線偏光は、円偏光位相差板９の遅相軸９ａに対して、右回り４５゜に入射するので、右円偏光となり、第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０のねじれ方向１０ａと逆方向であるので、選択散乱は発生せず、入射した右円偏光はすべてコレステリック液晶ポリマーシート１０を透過し、半波長位相差板２１により左円偏光に変換される。
【０１２０】
したがって、ねじれ方向１８ａが左ねじれの第２のコレステリック液晶ポリマーシート１８により選択散乱が発生し、透過光を光吸収部材１１に吸収すると、金色の表示色が得られる。
【０１２１】
また、液晶素子として、ＳＴＮ液晶素子１２を使用したことで、ネマチック液晶６分子の印加電圧に対する変形が急峻になり、光学特性の急峻性が良くなる。 そのため、単純マトリクス駆動でも、走査ライン数を１００〜４００本まで増加することが可能になり、大型液晶表示装置や高密度液晶表示装置を提供することが可能になる。
【０１２２】
また、この第３の実施形態では、偏光板８の外側に第１の実施形態と同様な光拡散シート１５を設けているので、ミラー的な色彩を光拡散シート１５で散乱させて、ミラー状の表示がすりガラス越しのようなやわらかい色調となり、さらに、視野角特性も改善し、液晶表示装置として見やすくなる。
【０１２３】
このように、偏光板８と位相差板１３およびＳＴＮ液晶素子１２と、円偏光位相差板９と第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０と半波長位相差板２１と第２のコレステリック液晶ポリマーシート１８と、光吸収部材１１とによって液晶表示装置を構成することにより、数百本の走査ライン数をもつ高密度表示で、鮮やかな色の背景にメタリックカラーの表示が得られ、マルチカラー表示の液晶表示装置が得られる。
【０１２４】
〔第３の実施形態の変形〕
この第３の実施形態では、ＳＴＮ液晶素子１２として、２４０゜ツイストのＳＴＮ液晶素子を用いたが、１８０゜〜２７０゜ツイスト範囲のいずれのＳＴＮ液晶素子を使用しても、同様な効果が得られる。
【０１２５】
また、この第３の実施形態では、ＳＴＮ液晶素子の楕円偏光状態を直線偏光に戻すために位相差板を１枚用いたが、位相差板を複数枚用いることにより、より完全な直線偏光に戻すことができ、一層良好なカラー表示を得ることができる。
その場合の複数枚の位相差板は、ＳＴＮ液晶素子の片側に複数枚配置しても、あるいはＳＴＮ液晶素子の両側に配置してもよい。
【０１２６】
さらに、この第３の実施形態では、ＳＴＮ液晶素子の楕円偏光状態を直線偏光に戻すために位相差板を用いたが、位相差板の替わりにねじれ位相差板を用いると、より完全な直線偏光に戻すことができ、一層良好なカラー表示が得られる。
【０１２７】
その場合のねじれ位相差板のツイスト角は、ＳＴＮ液晶素子のツイスト角と等しいか、１０゜〜３０゜小さく、ねじれ方向がＳＴＮ液晶素子のツイスト角と逆方向であるものが好ましい。右回り２２０゜ツイストで、Δｎｄが６１０ｎｍのねじれ位相差板を、図１４における位相差板１３の代わりに配置したところ、さらに良好なカラー表示が得られた。
【０１２８】
〔第４の実施形態：図１７〜図１９〕
つぎに、この発明による液晶表示装置の第４の実施形態について説明する。
図１７はその液晶表示装置の構成を説明するための模式的な断面図、図１８はその構成要素の配置関係を説明するための平面図である。これらの図において、図１，図６，図１０，および図１４と同じ部分には同一の符号を付してあり、それらの詳細な説明は省略する。
【０１２９】
この第４の実施形態の液晶表示装置では、第２のコレステリック液晶ポリマーシート１８の代わりに反射型偏光板２２を使用することと、光吸収部材として、半透過光吸収部材６２を用い、照明用バックライト６３を備えていることが第４の実施形態と異なる以外は、図１０に示した第３の実施形態の構成と同じである。
【０１３０】
この実施形態の液晶表示装置は、図１７に示すように、第２の実施形態と同じＴＮ液晶素子７を使用し、その第２の基板２の外側（図１７では上側）に偏光板８を、その図１８に示す透過軸８ａをＴＮ液晶素子７の上液晶分子配向方向７ｂと同じ＋４５゜になるように配置している。
【０１３１】
そして、ＴＮ液晶素子７の第１の基板１の外側（図１７では下側）に反射型偏光板２２を、ＴＮ液晶素子の下液晶分子配向方向７ａ（図１８）と同じ−４５゜に配置し、その下側に円偏光位相差板９を遅相軸９ａを図１８に示すように垂直にして配置している。
【０１３２】
さらに、その円偏光位相差板９の下側に、ねじれ方向１０ａが左ねじれの第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０を配置してある。
ＴＮ液晶素子７と反射型偏光板２２と円偏光位相差板９と第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０は、アクリル系粘着剤を用いて接着している。
【０１３３】
そして、第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０の下側に、半透過光吸収部材６２として黒色のポリエチレンシートを配置している。この半透過光吸収部材６２は、黒色を呈しているが、２０〜３０％の透過率を示す。
さらに、その半透過光吸収部材６２の外側にＥＬ発光体によるバックライト６３を設けている。このバックライト６３を点灯することにより、夜間でも液晶表示装置として利用可能になる。
【０１３４】
偏光板８は、アクリル系粘着剤を用いてＴＮ液晶素子７と接着している。
反射型偏光板２２とは、通常の吸収型偏光板とは異なり、透過軸２２ａ方向の光は透過するが、透過軸２２ａと９０゜ずれた方向の光を反射する機能をもつ。
薄膜をベースフィルム上に多層に積層した構造であり、この実施の形態では、住友３Ｍ社製の商品名Ｄ−ＢＥＦを採用した。
【０１３５】
第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０は、第１の実施の形態で用いたものと同じで、屈折率ｎ＝１．６５で、ねじれピッチＰ＝０．３７μｍの左ねじれである。
したがって、散乱中心波長λｃ＝０．６１μｍで、第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０は金色の反射色を呈する。
【０１３６】
なお、第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０と、半透過光吸収部材６２およびバックライト６３は、どのような角度で配置しても表示特性に影響しないので、図１８の平面図では図示を省略している。
【０１３７】
つぎに、この第４の実施形態の液晶表示装置による色彩表示機能について、図１９も参照して説明する。
図１９は、この第４の実施形態の液晶表示装置における発色原理を説明するための斜視図である。
【０１３８】
この液晶表示装置において、電圧無印加のオフ状態では、偏光板８より入射した透過軸８ａ方向の直線偏光は、ＴＮ液晶素子７の上液晶分子配向方向７ｂよりＴＮ液晶素子７に入射し、ＴＮ液晶素子７により９０゜回転され、下液晶分子配向方向７ａより出射する。
【０１３９】
反射型偏光板２２の透過軸２２ａは、ＴＮ液晶素子７の下液晶分子配向方向
７ａと平行に配置しているので、直線偏光はそのまま反射型偏光板２２を透過する。
その透過した直線偏光は、円偏光位相差板９に対して左回り４５゜に入射するので、図１９の右側の「オフ状態」に示すように左円偏光となる。
【０１４０】
これは、第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０のねじれ方向１０ａと同じ方向であるため、散乱中心波長λｃ＝０．４９μｍを中心に、散乱バンド幅Δλの波長の光が選択散乱により反射し、散乱バンド幅Δλ以外の波長の光は第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０を透過する。
その透過した光を半透過光吸収部材６２に吸収することによって、鮮やかなメタリックの青色の反射色を得ることができる。
【０１４１】
つぎに、第１の電極３と第２の電極４の間に電圧を印加すると、ネマチック液晶６の分子が立ち上がり、旋光性が消滅し、上液晶分子配向方向７ｂから入射した直線偏光は、そのままの方向でＴＮ液晶素子７を通過する。
したがって、ＴＮ液晶素子７を透過した直線偏光は、反射型偏光板２２に透過軸２２ａと直角方向から入射するので、図１９の左側の「オン状態」に示すように、すべての波長の光が反射して銀色のメタリック表示となる。
【０１４２】
また、夜間に表示を確認するために、図１７に示したバックライト６３を点灯すると、バックライト６３の光は半透過光吸収部材６２を透過して、さらに青色表示となっていた電圧無印加状態部分を透過する。
電圧印加状態の銀色のメタリック表示部分は、バックライト６３の光が透過しない。バックライト６３として青白い発光のＥＬ素子を用いた場合、昼間は銀色背景に青文字表示であったカラー液晶表示が、夜間にバックライト６３を点灯すると、暗い背景に明るいブルー表示となり、白黒関係が反転する。
【０１４３】
このように、偏光板８とＴＮ液晶素子７と反射型偏光板２２と、円偏光位相差板９と第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０と、半透過光吸収部材６２およびバックライト６３とによって液晶表示装置を構成することにより、青背景に銀色のメタリック表示が可能になる。
また、暗い場所では、バックライトを点灯することによって黒白が反転した表示となる、マルチカラー表示のカラー液晶表示装置が得られる。
【０１４４】
〔第４の実施形態の変形〕
この第４の実施形態では、第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０として、散乱中心波長λｃ＝０．４９μｍの液晶ポリマーシートを１枚用いたが、ねじれ方向が等しく、散乱中心波長の異なる２枚以上の液晶ポリマーシートを重ねることによって、任意の色彩が得られる。それによって、任意の背景色に銀色表示のカラー液晶表示装置を得ることができる。
【０１４５】
偏光板８の透過軸８ａを９０゜回転し、下液晶分子配向方向７ａと同じにすると、電圧無印加のオフ状態で銀色表示となり、電圧印加のオン状態で青色表示となり、銀色の背景に青色表示となる。
【０１４６】
〔第１乃至第４の実施形態の変形例〕
第１の実施形態と第２の実施形態と第４の実施形態では、液晶素子としてＴＮ液晶素子７を用いたが、第１の実施の形態で用いたようなＳＴＮ液晶素子と位相差板の組合せや、ＳＴＮ液晶素子とねじれ位相差板の組合せを用いることも、勿論可能である。
また、第３の実施の形態では、液晶素子としてＳＴＮ液晶素子と位相差板を用いたが、ＴＮ液晶素子を用いることも可能である。
【０１４７】
第１の実施の形態と第２の実施の形態で用いた偏光板８に設けた光拡散層１４、第３の実施の形態で光拡散層として用いた光拡散シート１５は、どの実施形態の構成にも応用できることは明らかである。
また、第２の実施形態の変形として説明した、光吸収部材１１の代わりに太陽電池を用いることも、他のどの実施形態の構成にも適用できる。
【０１４８】
第１の実施の形態と第４の形態で用いた半透過光吸収部材６２とバックライト６３も、他のどの実施形態の構成にも適用できる。
とくに、半透過光吸収部材６２を取り除き、バックライトとして、ＥＬ板にカラー印刷したカラーＥＬを用いることによって構成を単純にでき、且つ赤や紺の色を表示できる。
【０１４９】
とくに第２の実施形態と第３の実施形態と第４の実施形態においては、半透過光吸収部材６２を取り除き、直接白色のバックライト６３を設けることによって、バックライト点灯時の輝度アップを図ることも可能である。
これはバックライト６３の表面がでこぼこしているので、それによる偏光散乱作用により、反射光が途中のコレステリック液晶ポリマーシートや反射型偏光板で吸収されるためである。
【０１５０】
〔応用例：図２０〜図２３〕
つぎに、この発明による液晶表示装置の応用例について、図２０乃至図２３を参照して説明する。この液晶表示装置は、液晶素子を複数枚重ねて、３色以上の表示が可能になるマルチカラー液晶表示装置である。
図２０はそのカラー晶表示装置の構成を説明するための模式的な断面図、図２１はその構成要素の配置関係を説明するための平面図である。
【０１５１】
このカラー液晶表示装置は、３枚のパラレル配向液晶素子（ＰＡ液晶素子）３１，３２，３３を備えている。
各ＰＡ液晶素子３１，３２，３３は、ＩＴＯからなる透明な第１の電極が形成されている厚さ０．７ｍｍのガラス板からなる第１の基板と、同じくＩＴＯからなる透明な第２の電極が形成されている厚さ０．７ｍｍのガラス板からなる第２の基板とを間隔を置いてシール材で張り合わせ、その一対の基板間に０゜ツイスト配向しているネマチック液晶６を挟持して形成されている。
【０１５２】
そして、第１のＰＡ液晶素子３１の第１の電極と第２の電極の表面には配向膜が形成され、第１の基板は、図２１で右下がり４５゜方向にラビング処理することによって、下液晶分子配向方向３１ａは水平軸Ｈを基準に−４５゜となり、第２の基板も右下がり４５゜方向にラビング処理することにより上液晶分子配向方向３１ｂも−４５゜となり、０゜ツイスト配向のＰＡ液晶素子３１を形成している。
【０１５３】
使用するネマチック液晶６の複屈折の差Δｎは０．１で、第１の基板と第２の基板の隙間であるセルギャップｄは２．８μｍとする。
したがって、ネマチック液晶の複屈折の差Δｎとセルギャップｄとの積で表す液晶素子のΔｎｄ値は、２８０ｎｍである。この値は、緑色の光の波長である５５０ｎｍの約１／２に相当し、光の回転方向を逆回りにする。
第２のＰＡ液晶素子３２と第３のＰＡ液晶素子３３も、上述した第１のＰＡ液晶素子３１と全く同じ構成である。
【０１５４】
そして、第１のＰＡ液晶素子３１の外側（図２０では上側）に円偏光位相差板９を、さらにその外側に偏光板８を配置している。
その偏光板８は、図２１に示す透過軸８ａを＋４５゜に配置し、円偏光位相差板９の遅相軸９ａは水平に配置している。この円偏光位相差板９の下側に、第１のＰＡ液晶素子３１を上液晶分子配向方向３１ａが−４５゜になるように配置しており、その第１のＰＡ液晶素子３１の下側に第１のコレステリック液晶ポリマーシート３４を配置している。
【０１５５】
その第１のコレステリック液晶ポリマーシート３４の外側（図２０では下側）に、第２のＰＡ液晶素子３２と第２のコレステリック液晶ポリマーシート３５を配置し、さらにその下側に第３のＰＡ液晶素子３３と第３のコレステリック液晶ポリマーシート３６を配置し、最も下部に光吸収部材１１として黒色のプラスチックシートを配置している。
【０１５６】
第１のＰＡ液晶素子３１と第１のコレステリック液晶ポリマーシート３４は、アクリル系粘着剤を用いて接着している。また、偏光板８と円偏光位相差板９と第１のＰＡ液晶素子３１もアクリル系粘着剤を用いて接着している。
第２のＰＡ液晶素子３２と第２のコレステリック液晶ポリマーシート３５、第３のＰＡ液晶素子３３と第３のコレステリック液晶ポリマーシート３６も、それぞれアクリル系粘着剤を用いて接着している。
【０１５７】
第１のコレステリック液晶ポリマーシート３４は、ＴＡＣフィルムで厚さ８０μｍのベースフィルムに配向処理を行い、その上に左ねじれのコレステリック液晶ポリマーを塗布し、液晶相を示す高温で、ねじれピッチＰ＝０．３０μｍでベースフィルムに平行なプレーナ配向になるように調節し、その後、ガラス転移温度以下に冷却して、固形化させたシートである。
したがって、ねじれ中心軸はベースフィルムに対して垂直方向となっており、散乱中心波長λｃ＝０．４９μｍで、反射色として青色を示す。
【０１５８】
第２のコレステリック液晶ポリマーシート３５は、左ねじれで、ねじれピッチＰ＝０．３２μｍで、散乱中心波長λｃ＝０．５３μｍの緑色を示し、第３のコレステリック液晶ポリマーシート３６は、左ねじれで、ねじれピッチＰ＝０．３
７μｍで、散乱中心波長λｃ＝０．６２μｍの赤色を示す。
【０１５９】
なお、第１，第２，第３のコレステリック液晶ポリマーシート３４，３５，３６と光吸収部材１１は、どのような角度で配置しても表示特性に影響しないので、図２１の平面図では図示を省略している。
また、第２，第３のＰＡ液晶素子３２，３３は、第１のＰＡ液晶素子３１と同じ角度に配置してあり、しかも、どのような角度で配置しても表示特性に影響しないので、第１のＰＡ液晶素子３１以外は図２１の平面図では図示を省略している。
【０１６０】
つぎに、このカラー液晶表示装置による色彩表示機能について、図２２および図２３も参照して説明する。
このカラー液晶表示装置において、図２０に示した偏光板８より入射した図２１における透過軸８ａ方向の直線偏光は、円偏光位相差板９の遅相軸９ａに対して、左回り４５゜に入射するので左円偏光となる。
【０１６１】
第１のＰＡ液晶素子３１のΔｎｄは、光の波長の約１／２の２８０ｎｍであるので、電圧無印加のオフ状態では偏光状態が反転し、右円偏光となる。
第１のコレステリック液晶ポリマーシート３４のねじれ方向として、左ねじれを採用したので、入射した右円偏光はすべて第１のコレステリック液晶ポリマーシート３４を透過し、第２のＰＡ液晶素子３２に入射する。
【０１６２】
一方、第１のＰＡ液晶素子３１に電圧を印加すると、液晶分子が立ち上がり、実質的なΔｎｄは０となり、偏光状態は変化せず、入射光の左円偏光のままである。
したがって、第１のコレステリック液晶ポリマーシート３４で選択散乱が発生して、青色の波長領域の光は反射し、青以外の波長領域の光は透過しして第２のＰＡ液晶素子３２に入射する。
【０１６３】
第２のＰＡ液晶素子３２と第２のコレステリック液晶ポリマーシート３５でも同様に作用し、緑色の波長領域の光を反射したり、すべての入射光を透過する。 第３のＰＡ液晶素子３３と第３のコレステリック液晶ポリマーシート３６でも同様に作用し、赤色の波長領域の光を反射したり、すべての入射光を透過する。その第３のコレステリック液晶ポリマーシート３６を透過した光は、光吸収部材１１に吸収される。
【０１６４】
図２２は、このカラー液晶表示装置における入射光の波長と透過率の関係を示す線図であり、実線による曲線７３は黒色表示状態の透過率を、一点鎖線による曲線７４は青色表示状態の透過率を、破線による曲線７５には緑色表示状態の透過率を、二点鎖線による曲線７６は赤色表示状態の透過率を、それぞれ示している。
【０１６５】
赤色表示状態では、曲線７６に示されるように、散乱中心波長λｃ＝０．６１μｍを中心に、０．５６μｍ〜０．６７μｍの範囲の右円偏光が反射され、その散乱バンド幅以外の波長の光はそのまま透過していることがわかる。
同じようにに、青色表示状態と緑色表示状態でも、それぞれ曲線７４，７５に示されるように、散乱中心波長λｃを中心に、散乱バンド幅Δλの光が反射し、散乱バンド幅以外の波長領域の光は透過している。
黒表示状態では、曲線７３に示されるように、約３５％の光が第３のコレステリック液晶ポリマーシート３６を透過して、光吸収部材１１に吸収される。
【０１６６】
図２３に、このカラー液晶表示装置による、各ＰＡ液晶素子のオン／オフ状態と表示色の関係を示す。この各ＰＡ液晶素子３１，３２，３３のオン／オフ状態の組み合わせによって、緑色，黄色，赤色，黒色（透過），紫色，青色，空色，白色の８色表示が可能であることがわかる。
【０１６７】
このように、１枚の偏光板８と円偏光位相差板９と、３枚のＰＡ液晶素子と３枚のコレステリック液晶ポリマーシートと光吸収部材１１とによってカラー液晶表示装置を構成することにより、鮮やかな８色表示が可能なマルチカラー表示の液晶表示装置が得られる。
【０１６８】
〔他の応用例：図２４，図２５〕
つぎに、この発明の他の応用例のカラー液晶表示装置について、図２４と図２５を参照して説明する。
上述のカラー液晶表示装置では、液晶素子として、０゜ツイストでΔｎｄ＝２８０ｎｍのＰＡ液晶素子を用いたが、通常のＴＮ液晶素子でも同様な表示が可能である。このカラー液晶表示装置は、ＴＮ液晶素子を用いて８色表示マルチカラー液晶表示装置を実現したものである。
【０１６９】
図２４はそのカラー液晶表示装置の構成を説明するための模式的な断面図、図２５はその構成要素の配置関係を説明するための平面図である。
これらの図において、図２０および図２１と同じ部分には同一の符号を付している。
【０１７０】
このカラー液晶表示装置は、３枚のＴＮ配向液晶素子４１，４２，４３を備えている。各ＴＮ液晶素子４１，４２，４３は、それぞれＩＴＯからなる第１の電極が形成されている厚さ０．７ｍｍのガラス板からなる第１の基板と、ＩＴＯからなる第２の電極が形成されている厚さ０．７ｍｍのガラス板からなる第２の基板を、シール材によって間隔を置いて張り合わせ、その一対の基板間に９０゜ツイスト配向しているネマチック液晶６を挟持して形成されている。
【０１７１】
そして、第１のＴＮ液晶素子４１は、第１の電極と第２の電極の表面に配向膜が形成され、第１の基板は図２５において右下がり４５゜方向にラビング処理することにより、下液晶分子配向方向４１ａが水平軸を基準に−４５゜となり、第２の基板は右上がり４５゜方向にラビング処理することにより、上液晶分子配向方向４１ｂが水平軸を基準に＋４５゜となり、９０゜ツイスト配向のＴＮ液晶素子４１を形成している。
【０１７２】
使用するネマチック液晶６の複屈折の差Δｎは０．１５で、第１の基板と第２の基板の隙間であるセルギャップｄは８μｍとする。
したがって、ネマチック液晶の複屈折の差Δｎとセルギャップｄとの積で表す液晶素子のΔｎｄ値は、１２００ｎｍである。
第２のＴＮ液晶素子４２および第３のＴＮ液晶素子４３も、この第１のＴＮ液晶素子４１と全く同じ構成である。
【０１７３】
第１のＴＮ液晶素子４１の外側（図２４では上側）に偏光板８を配置しており、その偏光板８の図２５に示す透過軸８ａを、第１のＴＮ液晶素子４１の上液晶配向方向４１ｂと平行な右上がり４５゜に配置する。
そして、第１のＴＮ液晶素子４１の下側に、第１の円偏光位相差板４４を図２５に示す遅相軸４４ａが水平になるように配置し、その下側に第１のコレステリック液晶ポリマーシート３４を配置する。
さらに、その下側に第２の円偏光位相差板４５を、その遅相軸４５ａが第１の円偏光位相差板４４の遅相軸４４ａから９０゜回転して垂直になるように配置する。
【０１７４】
同様に、第２のＴＮ液晶素子４２に対し、第３の円偏光位相差板４６をその遅相軸が水平になるように配置し、第２のコレステリック液晶ポリマーシート３５を介して、第４の円偏光位相差板４７をその遅相軸が垂直になるように配置している。さらに、第３のＴＮ液晶素子４３に対し、第５の円偏光位相差板４８をその遅相軸が水平になるように配置し、その下側に第３のコレステリック液晶ポリマーシート３６を配置し、最も下部に光吸収部材１１として黒色のプラスチックシートを配置している。
【０１７５】
第１のＴＮ液晶素子４１と第１の円偏光位相差板４４と第１のコレステリック液晶ポリマーシート３４と第２の円偏光位相差板４５は、アクリル系粘着剤を用いて接着してある。
また、偏光板８と第１のＴＮ液晶素子４１もアクリル系粘着剤を用いて接着している。第２のＴＮ液晶素子４２と第３の円偏光位相差板４６と第２のコレステリック液晶ポリマーシート３５と第４の円偏光位相差板４７、第３のＴＮ液晶素子４３と第５の円偏光位相差板４８と第３のコレステリック液晶ポリマーシート３６も、アクリル系粘着剤を用いて接着している。
【０１７６】
第１のコレステリック液晶ポリマーシート３４は、ＴＡＣフィルムで厚さ８０μｍのベースフィルムに配向処理を行い、その上に左ねじれのコレステリック液晶ポリマーを塗布し、液晶相を示す高温でねじれピッチＰ＝０．３０μｍでベースフィルムに平行なプレーナ配向になるように調節し、その後、ガラス転移温度以下に冷却して、固形化させたシートである。
したがって、ねじれ中心軸はベースフィルムに対して垂直方向となっており、散乱中心波長λｃ＝０．４９μｍで、反射色として青色を示す。
【０１７７】
第２のコレステリック液晶ポリマーシート３５は、左ねじれで、ねじれピッチＰ＝０．３２μｍで、散乱中心波長λｃ＝０．５３μｍの緑色を示し、第３のコレステリック液晶ポリマーシート３６は、左ねじれで、ねじれピッチＰ＝０．３７μｍで、散乱中心波長λｃ＝０．６２μｍの赤色を示す。
なお、第１，第２，第３のコレステリック液晶ポリマーシート３４，３５，３６と光吸収部材１１は、どのような角度で配置しても表示特性に影響しないので、図２５の平面図では図示を省略している。
【０１７８】
また、第１，第２，第３のＴＮ液晶素子４１，４２，４３は、すべて同じに配置しているので、第１のＴＮ液晶素子４１以外は、図２５の平面図では図示を省略している。
【０１７９】
また、第１の円偏光位相差板４４と第３の円偏光位相差板４６と第５の円偏光位相差板４８は同一角度で配置している。また、第２の円偏光位相差板４５と第４の円偏光位相差板４７も同一角度で配置しているので、第１の円偏光位相差板４４の遅相軸４４ａと第２の円偏光位相差板４５の遅相軸４５ａ以外は、図２５の平面図では図示を省略している。
【０１８０】
つぎに、このカラー液晶表示装置による色彩表示機能について説明する。
このカラー液晶表示装置において、図２４に示した偏光板８の外側から入射した図２５に示す透過軸８ａ方向の直線偏光は、第１のＴＮ液晶素子４１に上液晶分子配向方向４１ｂより入射する。そして、電圧無印加のオフ状態では９０゜回転し、下液晶分子配向方向４１ａより出射し、第１の円偏光位相差板４４の図２５に示す遅相軸４４ａに対して、右回り４５゜に入射するので右円偏光となる。
【０１８１】
第１のコレステリック液晶ポリマーシート３４のねじれ方向として、左ねじれを採用したので、入射した右円偏光はすべて第１のコレステリック液晶ポリマーシート３４を透過し、第２の円偏光位相差板４５に入射して、下液晶分子配向方向４１ａに平行な直線偏光に戻る。
【０１８２】
一方、第１のＴＮ液晶素子４１に電圧を印加すると、液晶分子が立ち上がり、旋光性が解消されるので、偏光板８から第１のＴＮ液晶素子４１に入射した直線偏光は、上液晶分子配向方向４１ｂと平行に出射し、第１の円偏光位相差板４４の遅相軸４４ａに対して左回り４５゜に入射するので、左円偏光となる。
したがって、第１のコレステリック液晶ポリマーシート３４で選択散乱が発生し、青色の波長領域の光は反射し、青以外の波長領域の光は透過して第２の円偏光位相差板４５に入射し、上液晶分子配向方向４１ｂに平行な直線偏光に戻る。
【０１８３】
第２のＴＮ液晶素子４２と第３の円偏光位相差板４６と第２のコレステリック液晶ポリマーシート３５と第４の円偏光位相差板４７でも同様に作用し、緑色の波長領域の光を反射したり、すべての入射光を透過する。
【０１８４】
第３のＴＮ液晶素子４３と第５の円偏光位相差板４８と第３のコレステリック液晶ポリマーシート３６でも同様に作用し、赤色の波長領域の光を反射したり、すべての入射光を透過する。そして、第３のコレステリック液晶ポリマーシート３６を透過した光は、光吸収部材１１に吸収される。
【０１８５】
したがって、このカラー液晶表示装置でも、前述したカラー液晶表示装置と同様に、緑色，黄色，赤色，黒色（透過），紫色，青色，空色，白色の８色表示が可能である。
【０１８６】
このように、１枚の偏光板８と５枚の円偏光位相差板と、３枚のＴＮ液晶素子と３枚のコレステリック液晶ポリマーシートと光吸収部材１１とによって液晶表示装置を構成することにより、鮮やかな８色表示が可能なマルチカラー表示の液晶表示装置が得られる。
【０１８７】
このカラー液晶表示装置では、液晶表示素子として、３枚のＴＮ液晶素子を用いたが、位相差板方式ＳＴＮ液晶素子や、ねじれ位相差板方式ＳＴＮ液晶素子を使用してもよい。また、これらの液晶素子やＰＡ液晶素子との組合せでもよい。
【０１８８】
また、このカラー液晶表示装置では、第１の円偏光位相差板４４の遅相軸４４ａと第２の円偏光位相差板４５の遅相軸４５ａを直角に配置したが、平行に配置することも可能である。その場合、第２の円偏光位相差板４５から出射する直線偏光は９０゜回転するので、ＴＮ液晶素子のオン・オフ制御は変える必要がある。
【０１８９】
【発明の効果】
以上説明してきたように、この発明による液晶表示装置は、液晶素子と、第１、第２のコレステリック液晶ポリマーシートあるいはコレステリック液晶ポリマーシートと反射方偏光板と、円偏光位相差板と光吸収部材とによって構成することができ、それによって、視野角特性が良好で、且つカラフルな色調で高コントラストの表示が可能になる。
【０１９０】
また、光吸収部材として半透過光吸収部材を用い、バックライトを備えることによって、夜間での視認性が良好な液晶表示装置を提供することができる。
さらに、ねじれ方向が異なる２枚のコレステリック液晶ポリマーシートを用いるか、ねじれ方向が同一な２枚のコレステリック液晶ポリマーシートと半波長位相差板を用いることによって、カラー背景に鮮やかな色文字や色図形を表示できるマルチカラー表示が可能な液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の基礎となる液晶表示装置の構成例を説明するための模式的な断面図である。
【図２】 同じくその構成要素の配置関係を説明するための平面図である。
【図３】 同じくその液晶表示装置の色彩表示機能を説明するための説明図である。
【図４】 同じくその液晶表示装置における入射光の波長と透過率の関係を示す線図である。
【図５】 この発明の実施形態に使用する太陽電池の発電効率特性を示す線図である。
【図６】 この発明による第１の実施形態の液晶表示装置の構成を説明するための模式的な断面図である。
【図７】 同じくその構成要素の配置関係を説明するための平面図である。
【図８】 この発明による第１の実施形態の液晶表示装置の色彩表示機能を説明するための説明図である。
【図９】 同じくその液晶表示装置における入射光の波長と透過率の関係を示す線図である。
【図１０】 この発明による第２の実施形態の液晶表示装置の構成を説明するための模式的な断面図である。
【図１１】 同じくその構成要素の配置関係を説明するための平面図である。
【図１２】 この発明による第２の実施形態の液晶表示装置の色彩表示機能を説明するための説明図である。
【図１３】 同じくその液晶表示装置における入射光の波長と透過率の関係を示す線図である。
【図１４】 この発明による第３の実施形態の液晶表示装置の構成を説明するための模式的な断面図である。
【図１５】 同じくその構成要素の配置関係を説明するための平面図である。
【図１６】 この発明による第３の実施形態の液晶表示装置の色彩表示機能を説明するための説明図である。
【図１７】 この発明による第４の実施形態の液晶表示装置の構成を説明するための模式的な断面図である。
【図１８】 同じくその構成要素の配置関係を説明するための平面図である。
【図１９】 この発明による第４の実施形態の液晶表示装置の色彩表示機能を説明するための説明図である。
【図２０】 この発明の応用例である液晶表示装置の構成を説明するための模式的な断面図である。
【図２１】 同じくその構成要素の配置関係を説明するための平面図である。
【図２２】 同じくその液晶表示装置における入射光の波長と透過率の関係を示す線図である。
【図２３】 同じくその液晶表示装置における各液晶素子のオン／オフ状態の組み合わせと表示色の関係を示す図である。
【図２４】 この発明の他応用例である液晶表示装置の構成を説明するための模式的な断面図である。
【図２５】 同じくその構成要素の配置関係を説明するための平面図である。
【符号の説明】
１：第１の基板 ２：第２の基板
３：第１の電極 ４：第２の電極
５：シール材 ６：ネマチック液晶
７：ＴＮ液晶素子 ７ａ：下液晶分子配向方向
７ｂ：上液晶分子配向方向 ８：偏光板
８ａ，８ｂ：偏光板の透過軸 ９：円偏光位相差板
９ａ：円偏光位相差板の遅相軸
１０：（第１の）コレステリック液晶ポリマーシート（左ねじれ）
１１：光吸収部材 １２：ＳＴＮ液晶素子
１２ａ：下液晶分子配向方向
１２ｂ：上液晶分子配向方向
１３：位相差板 １３ａ：位相差板の遅相軸
１４：拡散層 １５ 拡散シ−ト
１８：第２のコレステリック液晶ポリマーシート（右ねじれ）
２１：半波長位相差板 ２２：反射型偏光板
３１，３２，３３：パラレル配向（ＰＡ）液晶素子
３４，３５，３６：コレステリック液晶ポリマーシート
４１，４２，４３：ＴＮ液晶素子
４４，４５，４６，４７，４８：円偏光位相差板
６１：第２のコレステリック液晶ポリマーシート（左ねじれ）
６２：半透過光吸収部材 ６３：バックライト[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a color liquid crystal display device that adds a single color or a plurality of colors to a background and a display portion.
[0002]
[Prior art]
  Conventionally, several methods have been proposed as a monochromatic color liquid crystal display device that colors the background or display portion of the liquid crystal display device.
  The first conventional example is a monochromatic color liquid crystal display device having a color polarizing plate outside the liquid crystal display element, which has a simple configuration and is commonly used.
[0003]
  The second conventional example is a monochromatic color liquid crystal display device in which a dichroic dye is mixed with a nematic liquid crystal of a liquid crystal display element, and the dichroic dye is operated together by the operation of the nematic liquid crystal molecules, and is called a guest-host method. It is.
[0004]
  However, all of these conventional single color liquid crystal display devices display color characters and color figures with dyes and dichroic pigments on a white background, or conversely white characters with background colors of dyes and dichroic pigments. Or a white figure is displayed, resulting in low contrast.
  In addition, since the number of dyes and dichroic dyes is limited, there is also a problem that the number of colors as a liquid crystal display device is limited.
[0005]
  Therefore, as a third conventional example, a monochromatic color liquid crystal display device composed of one polarizing plate, a TN liquid crystal element with 90 ° twist alignment, and a circularly polarized phase difference plate, a cholesteric liquid crystal film, and a light absorbing member has been proposed. ing. This monochrome liquid crystal display device displays vivid color characters and color figures using the selective scattering phenomenon on a black background, or conversely, displays black characters and black figures on a vivid color background. A display is obtained.
[0006]
  Furthermore, since this monochromatic color liquid crystal display device can obtain any color simply by adjusting the twist pitch of the cholesteric liquid crystal film, it is possible to obtain a colorful monochromatic color display device.
  This prior art is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 52-5550 and 6-230362.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
    However, the monochromatic color liquid crystal display device using the cholesteric liquid crystal film described above has a poor viewing angle characteristic because it uses a TN liquid crystal element, and is applied to a high density liquid crystal display device having 100 or more scanning lines. There was a problem that it was difficult.
[0008]
  Furthermore, since only one sheet of cholesteric liquid crystal film is used, only a single color display was possible.
  In addition, since a light absorbing plate that does not transmit light is used, there is a problem that backlight illumination cannot be performed and visibility at night falls.
[0009]
  The present invention solves such problems and has good viewing angle characteristics.And two colorsThe above multi-color display is possible.YesProvided is a liquid crystal display device capable of obtaining a high contrast display with a colorful color toneThatObjective.
  The present invention also provides a liquid crystal display device capable of obtaining sufficient recognizability at night by backlight illumination.AlsoObjective.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, the liquid crystal display device according to the present invention is an STN liquid crystal in which a nematic liquid crystal is sandwiched between a first substrate having a first electrode and a second substrate having a second electrode. An element, a circularly polarized phase difference plate provided outside the first substrate, a first cholesteric liquid crystal polymer sheet provided outside the circularly polarized phase difference plate, and an outer side of the first cholesteric liquid crystal polymer sheet The second cholesteric liquid crystal polymer sheet is disposed between the first cholesteric liquid crystal polymer sheet and the light absorbing member.
  In the first and second cholesteric liquid crystal polymer sheets, light having a scattering bandwidth centered on the scattering center wavelength is reflected by selective scattering with respect to circularly polarized light around the same direction as the twisted direction. The light has a property of transmitting.
  The scattering center wavelength of the first cholesteric liquid crystal polymer sheet is different from the scattering center wavelength of the second cholesteric liquid crystal polymer sheet, and the first cholesteric liquid crystal sheet is applied with and without voltage applied to the liquid crystal element. Either the color of the scattering center wavelength of the liquid crystal polymer sheet or the color of the scattering center wavelength of the second cholesteric liquid crystal polymer sheet is displayed.
  Further, the light absorbing member is a semi-transmissive light absorbing member, and a backlight is provided outside the semi-transmissive light absorbing member.
[0011]
  the aboveFirst cholesteric liquid crystal polymer sheetThe twist direction ofSecond cholesteric liquid crystal polymer sheetofTwist direction isThe reverse direction is good.
[0012]
  A half-wave retardation plate is provided between the first cholesteric liquid crystal polymer sheet and the second cholesteric liquid crystal polymer sheet, the twist direction of the first cholesteric liquid crystal polymer sheet, and the second cholesteric liquid crystal polymer sheet The twist direction may be the same direction.
[0013]
  AboveFirstCholesteric liquid crystal polymer sheetOrSecond cholesteric liquid crystal polymer sheetMay be constituted by a plurality of cholesteric liquid crystal polymer sheets.
[0014]
  The liquid crystal display device according to the present invention also includes a liquid crystal element, a reflective polarizing plate provided outside the first substrate, a circularly polarizing phase plate provided outside the reflective polarizing plate, and the circular polarization position. Consists of a cholesteric liquid crystal polymer sheet provided outside the phase difference plate, and a light absorbing member provided outside the cholesteric liquid crystal polymer sheet,
  When the voltage of the liquid crystal element is applied and when it is not applied, the cholesteric liquid crystal polymer sheetMentioned aboveEither the color of the scattering center wavelength or the reflection color of the reflective polarizing plate may be displayed.
[0015]
  In these liquid crystal display devices,An STN liquid crystal element in which the nematic liquid crystal is 180 ° to 270 ° twist-aligned, and a retardation plate outside the second substrateIt is good to provide.More preferably, the phase difference plate is a twisted phase difference plate.
[0016]
  further,The light absorbing member is a semi-transmissive light absorbing member, and a backlight is provided outside the semi-transmissive light absorbing member.If provided, sufficient recognizability can be obtained even at night by backlight illumination.
[0017]
  In these liquid crystal display devices, when a polarizing plate is provided outside the second substrate, and a light diffusion layer is provided on the outer surface of the polarizing plate,Still good. Also,The light absorbing member may be a solar cell.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Embodiments of a liquid crystal display device according to the present invention will be specifically described below with reference to the accompanying drawings.
[0019]
  [Example of liquid crystal display device as the basis of the present invention: Fig. 1 to Fig. 4]
  First, the liquid crystal display device according to the present inventionExample of a basic liquid crystal display device1 will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.
  FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining the configuration of the liquid crystal display device, and FIG. 2 is a plan view for explaining the arrangement relationship of the components.
[0020]
  This liquid crystal display device uses an STN (super twist nematic) liquid crystal element 12 shown in FIG. The STN liquid crystal element 12 includes a first substrate 1 made of a glass plate having a thickness of 0.7 mm on which a transparent first electrode 3 made of indium tin oxide (ITO) is formed, and a second substrate made of ITO. The second substrate 2 made of a glass plate having a thickness of 0.7 mm on which the electrode 4 is formed is bonded by a sealing material 5 and is nematically twisted by 240 ° between the pair of substrates 1 and 2. The liquid crystal 6 is sandwiched therebetween.
[0021]
  As shown in FIG. 1, a retardation film 13 is provided outside the second substrate 2 of the STN liquid crystal element 12 (upper side in FIG. 1), and a polarizing plate 8 is provided outside the retardation film 13. Further, a light diffusion sheet 15 is provided on the outside as a light diffusion layer.
  Further, a circularly polarizing phase difference plate 9 is provided outside the first substrate 1 of the STN liquid crystal element 12 (lower side in FIG. 1), a cholesteric liquid crystal polymer sheet 10 is provided outside the circularly polarizing phase difference plate 9, and A light absorbing member 11 is provided on the outside thereof.
[0022]
  An alignment film (not shown) is formed on the surfaces of the first electrode 3 and the second electrode 4 of the STN liquid crystal element 12, and the first substrate 1 is rubbed in the direction of 30 ° rising to the right in FIG. As a result, the lower liquid crystal molecular alignment direction 12a becomes + 30 ° with respect to the horizontal axis H, and the second substrate 2 is rubbed in the downward 30 ° direction in FIG. The STN liquid crystal element 12 with a twist angle of 240 ° counterclockwise is formed.
[0023]
  The birefringence difference Δn of the nematic liquid crystal 6 to be used is 0.15, and the cell gap d which is the gap between the first substrate 1 and the second substrate 2 is 5.4 μm.
  Therefore, the Δnd value of the liquid crystal element represented by the product of the birefringence difference Δn of the nematic liquid crystal 6 and the cell gap d is 810 nm. The twist pitch of the nematic liquid crystal 6 is adjusted to 11 μm.
[0024]
  In FIG. 1, the polarizing plate 8 is arranged above the STN liquid crystal element 12 so that the transmission axis 8 a shown in FIG. 2 is + 10 ° with respect to the horizontal axis H, and between the STN liquid crystal element 12 and the polarizing plate 8. Further, the phase difference plate 13 having a phase difference value of 550 nm is arranged so that the slow axis 13a shown in FIG.
[0025]
  Further, the circularly polarizing phase difference plate 9 is arranged below the STN liquid crystal element 12 so that the slow axis 9a shown in FIG.
  A cholesteric liquid crystal polymer sheet 10 is disposed below the circularly polarized retardation plate 9, and black paper is disposed as the light absorbing member 11.
[0026]
  The STN liquid crystal element 12, the circularly polarized retardation plate 9, and the cholesteric liquid crystal polymer sheet 10 are bonded using an acrylic pressure-sensitive adhesive. The polarizing plate 8, the retardation plate 13, and the STN liquid crystal element 12 are also bonded using an acrylic adhesive.
  Further, the light diffusion sheet 15 arranged as a light diffusion layer outside the polarizing plate 8 prevents reflection on the surface, and at the same time, diffuses the selectively scattered reflected light and makes it easy to see the display through the ground glass. It has improved.
[0027]
  In order to improve the viewing angle characteristics, the phase difference plate 13 has a refractive index nx in the slow axis direction, a refractive index ny in the Y axis direction, and a refractive index nz in the thickness direction so that nx> nz> ny 2 An axial retardation plate was used. Of course, there is no problem even with a uniaxial retardation plate.
[0028]
  The cholesteric liquid crystal polymer sheet 10 is a triacetyl cellulose (TAC) film with an alignment treatment applied to a base film having a thickness of 80 μm, a cholesteric liquid crystal polymer is applied thereon, and a twist pitch P = 0.37 μm at a high temperature showing a liquid crystal phase. Then, the sheet is adjusted to have a planar orientation parallel to the base film, and then cooled to the glass transition temperature or lower to be solidified.
  Therefore, the twist central axis is perpendicular to the base film. It should be noted that the cholesteric liquid crystal polymer sheet 10 and the light absorbing member 11 are omitted from the plan view of FIG.
[0029]
  Next,This lcdThe color display function by the display device will be described with reference to FIGS.
  FIG.This lcdIt is a perspective view for demonstrating the color development principle in a display apparatus.
[0030]
  In this liquid crystal display device, in the state where no voltage is applied, linearly polarized light in the direction of the transmission axis 8a incident from the polarizing plate 8 becomes an elliptically polarized state in a state where it is transmitted through the STN liquid crystal element 12 without the retardation plate 13, Even if it passes through the circularly polarized light retardation plate 9, it cannot be made circularly polarized light, and the display becomes insufficient.
[0031]
  However, since the retardation plate 13 is disposed between the polarizing plate 8 and the STN liquid crystal element 12, the linearly polarized light incident on the retardation plate 13 from the polarizing plate 8 is in an elliptically polarized state.
  The elliptically polarized light is corrected while being transmitted through the STN liquid crystal element 12, is substantially linearly polarized light, and is emitted from a position rotated about 70 ° with respect to the transmission axis 8 a of the polarizing plate 8.
[0032]
  The slow axis 9a shown in FIG. 2 of the circular polarization phase difference plate 9 is arranged at + 35 ° with respect to the horizontal axis, and is 45 ° counterclockwise with respect to the slow axis 9a of the circular polarization phase difference plate 9. Since linearly polarized light is incident, it becomes counterclockwise left circularly polarized light as shown in the “ON state” on the right side of FIG. Since this is the same as the twist direction 10a of the cholesteric liquid crystal polymer sheet 10, light having a scattering bandwidth Δλ is reflected by selective scattering around the scattering center wavelength λc, and transmitted light other than the scattering bandwidth Δλ is absorbed. By absorbing the light into the member 11, a bright reflected color can be obtained.
[0033]
  When the refractive index of the cholesteric liquid crystal polymer sheet 10 is defined as n and the twist pitch of the cholesteric liquid crystal polymer is defined as P, the scattering center wavelength λc = n × P.
  In the first embodiment, since a left-twisted cholesteric liquid crystal polymer with n = 1.65 and P = 0.37 μm is used, the scattering center wavelength λc = 0.61 μm, and a gold-colored reflection color is exhibited in a metallic tone. .
[0034]
  Next, when a voltage is applied between the first electrode 3 and the second electrode 4, the molecules of the nematic liquid crystal 6 rise, the birefringence of the STN liquid crystal element 12 changes, and the emitted linearly polarized light is about 90 °. Rotates to -10 ° with respect to the horizontal axis.
[0035]
  Accordingly, as shown in the “OFF state” on the left side of FIG. 3, the linearly polarized light transmitted through the STN liquid crystal element 12 is incident at 45 ° clockwise with respect to the slow axis 9 a of the circular polarization phase difference plate 9. Since it becomes right circularly polarized light and is opposite to the twist direction 10 a of the cholesteric liquid crystal polymer sheet 10, selective scattering does not occur, and all incident right circularly polarized light passes through the cholesteric liquid crystal polymer sheet 10 and is absorbed by the light absorbing member 11. Is displayed in black.
[0036]
  In FIG.This lcdThe relationship between the wavelength of incident light and the transmittance in a display device is shown. A solid curve 52 indicates the transmittance when black is displayed in a voltage applied state, and a broken line curve 53 indicates the transmittance during selective scattering when no voltage is applied.
  When no voltage is applied, as shown by the curve 53, the left circularly polarized light having a scattering band width in the range of 0.56 μm to 0.67 μm is reflected around the scattering center wavelength λc = 0.61 μm. It can be seen that light of wavelengths other than is transmitted as it is.
[0037]
  Therefore, when the transmitted light is absorbed by the light absorbing member 11 and the return to the surface is suppressed, bright gold display is possible with the reflected light by selective scattering.
  In the voltage application state, as shown by the curve 52, almost all the light transmitted through the polarizing plate 8 is transmitted through the STN liquid crystal element 12 and the cholesteric liquid crystal polymer sheet 10. Accordingly, all light is absorbed by the light absorbing member 11 and black display is obtained.
[0038]
  Further, by using the STN liquid crystal element 12 as the liquid crystal element, the deformation of the nematic liquid crystal 6 molecules with respect to the applied voltage becomes steep, and the steepness of the optical characteristics is improved. Therefore, the viewing angle characteristics are improved, and the number of scanning lines can be increased to 100 to 400 even with simple matrix driving, and a large liquid crystal display device and a high density liquid crystal display device can be provided. become.
[0039]
  Also thisLiquid crystal displayThen, as shown in FIG. 1, since a light diffusion sheet 15 is provided outside the polarizing plate 8 as a light diffusion layer, the metallic color is scattered by the diffusion sheet 15, so that a mirror-like display is provided. As a result, the color tone becomes softer than that of frosted glass, and the viewing angle characteristics are improved.
[0040]
  Also,This exampleIn this example, a light diffusion sheet 15 in which a material in which an acrylic bead is mixed in a polycarbonate film is applied as a light diffusion layer is used, but the surface of the base film is embossed or -You may use what dispersed the light-diffusion particle | grains in the film.
  As a scattering degree of the light diffusion sheet 15, a haze value of 30 to 90 is preferable, and a total light transmittance of 80 to 90% is relatively high.
[0041]
  As described above, the polarizing plate 8, the retardation plate 13, the STN liquid crystal element 12, the circularly polarizing retardation plate 9, the cholesteric liquid crystal polymer sheet 10, and the light absorbing member 11 have several hundred scanning lines. A liquid crystal display device with a high-density display, a high-contrast display of bright reflection color and black, and a monochrome display with good viewing angle characteristics can be obtained.
[0042]
  [This liquid crystal display device(Deformation of)
  Liquid crystal display device described aboveIn this case, a cholesteric liquid crystal polymer having a pitch P = 0.37 μm is used to form a liquid crystal display device of gold and black, but by changing the pitch P, the color tone of reflected light can be arbitrarily changed. For example, when the liquid crystal pitch P is 0.3 μm (scattering center wavelength λc = 0.49 μm), the blue and black display liquid crystal display devices are used. When P = 0.32 μm (λc = 0.53 μm), the green and black display liquid crystals are used. A display device was obtained.
[0043]
  Also voltageThe color display is applied when no voltage is applied, and the black image is displayed when the voltage is applied. However, when the transmission axis 8a of the polarizing plate 8 is rotated by 90 ° and arranged in the same direction as the lower liquid crystal molecule alignment direction 12a shown in FIG. It is also possible to display black in the applied state and color display in the applied voltage state.
  Alternatively, even when the slow axis 9a of the circularly polarized retardation plate 9 is rotated by 90 °, black display can be achieved when no voltage is applied, and color display can be achieved when a voltage is applied.
[0044]
  MoreAnd STNAlthough a 240 ° twisted STN liquid crystal element is used as the liquid crystal element 12, the same effect can be obtained by using any STN liquid crystal element having a twist angle of 180 ° to 270 °.
[0045]
  STNIn order to return the elliptical polarization state of the liquid crystal element 12 to linearly polarized light, one retardation plate 13 is used. However, when a plurality of retardation plates are used, it returns to more complete linearly polarized light, resulting in better black display and color. -A display is obtained.
  A plurality of retardation plates may be arranged on one side of the STN liquid crystal element 12 or may be arranged on both sides of the STN liquid crystal element 12.
[0046]
  Liquid crystal display device described aboveThen, in order to return the elliptical polarization state of the STN liquid crystal element 12 to linearly polarized light, the phase difference plate 13 is used. However, if a twisted phase difference plate is used instead of the phase difference plate 13, it returns to more complete linearly polarized light, Further, good black display and color display can be obtained. In this case, the twist angle of the twisted phase difference plate is preferably equal to or smaller than the twist angle of the STN liquid crystal element 12 by 10 ° to 30 °, and the twist direction is opposite to the twist angle of the STN liquid crystal element 12.
[0047]
  When a twisted phase difference plate having a twisted phase difference plate with a twist of 220 ° clockwise and Δnd of 610 nm was arranged instead of the phase difference plate 13 in FIG. 1, better black display and color display were obtained.
[0048]
  Also polarizing plateAlthough the visibility is improved by scattering the metallic color by providing the diffusion sheet 15 outside 8, there is no problem as a display device even though the diffusion sheet 15 is not provided.
[0049]
  The same effect can be obtained by applying a light diffusion layer in which silica particles are mixed in an adhesive material to the surface of the base film of the polarizing plate 8 instead of the light diffusion sheet 15. In this light diffusion layer, particles such as acrylic beads and calcium powder may be dispersed in the adhesive, or a light diffusion sheet may be attached. Alternatively, the surface of the base film may be embossed.
[0050]
  As the liquid crystal element, a TN (twisted nematic) liquid crystal element with a twist of about 90 ° may be used instead of the STN liquid crystal element 12, and the visibility is improved by the light diffusion sheet and the scattering layer provided on the surface of the polarizing plate. It is the same that can be improved.
[0051]
  further,Liquid crystal display device described aboveThen, although the black paper was used as the light absorption member 11, it is possible to perform a liquid crystal display, without reducing the power generation efficiency of the solar cell by using the solar cell whose surface is black.
  In FIG.Amorphous typeThe power generation efficiency of the (amorphous) solar cell is shown by a curve 51. There is a peak in power generation efficiency near a wavelength of 0.55 μm, but power is generated in the entire visible light range.
[0052]
  Therefore,Mentioned aboveEven if the liquid crystal display device is arranged on the solar cell except for the light absorbing member 11, in the voltage applied state, as shown by a curve 52 in FIG. It shows sufficient power generation efficiency.
  In addition, when no voltage is applied, light having a wavelength of 0.56 μm or more is reflected and does not reach the solar cell. By removing, it is possible to suppress a decrease in power generation efficiency.
[0053]
  [No.1Embodiment: FIGS. 6 to 9]
  Next, a liquid crystal display device according to the present invention will be described.1The embodiment will be described.
  FIG. 6 is a schematic cross-sectional view for explaining the configuration of the liquid crystal display device, and FIG. 7 is a plan view for explaining the arrangement relationship of the components. In addition, in these figures, it mentioned above.LCD table Indicating device1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0054]
  This first1The liquid crystal display device of this embodiment uses a plurality of cholesteric liquid crystal polymer sheets, uses a transflective light absorbing member as a light absorbing member, includes a backlight for illumination, and TN liquid crystal as a liquid crystal element Using the elementMentioned aboveDifferent from the liquid crystal display device.
[0055]
  The liquid crystal display device shown in FIG. 6 includes a first substrate 1 made of a glass plate having a thickness of 0.7 mm on which a first electrode 3 made of ITO is formed, and a second electrode 4 made of ITO. The second substrate 2 made of a glass plate having a thickness of 0.7 mm is bonded to each other by a sealing material 5, and a nematic liquid crystal 6 having 90 ° twist orientation is sandwiched between the pair of substrates 1 and 2. The TN liquid crystal element 7 is used.
[0056]
  An alignment film (not shown) is formed on the surfaces of the first electrode 3 and the second electrode 4, and the first substrate 1 is rubbed in a 45 ° downward direction in FIG. The liquid crystal molecule alignment direction 7a is −45 ° with respect to the horizontal axis H, and the second substrate 2 is rubbed in the direction of 45 ° rising to the right, so that the upper liquid crystal molecule alignment direction 7b is +45 with respect to the horizontal axis H. TN, and a TN liquid crystal element 7 having a twist orientation of 90 ° counterclockwise is formed.
[0057]
  The nematic liquid crystal 6 to be used has a birefringence difference Δn of 0.15, and a cell gap d which is a gap between the first substrate 1 and the second substrate 2 is 8 μm.
  Therefore, the Δnd value of the liquid crystal element represented by the product of the birefringence difference Δn of the nematic liquid crystal 6 and the cell gap d is 1200 nm. When this Δnd value is smaller than 500 nm, the optical rotation ability of light is lowered, which is not preferable. The Δnd value is preferably 800 nm or more.
[0058]
  The transmission axis 8a of the polarizing plate 8 shown in FIG. 7 is arranged at 45 ° to the right in the same direction as the lower liquid crystal molecule alignment direction 7a of the TN liquid crystal element 7, and the slow axis 9a of the circularly polarizing plate 9 is arranged horizontally. ing.
  Then, as shown in FIG. 6, the first cholesteric liquid crystal polymer sheet 10 is arranged on the outer side (lower side in FIG. 6) of the circularly polarizing retardation plate 9, and the second cholesteric liquid crystal polymer sheet 61 is further arranged on the outer side. It is arranged.
[0059]
  The TN liquid crystal element 7, the circularly polarizing plate 9, the first cholesteric liquid crystal polymer sheet 10, and the second cholesteric liquid crystal polymer sheet 61 are bonded using an acrylic pressure-sensitive adhesive.
[0060]
  A black polyethylene sheet is disposed as the transflective light absorbing member 62 on the outer side (lower side in FIG. 6) of the second cholesteric liquid crystal polymer sheet 61. The transflective light absorbing member 62 is black, but exhibits a transmittance of 10 to 30%.
  Further, a backlight 63 made of an electroluminescence (EL) light emitter is provided outside the transflective light absorbing member 62. Therefore, by turning on the backlight 63, the liquid crystal display device can be used even at night.
[0061]
  The polarizing plate 8 is bonded to the upper surface of the TN liquid crystal element 7 with an acrylic adhesive. A light diffusing layer 14 is formed on the surface of the polarizing plate 8 to prevent reflection of the surface, and at the same time, diffuses the selectively scattered mirror-like reflected light so that the display is easy to see through the ground glass. Improve.
[0062]
  The first cholesteric liquid crystal polymer sheet 10 is the same as that used in the first embodiment and has a left-handed twist with a refractive index n = 1.65 and a twist pitch P = 0.37 μm.
  Therefore, with the scattering center wavelength λc = 0.61 μm, the first cholesteric liquid crystal polymer sheet 10 alone exhibits a gold reflection color.
[0063]
  The second cholesteric liquid crystal polymer sheet 61 has a refractive index n = 1.65 and P = 0.32 μm.
  Therefore, the scattering center wavelength λc = 0.53 μm, and the second cholesteric liquid crystal polymer sheet 61 alone exhibits a green reflected color.
  Note that the first cholesteric liquid crystal polymer sheet 10, the second cholesteric liquid crystal polymer sheet 61, the transflective light absorbing member 62, and the backlight 63 do not affect the display characteristics even if they are arranged at any angle. Illustration is omitted in the plan view of FIG.
[0064]
  Then this second1The color display function of the liquid crystal display device according to the embodiment will be described with reference to FIGS.
  Figure 8 shows this1It is a perspective view for demonstrating the color development principle in the liquid crystal display device of embodiment.
[0065]
  In this liquid crystal display device, when no voltage is applied, the linearly polarized light in the direction of the transmission axis 8 a shown in FIG. 7 incident from the polarizing plate 8 enters the TN liquid crystal element 7 from the lower liquid crystal molecular alignment direction 7 a of the TN liquid crystal element 7. Incident light, rotated 90 ° by the TN liquid crystal element 7, and emitted from the upper liquid crystal molecule alignment direction 7b.
[0066]
  Accordingly, since the light is incident at 45 ° counterclockwise with respect to the circular polarization phase difference plate 9, left circular polarization is obtained as shown in the “ON state” on the right side of FIG. Since this is the same as the twist direction 10a of the first cholesteric liquid crystal polymer sheet 10, light having a scattering bandwidth Δλ is reflected by selective scattering around the scattering center wavelength λc = 0.61 μm.
[0067]
  Further, the left circularly polarized light other than the scattering band width Δλ transmitted through the first cholesteric liquid crystal polymer sheet 10 is the second cholesteric liquid crystal polymer sheet 61 having a scattering band width Δλ centered on the scattering center wavelength λc = 0.53 μm. Reflects light.
  The light transmitted through the second cholesteric liquid crystal polymer sheet 61 is absorbed by the semi-transmissive light absorbing member 62, whereby a vivid metallic whitish gold reflection color can be obtained.
[0068]
  Next, when a voltage is applied between the first electrode 3 and the second electrode 4, the molecules of the nematic liquid crystal 6 rise, the optical rotation disappears,In the lower liquid crystal molecular alignment direction 7aThe incident linearly polarized light passes through the TN liquid crystal element 7 in the same direction.
  Accordingly, the linearly polarized light transmitted through the TN liquid crystal element 7 is incident at 45 ° clockwise with respect to the slow axis 9a of the circularly polarizing plate 9, and as shown in the “OFF state” on the left side of FIG. Right circularly polarized light.
[0069]
  Since the first cholesteric liquid crystal polymer sheet 10 and the second cholesteric liquid crystal polymer sheet 61 are left-twisted, selective scattering does not occur, and all the incident right circularly polarized light is the first cholesteric liquid crystal polymer sheet 10. And transmitted through the second cholesteric liquid crystal polymer sheet 61 and absorbed by the semi-transmissive light absorbing member 62, and a black display is obtained.
[0070]
  This number is shown in FIG.1The relationship between the wavelength of incident light and the transmittance in the liquid crystal display device of the embodiment is shown. A solid curve 54 indicates the transmittance in the voltage application state, and a broken line curve 55 indicates the transmittance in the selective scattering state with no voltage applied.
  As shown by a curve 55 in the state where no voltage is applied, it can be seen that the left circularly polarized light having a wavelength in the range of 0.49 μm to 0.67 μm is reflected and light of other wavelengths is transmitted as it is. Therefore, when the transmitted light is absorbed by the semi-transmitted light absorbing member 62 and the return to the surface is suppressed, a vivid metallic whitish gold display is possible by the reflected light by selective scattering.
[0071]
  On the other hand, as shown by the curve 54 in the voltage application state, almost all of the light transmitted through the polarizing plate 8 is in contact with the TN liquid crystal element 7.FirstIt passes through the cholesteric liquid crystal polymer sheet 10 and the second cholesteric liquid crystal polymer sheet 61.
  Therefore, all the light is absorbed by the semi-transmissive light absorbing member 62 and a black display is obtained, and a high contrast display is possible.
[0072]
  Further, when the backlight 63 shown in FIG. 6 is turned on in order to confirm the display at night, the light of the backlight 63 is transmitted through the semi-transmissive light absorbing member 62 and further the voltage that has been displayed in black. The applied state portion is transmitted. The color display portion to which no voltage is applied does not transmit the light of the backlight 63.
[0073]
  When a blue light-emitting EL element is used as the backlight 63, a liquid crystal display device that displayed black characters on a whitish golden background during the daytime turns into a bright blue display on a dark background when the backlight 63 is turned on at night. The light / dark relationship is reversed, but recognition at night is possible.
[0074]
  Further, in this embodiment, since the light diffusion layer 14 is provided outside the polarizing plate 8, the mirror-like display is soft like that through the ground glass by diffusing the metallic color with the light diffusion layer 14. The color tone is improved, and the viewing angle characteristics are improved, so that the liquid crystal display device can be easily viewed.
[0075]
  As described above, the polarizing plate 8, the TN liquid crystal element 7, the circular polarization phase difference plate 9, the first cholesteric liquid crystal polymer sheet 10 and the second cholesteric liquid crystal polymer sheet 61, the transflective light absorbing member 62, and the backlight 63. Therefore, by configuring the liquid crystal display device, it is possible to arbitrarily adjust the color tone, and a bright reflected color can be obtained in a bright place.
  In a dark place, the display is reversed by turning on the backlight, but a single color display with good visibility can be obtained.
[0076]
  [No.1Modification of Embodiment of]
  Mentioned aboveFirst1In the embodiment, two cholesteric liquid crystal polymer sheets having different scattering center wavelengths λc are used in an overlapping manner, but three or more cholesteric liquid crystal polymer sheets having different scattering center wavelengths λc may be used in an overlapping manner.
[0077]
  For example, cholesteric liquid crystal polymer pitch P = 0.3 μm (scattering center wavelength λc = 0.49 μm), P = 0.32 μm (λc = 0.53 μm), P = 0.37 μm (λc = 0.62 μm). When a plurality of liquid crystal polymer sheets are used in an overlapping manner, a substantially white reflected color is obtained, and when a black material is used as a light absorbing member, a black background white display or a white background black display reflective liquid crystal display device Is obtained.
[0078]
  When an amorphous solar cell was used as a light absorbing member of a liquid crystal display device using three cholesteric liquid crystal polymer sheets stacked on top of each other, and the background was black and the display portion was white, good power generation efficiency was obtained.
[0079]
  HalfAs the transmitted light absorbing member 62, black paper or black plastic sheet is used. However, by using a sheet of dark color such as dark blue, brown, or red, the background color or character color other than black is used. It is also possible to change to a color.
[0080]
  [No.2Embodiment: FIGS. 10 to 13]
  Next, a liquid crystal display device according to the present invention will be described.2The embodiment will be described.
  FIG. 10 is a schematic cross-sectional view for explaining the configuration of the liquid crystal display device, and FIG. 11 is a plan view for explaining the arrangement relationship of the components. In these drawings, the same parts as those in FIG. 1 or FIG. 6 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0081]
  This first2In the liquid crystal display device of the embodiment, the twist direction of the second cholesteric liquid crystal polymer sheet is right-handed, the disposition angle of the polarizing plate 8 is different, and a light absorbing member similar to that of the first embodiment is provided, and the back Except for the fact that no light is provided,1This is the same configuration as the liquid crystal display device of the embodiment.
[0082]
  As shown in FIG.1The polarizing plate 8 is provided on the outer side (upper side in FIG. 10) of the same TN liquid crystal element 7 as in the above embodiment, but the transmission axis 8a shown in FIG. 11 is the same as the upper liquid crystal molecular alignment direction 7b of the TN liquid crystal element 7. It is arranged so as to be 45 ° to the right.
[0083]
  Further, a circularly polarizing phase difference plate 9 is arranged below the TN liquid crystal element 7 shown in FIG. 10, and a slow axis 9a shown in FIG. Further, a first cholesteric liquid crystal polymer sheet 10 and a second cholesteric liquid crystal polymer sheet 18 are disposed below the circularly polarizing plate 9, and further below the second cholesteric liquid crystal polymer sheet 18. Black paper is disposed as the light absorbing member 11.
[0084]
  The TN liquid crystal element 7, the circularly polarizing retardation plate 9, and the first and second cholesteric liquid crystal polymer sheets 10 and 18 are bonded using an acrylic adhesive.
  The polarizing plate 8 and the TN liquid crystal element 7 are also bonded using an acrylic pressure-sensitive adhesive. A diffusion layer 14 is formed on the surface of the polarizing plate 8 to prevent reflection of the surface, and at the same time, diffused reflected light that has been selectively scattered is passed through ground glass, thereby improving the visibility of display.
[0085]
  The first cholesteric liquid crystal polymer sheet 10 is made of triacetyl cellulose.
(TAC) A base film having a thickness of 80 μm with a TAC film is subjected to alignment treatment, and a left-handed cholesteric liquid crystal polymer is applied thereon, and is parallel to the base film with a twist pitch P = 0.30 μm at a high temperature showing a liquid crystal phase. The sheet is adjusted to have a planar orientation and then cooled to a glass transition temperature or lower to be solidified.
  Therefore, the twisted central axis is perpendicular to the base film, and shows blue as the reflection color.
[0086]
  The second cholesteric liquid crystal polymer sheet 18 is composed of triacetyl cellulose.
A (TAC) film is applied to a base film having a thickness of 80 μm, and a right-twisted cholesteric liquid crystal polymer is applied thereon, and at a high temperature showing a liquid crystal phase, the twist pitch P = 0.37 μm and parallel to the base film The sheet is adjusted to have a planar orientation and then cooled to a glass transition temperature or lower to be solidified. Therefore, the reflection color is gold.
[0087]
  The first cholesteric liquid crystal polymer sheet 10, the second cholesteric liquid crystal polymer sheet 18, and the light absorbing member 11 do not affect the display characteristics even if they are arranged at any angle. Is omitted.
[0088]
  Then this second2The color display function of the liquid crystal display device according to the embodiment will be described with reference to FIGS.
  FIG.2It is a perspective view for demonstrating the color development principle in the liquid crystal display device of embodiment.
[0089]
  In this liquid crystal display device, in the off state where no voltage is applied, the linearly polarized light in the direction of the transmission axis 8 a shown in FIG. 11 incident from the polarizing plate 8 is transmitted from the upper liquid crystal molecular alignment direction 7 b of the TN liquid crystal element 7. , Rotated by 90 ° by the TN liquid crystal element 7 and emitted from the lower liquid crystal molecule alignment direction 7a.
[0090]
  Accordingly, since the light is incident clockwise 45 ° with respect to the circularly polarized light retardation plate 9, the light is clockwise clockwise circularly polarized light as shown in the “OFF state” on the left side of FIG. Since the twist direction 10a of the first cholesteric liquid crystal polymer sheet 10 is left-handed, selective scattering does not occur, and all incident right circularly polarized light is transmitted through the first cholesteric liquid crystal polymer sheet 10, and the second cholesteric liquid crystal Incident on the polymer sheet 18.
[0091]
  Since the second cholesteric liquid crystal polymer sheet 18 is right-twisted and coincides with the rotational direction of the circularly polarized light of the incident light, light having a scattering bandwidth Δλ is reflected by selective scattering around the scattering center wavelength λc, Since the light other than the scattering band width Δλ is transmitted, the light absorbing member 11 absorbs the transmitted light, so that a bright background color can be obtained.
[0092]
  Here, when the refractive index of the cholesteric liquid crystal polymer is defined as n and the twist pitch is defined as P, the scattering center wavelength λc = n × P.
  In the third embodiment, since the right-twisted cholesteric liquid crystal polymer of n = 1.65 and P = 0.37 μm is used as the second cholesteric liquid crystal polymer sheet 18, the scattering center wavelength λc = 0.61 μm. It exhibits a metallic golden reflection color.
[0093]
  Next, when a voltage is applied between the first electrode 3 and the second electrode 4, the molecules of the nematic liquid crystal 6 rise, the optical rotation disappears, and the linearly polarized light incident from the upper liquid crystal molecule direction 7b remains as it is. It passes through the TN liquid crystal element 7 in the direction.
[0094]
  Accordingly, the linearly polarized light transmitted through the TN liquid crystal element 7 is incident at 45 ° counterclockwise with respect to the slow axis 9a of the circular polarization phase difference plate 9 shown in FIG. 11, so that the “ON state” on the right side of FIG. As shown in FIG. Since this is the same direction as the twist direction 10a of the first cholesteric liquid crystal polymer sheet 10, light having a scattering bandwidth Δλ is reflected by selective scattering around the scattering center wavelength λc, and color display is performed.
  The left circularly polarized light other than the scattering band width Δλ passes through the second cholesteric liquid crystal polymer sheet 18 whose twist direction 18 a is right twist, and is absorbed by the light absorbing member 11.
[0095]
  As the first cholesteric liquid crystal polymer sheet 10, n = 1.65, P =
Since a cholesteric liquid crystal polymer having a left twist of 0.30 μm is used, the scattering center wavelength λc = 0.49 μm, and a metallic blue reflection color is exhibited.
[0096]
  In FIG.2The relationship between the wavelength of the incident light and the transmittance | permeability by the liquid crystal display device of embodiment of this is shown. A dotted line curve 71 indicates the transmittance in the off state where no voltage is applied, and a solid line curve 72 indicates the transmittance in the on state where the voltage is applied.
[0097]
  When no voltage is applied, as shown by a curve 71, the scattering center wavelength λc = 0.61.
Right-handed circularly polarized light having a scattering bandwidth in the range of 0.56 μm to 0.67 μm is reflected around μm, and light having a wavelength other than the scattering bandwidth is transmitted as it is.
  Therefore, when the transmitted light is absorbed by the light absorbing member 11 and the return to the surface is suppressed, a bright golden background is displayed by the reflected light by selective scattering.
[0098]
  On the other hand, in the voltage application state, as shown by a curve 72, the light transmitted through the polarizing plate 8 is 0.44 μm to 0 centered on the scattering center wavelength λc = 0.49 μm by the first cholesteric liquid crystal polymer sheet 10. The left circularly polarized light having a wavelength of the scattering bandwidth in the range of .54 μm is reflected, and light having a wavelength other than the scattering bandwidth passes through the second cholesteric liquid crystal polymer sheet 18 as it is.
  Therefore, when the transmitted light is absorbed by the light absorbing member 11 and the return to the surface is suppressed, a bright metallic blue display is obtained by reflected light by selective scattering.
[0099]
  In this embodiment, since the light diffusing layer 14 is provided outside the polarizing plate 8, the metallic display becomes a soft color tone through the ground glass by scattering the mirror-like color in the light diffusing layer. Furthermore, the viewing angle characteristics are improved, and the liquid crystal display device is easy to see.
[0100]
  This first2In the embodiment, the light diffusion layer 14 in which silica particles are mixed in the adhesive is applied to the surface of the base film of the polarizing plate 8. The light diffusion layer 14 is formed by using particles such as acrylic beads and calcium powder as the adhesive. You may disperse | distribute and may stick a light-diffusion sheet. Or you may emboss the surface of a base film.
[0101]
  As described above, the liquid crystal is formed by one polarizing plate 8, the TN liquid crystal element 7, the circularly polarized phase difference plate 9, the first cholesteric liquid crystal polymer sheet 10 and the second cholesteric liquid crystal polymer sheet 18, and the light absorbing member 11. By configuring the display device, a multi-color liquid crystal display device capable of obtaining a color display on a vivid color background can be obtained.
[0102]
  [No.2Modification of Embodiment of]
  This first2In the embodiment, a blue display liquid crystal display device is configured using a first cholesteric liquid crystal polymer 10 having a pitch P = 0.30 μm and a second cholesteric liquid crystal polymer 18 having a pitch P = 0.37 μm. However, the color tone can be arbitrarily changed by changing the pitch P of the cholesteric liquid crystal polymer.
[0103]
  For example, the pitch P = 0.37 μm of the first cholesteric liquid crystal polymer sheet 10 (scattering center wavelength λc = 0.62 μm), and the pitch P = 0.32 μm of the second cholesteric liquid crystal polymer sheet 18 (scattering center wavelength = 0. 53 μm), a liquid crystal display device with a golden display on a green background can be obtained.
[0104]
  This second2In the embodiment, the gold color by the second cholesteric liquid crystal polymer sheet 18 is displayed in a blue state by the first cholesteric liquid crystal polymer sheet 10 in the voltage applied state, but the transmission axis 8a of the polarizing plate 8 is 90. When rotated in the same direction as the lower liquid crystal molecule alignment direction 7a, a blue background can be obtained when no voltage is applied, and a gold display can be obtained when a voltage is applied.
  Alternatively, even if the slow axis 9a of the circularly polarized light retardation plate 9 is rotated by 90 °, a blue background can be displayed when no voltage is applied and a golden display can be achieved when a voltage is applied.
[0105]
  This second2In this embodiment, black paper is used as the light absorbing member 11, but as in the case of each of the above-described embodiments, by using a solar cell having a black surface, the power generation efficiency of the solar cell is not reduced. Liquid crystal display can be performed.
[0106]
  [No.3Embodiment: FIGS. 14 to 16]
  Next, a liquid crystal display device according to the present invention will be described.3The embodiment will be described.
  FIG. 14 is a schematic cross-sectional view for explaining the configuration of the liquid crystal display device, and FIG. 15 is a plan view showing the arrangement relationship of the components. In these drawings, the same parts as those in FIGS. 1, 6, and 10 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
[0107]
  This first3The liquid crystal display device of the embodiment uses the STN liquid crystal element similar to that of the first embodiment as a liquid crystal element and also uses a retardation plate, and forms a light diffusing layer with a light diffusing sheet. The use of the phase difference plate 21 and the use of the left-twisted one as the second cholesteric liquid crystal polymer sheet2Different from the embodiment. Other configurations2This is the same as the embodiment.
[0108]
  The STN liquid crystal element 12 of the liquid crystal display device according to the third embodiment has the same configuration as the STN liquid crystal element 12 of the first embodiment described with reference to FIG.
  The polarizing plate 8 is arranged outside the STN liquid crystal element 12 (upper side in FIG. 14), and the transmission axis 8a shown in FIG. 15 is arranged at + 10 ° with respect to the horizontal axis H. The STN liquid crystal element 12 and the polarizing plate 8 are arranged. The phase difference plate 13 having a phase difference value of 550 nm is arranged so that the slow axis 13a shown in FIG.
[0109]
  Then, on the outer side (lower side in FIG. 14) of the STN liquid crystal element 12, the circularly polarizing phase difference plate 9 is arranged so that the slow axis 9a shown in FIG. 15 is + 35 ° with respect to the horizontal axis.
  A first cholesteric liquid crystal polymer sheet 10 is disposed below the circularly polarizing plate 9, and a half-wave retardation plate 21, a second cholesteric liquid crystal polymer sheet 18, and a light absorbing member 11 are disposed below the first cholesteric liquid crystal polymer sheet 10. As black paper.
[0110]
  The STN liquid crystal element 12, the circularly polarized phase difference plate 9, the first cholesteric liquid crystal polymer sheet 10, the half-wave phase difference plate 21, and the second cholesteric liquid crystal polymer sheet 18 are bonded using an acrylic adhesive. Yes.
  The polarizing plate 8, the retardation plate 13, and the STN liquid crystal element 12 are also bonded using an acrylic adhesive. In addition, a diffusion sheet 15 is disposed outside the polarizing plate 8.
[0111]
  In order to improve the viewing angle characteristics, the phase difference plate 13 has a refractive index nx in the slow axis direction, a refractive index ny in the Y axis direction, and a refractive index nz in the thickness direction so that nx> nz> ny 2 An axial retardation plate is used. Of course, there is no problem even with a uniaxial retardation plate.
  The first cholesteric liquid crystal polymer sheet 10 is the same as that used in the first embodiment, and the twist direction is left-handed.
[0112]
  The second cholesteric liquid crystal polymer sheet 18 has the pitch P = 0.37 and is the same as that used in the third embodiment, but the twist direction 18a is left-handed and used in the third embodiment. The twist direction is opposite to that of the object.
  The first cholesteric liquid crystal polymer sheet 10 and the second cholesteric liquid crystal polymer sheet 18, the half-wave retardation plate 21, the light absorbing member 11, and the diffusion sheet 15 do not affect display characteristics regardless of the angle. Therefore, illustration is abbreviate | omitted in the top view of FIG.
[0113]
  Then this second3The color display function of the liquid crystal display device according to the embodiment will be described with reference to FIG.
  FIG. 16 shows this3It is a perspective view for demonstrating the color development principle in the liquid crystal display device of embodiment.
[0114]
  In this liquid crystal display device, in the off state in which no voltage is applied, linearly polarized light in the direction of the transmission axis 8a incident from the polarizing plate 8 becomes an elliptically polarized state in a state of being transmitted through the STN liquid crystal element 12 in the absence of the phase difference plate 13. Even if it passes through the circular polarization phase difference plate 9, it cannot be made circularly polarized light, and the display becomes insufficient.
[0115]
  However, since the retardation plate 13 is disposed between the polarizing plate 8 and the STN liquid crystal element 12, the linearly polarized light incident on the retardation plate 13 from the polarizing plate 8 is in an elliptically polarized state.
  The elliptically polarized light is corrected while being transmitted through the STN liquid crystal element 12, and is substantially linearly polarized light. The elliptically polarized light is rotated by about 70 ° with respect to the transmission axis 8a of the polarizing plate 8 and is emitted from the position of 80 ° rising to the right.
[0116]
  The slow axis 9a of the circular polarization phase difference plate 9 is arranged at + 35 ° with respect to the horizontal. Accordingly, since the linearly polarized light is incident at 45 ° counterclockwise with respect to the slow axis 9a of the circularly polarizing retardation plate 9, as shown in the “OFF state” on the right side of FIG. Become.
[0117]
  Since the twist direction 10a of the first cholesteric liquid crystal polymer sheet 10 is left-handed, light having a wavelength of the scattering band width Δλ is reflected by selective scattering around the scattering center wavelength λc, and has a wavelength other than the scattering band width Δλ. Light is transmitted. The transmitted light becomes right circularly polarized light by the half-wave retardation plate 21, passes through the second cholesteric liquid crystal polymer sheet 18, and is absorbed by the light absorbing member 11, so that a metallic blue reflected color with a vivid color is obtained. Can be obtained.
[0118]
  Next, when a voltage is applied between the first electrode 3 and the second electrode 4, the molecules of the nematic liquid crystal 6 rise, the birefringence of the STN liquid crystal element 12 changes, and the emitted linearly polarized light is about 90 °. Rotates to -10 ° to the horizontal.
[0119]
  Therefore, as shown in the “ON state” on the left side of FIG. 16, the linearly polarized light transmitted through the STN liquid crystal element 12 is incident at 45 ° clockwise with respect to the slow axis 9 a of the circular polarization phase difference plate 9. Since this becomes right circularly polarized light and is in the direction opposite to the twist direction 10a of the first cholesteric liquid crystal polymer sheet 10, no selective scattering occurs, and all the incident right circularly polarized light is transmitted through the cholesteric liquid crystal polymer sheet 10 and has a half wavelength. The phase difference plate 21 converts the light into left circularly polarized light.
[0120]
  Therefore, selective scattering occurs by the second cholesteric liquid crystal polymer sheet 18 whose twist direction 18a is twisted to the left, and when the transmitted light is absorbed by the light absorbing member 11, a golden display color is obtained.
[0121]
  Further, by using the STN liquid crystal element 12 as the liquid crystal element, the deformation of the nematic liquid crystal 6 molecules with respect to the applied voltage becomes steep, and the steepness of the optical characteristics is improved. Therefore, even with simple matrix driving, the number of scanning lines can be increased to 100 to 400, and a large-sized liquid crystal display device and a high-density liquid crystal display device can be provided.
[0122]
  This second3In this embodiment, since the light diffusion sheet 15 similar to that of the first embodiment is provided outside the polarizing plate 8, the mirror-like color is scattered by the light diffusion sheet 15 so that the mirror-like display passes through the ground glass. In addition, the viewing angle characteristics are improved and the liquid crystal display device is easy to see.
[0123]
  Thus, the polarizing plate 8, the retardation plate 13 and the STN liquid crystal element 12, the circularly polarized retardation plate 9, the first cholesteric liquid crystal polymer sheet 10, the half-wave retardation plate 21, and the second cholesteric liquid crystal polymer sheet 18. And the light absorbing member 11 make it possible to obtain a metallic color display on a vivid color background with a high-density display having hundreds of scanning lines, and a liquid crystal for multi-color display A display device is obtained.
[0124]
  [No.3Modification of Embodiment of]
  This first3In this embodiment, a 240 ° twisted STN liquid crystal element is used as the STN liquid crystal element 12, but the same effect can be obtained by using any STN liquid crystal element in the range of 180 ° to 270 ° twist.
[0125]
  This second3In the embodiment, one retardation plate is used to return the elliptical polarization state of the STN liquid crystal element to linearly polarized light, but by using a plurality of retardation plates, it can be returned to more complete linearly polarized light, A better color display can be obtained.
  In this case, a plurality of retardation plates may be arranged on one side of the STN liquid crystal element or on both sides of the STN liquid crystal element.
[0126]
  In addition, this second3In this embodiment, the phase difference plate is used to return the elliptical polarization state of the STN liquid crystal element to linear polarization. However, if a twisted phase difference plate is used instead of the phase difference plate, it can be returned to more complete linear polarization. And a better color display can be obtained.
[0127]
  In this case, the twist angle of the twisted phase difference plate is preferably equal to or smaller by 10 ° to 30 ° than the twist angle of the STN liquid crystal element, and the twist direction is opposite to the twist angle of the STN liquid crystal element. A twisted phase difference plate having a clockwise rotation of 220 ° and Δnd of 610 nm is replaced with the phase difference plate 13 of FIG.InsteadWhen arranged in the above, even better color display was obtained.
[0128]
  [No.4Embodiment: FIGS. 17 to 19]
  Next, a liquid crystal display device according to the present invention will be described.4The embodiment will be described.
  FIG. 17 is a schematic cross-sectional view for explaining the configuration of the liquid crystal display device, and FIG. 18 is a plan view for explaining the arrangement relationship of the components. In these drawings, the same parts as those in FIGS. 1, 6, 10, and 14 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0129]
  This first4In the liquid crystal display device according to the embodiment, the reflective polarizing plate 22 is used in place of the second cholesteric liquid crystal polymer sheet 18, and the transflective light absorbing member 62 is used as the light absorbing member, and the illumination backlight 63 is used. 10 except that it is different from the fourth embodiment.Third embodimentThe configuration is the same.
[0130]
  thisEmbodimentAs shown in FIG.2The same TN liquid crystal element 7 as in the above embodiment is used, the polarizing plate 8 is provided on the outer side (upper side in FIG. 17) of the second substrate 2, and the transmission axis 8a shown in FIG. It arrange | positions so that it may become +45 degrees same as the orientation direction 7b.
[0131]
  Then, the reflective polarizing plate 22 is arranged on the outer side of the first substrate 1 of the TN liquid crystal element 7 (lower side in FIG. 17) at the same −45 ° as the lower liquid crystal molecular alignment direction 7a (FIG. 18) of the TN liquid crystal element. On the lower side, the circularly polarizing phase difference plate 9 is arranged with the slow axis 9a vertical as shown in FIG.
[0132]
  Furthermore, a first cholesteric liquid crystal polymer sheet 10 having a twist direction 10a left-twisted is disposed below the circularly polarizing plate 9.
  The TN liquid crystal element 7, the reflective polarizing plate 22, the circularly polarizing phase difference plate 9, and the first cholesteric liquid crystal polymer sheet 10 are bonded using an acrylic pressure-sensitive adhesive.
[0133]
  A black polyethylene sheet is disposed as the semi-transmissive light absorbing member 62 on the lower side of the first cholesteric liquid crystal polymer sheet 10. The semi-transmissive light absorbing member 62 is black, but exhibits a transmittance of 20 to 30%.
  Further, a backlight 63 made of an EL light emitter is provided outside the translucent light absorbing member 62. By turning on the backlight 63, it can be used as a liquid crystal display device even at night.
[0134]
  The polarizing plate 8 is bonded to the TN liquid crystal element 7 using an acrylic pressure-sensitive adhesive.
  Unlike the ordinary absorption-type polarizing plate, the reflective polarizing plate 22 transmits light in the direction of the transmission axis 22a, but has a function of reflecting light in a direction shifted by 90 ° from the transmission axis 22a.
  In this embodiment, a product name D-BEF manufactured by Sumitomo 3M Co. is used.
[0135]
  The first cholesteric liquid crystal polymer sheet 10 is the same as that used in the first embodiment, and has a refractive index n = 1.65 and a left twist with a twist pitch P = 0.37 μm.
  Accordingly, at the scattering center wavelength λc = 0.61 μm, the first cholesteric liquid crystal polymer sheet 10 exhibits a gold reflection color.
[0136]
  Note that the first cholesteric liquid crystal polymer sheet 10, the semi-transmissive light absorbing member 62, and the backlight 63 do not affect the display characteristics even if they are arranged at any angle. Therefore, the illustration is omitted in the plan view of FIG. ing.
[0137]
  Then this second4The color display function of the liquid crystal display device according to the embodiment will be described with reference to FIG.
  FIG.4It is a perspective view for demonstrating the color development principle in the liquid crystal display device of embodiment.
[0138]
  In this liquid crystal display device, in the off state where no voltage is applied, the linearly polarized light in the direction of the transmission axis 8a incident from the polarizing plate 8 is incident on the TN liquid crystal element 7 from the upper liquid crystal molecule alignment direction 7b of the TN liquid crystal element 7, and TN The liquid crystal element 7 is rotated by 90 ° and emitted from the lower liquid crystal molecule alignment direction 7a.
[0139]
  The transmission axis 22a of the reflective polarizing plate 22 is the lower liquid crystal molecule alignment direction of the TN liquid crystal element 7.
Since it is arranged in parallel with 7a, the linearly polarized light passes through the reflective polarizing plate 22 as it is.
  The transmitted linearly polarized light is incident at 45 ° counterclockwise with respect to the circular polarization phase difference plate 9, and thus becomes left circularly polarized light as shown in the “OFF state” on the right side of FIG.
[0140]
  Since this is the same direction as the twist direction 10a of the first cholesteric liquid crystal polymer sheet 10, light having a wavelength of the scattering bandwidth Δλ is reflected by selective scattering around the scattering center wavelength λc = 0.49 μm. Light having a wavelength other than the bandwidth Δλ is transmitted through the first cholesteric liquid crystal polymer sheet 10.
  By absorbing the transmitted light by the semi-transmissive light absorbing member 62, a bright metallic blue reflection color can be obtained.
[0141]
  Next, when a voltage is applied between the first electrode 3 and the second electrode 4, the molecules of the nematic liquid crystal 6 rise, the optical rotation disappears, and the linearly polarized light incident from the upper liquid crystal molecule alignment direction 7b remains as it is. It passes through the TN liquid crystal element 7 in the direction of.
  Accordingly, the linearly polarized light transmitted through the TN liquid crystal element 7 is incident on the reflective polarizing plate 22 from a direction perpendicular to the transmission axis 22a. Therefore, as shown in the “ON state” on the left side of FIG. Reflects to a silver metallic display.
[0142]
  In order to check the display at night, when the backlight 63 shown in FIG. 17 is turned on, the light of the backlight 63 is transmitted through the semi-transmissive light absorbing member 62 and further applied with no voltage applied to the blue display. It penetrates the state part.
  The light of the backlight 63 is not transmitted through the silver metallic display portion in the voltage application state. When a light emitting EL element is used as the backlight 63, a color liquid crystal display that was displayed in blue letters on a silver background during the daytime, a bright blue display on a dark background when the backlight 63 is lit at night, and there is a relationship between black and white. Invert.
[0143]
  As described above, the polarizing plate 8, the TN liquid crystal element 7, the reflective polarizing plate 22, the circularly polarizing retardation plate 9, the first cholesteric liquid crystal polymer sheet 10, the transflective light absorbing member 62, and the backlight 63 are used for liquid crystal. By configuring the display device, a silver metallic display on a blue background becomes possible.
  In a dark place, a multi-color color liquid crystal display device can be obtained in which black and white are reversed by turning on the backlight.
[0144]
  [Fourth embodiment(Deformation of)
  thisFourth embodimentThen, as the first cholesteric liquid crystal polymer sheet 10, one liquid crystal polymer sheet having a scattering center wavelength λc = 0.49 μm was used. However, two or more liquid crystal polymer sheets having the same twist direction and different scattering center wavelengths are stacked. Thus, an arbitrary color can be obtained. Thereby, a color liquid crystal display device capable of displaying silver in an arbitrary background color can be obtained.
[0145]
  When the transmission axis 8a of the polarizing plate 8 is rotated by 90 ° to be the same as the lower liquid crystal molecule alignment direction 7a, silver is displayed when no voltage is applied, blue is displayed when voltage is applied, and blue is displayed on a silver background. Display.
[0146]
  [1st to 1st4Modification of Embodiment of]
  First1The embodiment and the first2The embodiment and the first4In the embodiment, the TN liquid crystal element 7 is used as the liquid crystal element. However, the combination of the STN liquid crystal element and the retardation plate as used in the first embodiment, or the combination of the STN liquid crystal element and the twisted retardation plate is used. Of course, it is also possible to use.
  The thirdIn the embodiment, the STN liquid crystal element and the retardation plate are used as the liquid crystal element, but a TN liquid crystal element can also be used.
[0147]
  First1The embodiment and the first2The light diffusion layer 14 provided on the polarizing plate 8 used in the embodiment, The thirdIt is apparent that the light diffusion sheet 15 used as the light diffusion layer in the embodiment can be applied to the configuration of any embodiment.
  SecondThe use of a solar cell instead of the light absorbing member 11 described as a modification of the embodiment can also be applied to the configuration of any other embodiment.
[0148]
  First1The embodiment and the first4The translucent light absorbing member 62 and the backlight 63 used in the embodiment can also be applied to the configurations of any other embodiments.
  In particular, the configuration can be simplified by removing the semi-transmissive light absorbing member 62 and using a color EL printed on an EL plate as a backlight, and can display red or amber color.
[0149]
  Especially2The embodiment and the first3The embodiment and the first4In this embodiment, it is also possible to increase the luminance when the backlight is turned on by removing the transflective light absorbing member 62 and providing the white backlight 63 directly.
  This is because the surface of the backlight 63 is uneven, and the reflected light is absorbed by the cholesteric liquid crystal polymer sheet or the reflective polarizing plate in the middle due to the polarization scattering action.
[0150]
  [Application examples: FIGS. 20 to 23]
  Next, the liquid crystal display device according to the present inventionApplication examplesWill be described with reference to FIGS. thisLiquid crystal displayIs a multi-color liquid crystal display device that can display three or more colors by stacking a plurality of liquid crystal elements.
  FIG.Its colorFIG. 21 is a schematic cross-sectional view for explaining the configuration of the crystal display device, and FIG. 21 is a plan view for explaining the arrangement relationship of the components.
[0151]
  This colorThe liquid crystal display device includes three parallel alignment liquid crystal elements (PA liquid crystal elements) 31, 32, and 33.
  Each PA liquid crystal element 31, 32, 33 includes a first substrate made of a 0.7 mm thick glass plate on which a transparent first electrode made of ITO is formed, and a transparent second made of ITO. A second substrate made of a glass plate having a thickness of 0.7 mm on which electrodes are formed is pasted with a sealing material at a distance, and a nematic liquid crystal 6 with 0 ° twist orientation is sandwiched between the pair of substrates. Is formed.
[0152]
  An alignment film is formed on the surfaces of the first electrode and the second electrode of the first PA liquid crystal element 31, and the first substrate is rubbed in the 45 ° downward direction in FIG. The lower liquid crystal molecular alignment direction 31a is −45 ° with respect to the horizontal axis H, and the second liquid crystal is also rubbed in the 45 ° downward direction so that the upper liquid crystal molecular alignment direction 31b is also −45 °, which is 0 ° twist alignment. The PA liquid crystal element 31 is formed.
[0153]
  The nematic liquid crystal 6 to be used has a birefringence difference Δn of 0.1, and a cell gap d which is a gap between the first substrate and the second substrate is 2.8 μm.
  Therefore, the Δnd value of the liquid crystal element represented by the product of the birefringence difference Δn of the nematic liquid crystal and the cell gap d is 280 nm. This value corresponds to about ½ of 550 nm, which is the wavelength of green light, and reverses the direction of light rotation.
  The second PA liquid crystal element 32 and the third PA liquid crystal element 33 also have the same configuration as the first PA liquid crystal element 31 described above.
[0154]
  Then, the circularly polarizing phase difference plate 9 is disposed outside the first PA liquid crystal element 31 (upper side in FIG. 20), and the polarizing plate 8 is disposed further outside.
  In the polarizing plate 8, the transmission axis 8 a shown in FIG. 21 is arranged at + 45 °, and the slow axis 9 a of the circular polarization phase difference plate 9 is arranged horizontally. A first PA liquid crystal element 31 is arranged below the circularly polarizing retardation plate 9 so that the upper liquid crystal molecular alignment direction 31a is −45 °, and below the first PA liquid crystal element 31. The first cholesteric liquid crystal polymer sheet 34 is disposed on the surface.
[0155]
  The second PA liquid crystal element 32 and the second cholesteric liquid crystal polymer sheet 35 are arranged outside the first cholesteric liquid crystal polymer sheet 34 (lower side in FIG. 20), and further, the third PA liquid crystal is arranged below the second PA liquid crystal element. The element 33 and the third cholesteric liquid crystal polymer sheet 36 are disposed, and a black plastic sheet is disposed as the light absorbing member 11 at the bottom.
[0156]
  The first PA liquid crystal element 31 and the first cholesteric liquid crystal polymer sheet 34 are bonded using an acrylic pressure-sensitive adhesive. Further, the polarizing plate 8, the circularly polarizing retardation plate 9, and the first PA liquid crystal element 31 are also bonded using an acrylic adhesive.
  The second PA liquid crystal element 32 and the second cholesteric liquid crystal polymer sheet 35, and the third PA liquid crystal element 33 and the third cholesteric liquid crystal polymer sheet 36 are also bonded using an acrylic adhesive.
[0157]
  The first cholesteric liquid crystal polymer sheet 34 is a TAC film having a base film having a thickness of 80 μm, subjected to orientation treatment, coated with a left-twisted cholesteric liquid crystal polymer, and having a twist pitch P = 0 at a high temperature showing a liquid crystal phase. A sheet that is adjusted to have a planar orientation parallel to the base film at 30 μm, and then cooled to a temperature lower than the glass transition temperature to be solidified.
  Accordingly, the twisted central axis is in the direction perpendicular to the base film, the scattering center wavelength λc = 0.49 μm, and blue as the reflected color.
[0158]
  The second cholesteric liquid crystal polymer sheet 35 shows a green color with a left twist, a twist pitch P = 0.32 μm, and a scattering center wavelength λc = 0.53 μm, and the third cholesteric liquid crystal polymer sheet 36 has a left twist, Twist pitch P = 0.3
7 μm, red color with scattering center wavelength λc = 0.62 μm.
[0159]
  The first, second, and third cholesteric liquid crystal polymer sheets 34, 35, and 36 and the light absorbing member 11 do not affect the display characteristics even if they are arranged at any angle. Is omitted.
  Further, the second and third PA liquid crystal elements 32 and 33 are arranged at the same angle as the first PA liquid crystal element 31, and the display characteristics are not affected by any angle. Except for the first PA liquid crystal element 31, the illustration is omitted in the plan view of FIG.
[0160]
  Next,This colorThe color display function by the liquid crystal display device will be described with reference to FIGS.
  In this color liquid crystal display device, the linearly polarized light in the direction of the transmission axis 8 a in FIG. 21 incident from the polarizing plate 8 shown in FIG. 20 is 45 ° counterclockwise with respect to the slow axis 9 a of the circular polarization phase difference plate 9. Since it is incident, it becomes left circularly polarized light.
[0161]
  Since Δnd of the first PA liquid crystal element 31 is 280 nm, which is about ½ of the wavelength of light, the polarization state is inverted in the off state when no voltage is applied, and becomes right circularly polarized light.
  Since the left twist is adopted as the twist direction of the first cholesteric liquid crystal polymer sheet 34, all the incident right circularly polarized light passes through the first cholesteric liquid crystal polymer sheet 34 and enters the second PA liquid crystal element 32.
[0162]
  On the other hand, the first PA liquid crystal element31When a voltage is applied to the liquid crystal, the liquid crystal molecules rise, the substantial Δnd becomes 0, the polarization state does not change, and the incident light remains as the left circularly polarized light.
  Accordingly, selective scattering occurs in the first cholesteric liquid crystal polymer sheet 34, light in the blue wavelength region is reflected, and light in the wavelength region other than blue is transmitted and incident on the second PA liquid crystal element 32. .
[0163]
  The second PA liquid crystal element 32 and the second cholesteric liquid crystal polymer sheet 35 operate in the same manner, and reflect light in the green wavelength region or transmit all incident light. The third PA liquid crystal element 33 and the third cholesteric liquid crystal polymer sheet 36 operate in the same manner, and reflect light in the red wavelength region or transmit all incident light. The light transmitted through the third cholesteric liquid crystal polymer sheet 36 is absorbed by the light absorbing member 11.
[0164]
  FIG.This colorIt is a diagram showing the relationship between the wavelength of incident light and the transmittance in a liquid crystal display device, a curve 73 by a solid line indicates the transmittance in a black display state, a curve 74 by a dashed line indicates a transmittance in a blue display state, and a curve by a broken line 75 indicates the transmittance in the green display state, and the curve 76 by the two-dot chain line indicates the transmittance in the red display state.
[0165]
  In the red display state, as shown by a curve 76, right circularly polarized light in the range of 0.56 μm to 0.67 μm is reflected around the scattering center wavelength λc = 0.61 μm, and has a wavelength other than the scattering bandwidth. It can be seen that the light is transmitted as it is.
  Similarly, in the blue display state and the green display state, as indicated by curves 74 and 75, respectively, light having a scattering band width Δλ is reflected around the scattering center wavelength λc, and wavelength regions other than the scattering band width are reflected. Light is transmitted.
  In the black display state, as shown by a curve 73, about 35% of light passes through the third cholesteric liquid crystal polymer sheet 36 and is absorbed by the light absorbing member 11.
[0166]
  In FIG.This colorThe relationship between the on / off state of each PA liquid crystal element and the display color by the liquid crystal display device is shown. It can be seen that green, yellow, red, black (transmission), purple, blue, sky blue, and white can be displayed by combining the on / off states of the PA liquid crystal elements 31, 32, and 33.
[0167]
  Thus, by constituting a color liquid crystal display device by one polarizing plate 8, circularly polarizing phase difference plate 9, three PA liquid crystal elements, three cholesteric liquid crystal polymer sheets, and a light absorbing member 11, A multi-color display liquid crystal display device capable of vivid 8-color display is obtained.
[0168]
  [Other applications: FIG. 24, FIG. 25]
  Next, the present inventionOther applicationsThe color liquid crystal display device will be described with reference to FIGS.
  AboveColor liquid crystal display deviceIn this example, a PA liquid crystal element having a twist of 0 ° and Δnd = 280 nm is used as the liquid crystal element, but a similar display is possible with a normal TN liquid crystal element. thisColor liquid crystal display deviceIs an 8-color display multi-color liquid crystal display device using a TN liquid crystal element.
[0169]
  FIG.ThatFIG. 25 is a schematic cross-sectional view for explaining the configuration of the color liquid crystal display device, and FIG. 25 is a plan view for explaining the arrangement relationship of the components.
In these drawings, the same parts as those in FIGS. 20 and 21 are denoted by the same reference numerals.
[0170]
  This colorThe liquid crystal display device includes three TN alignment liquid crystal elements 41, 42 and 43. Each of the TN liquid crystal elements 41, 42, and 43 has a first substrate made of a glass plate having a thickness of 0.7 mm on which a first electrode made of ITO is formed, and a second electrode made of ITO. A second substrate made of a glass plate having a thickness of 0.7 mm is bonded to each other with a sealant, and a nematic liquid crystal 6 that is twisted by 90 ° is sandwiched between the pair of substrates. Yes.
[0171]
  In the first TN liquid crystal element 41, an alignment film is formed on the surfaces of the first electrode and the second electrode, and the first substrate is rubbed in a 45 ° downward direction in FIG. The liquid crystal molecule alignment direction 41a is −45 ° with respect to the horizontal axis, and the second substrate is rubbed in a 45 ° upward direction so that the upper liquid crystal molecule alignment direction 41b is + 45 ° with respect to the horizontal axis. A twisted TN liquid crystal element 41 is formed.
[0172]
  The nematic liquid crystal 6 to be used has a birefringence difference Δn of 0.15, and a cell gap d which is a gap between the first substrate and the second substrate is 8 μm.
  Therefore, the Δnd value of the liquid crystal element represented by the product of the birefringence difference Δn of the nematic liquid crystal and the cell gap d is 1200 nm.
  The second TN liquid crystal element 42 and the third TN liquid crystal element 43 also have the same configuration as the first TN liquid crystal element 41.
[0173]
  The polarizing plate 8 is arranged outside the first TN liquid crystal element 41 (upper side in FIG. 24), and the transmission axis 8a of the polarizing plate 8 shown in FIG. It is arranged at 45 ° to the right parallel to the direction 41b.
  A first circular polarization phase difference plate 44 is arranged below the first TN liquid crystal element 41 so that the slow axis 44a shown in FIG. 25 is horizontal, and the first cholesteric liquid crystal is arranged below the first TN liquid crystal element 41. A polymer sheet 34 is disposed.
  Further, the second circular polarization phase difference plate 45 is disposed below the second circular polarization phase difference plate 45 so that its slow axis 45a is rotated 90 ° from the slow axis 44a of the first circular polarization phase difference plate 44 and becomes vertical. .
[0174]
  Similarly, with respect to the second TN liquid crystal element 42, the third circularly polarized retardation film 46 is arranged so that the slow axis thereof is horizontal, and the fourth cholesteric liquid crystal polymer sheet 35 is interposed through the fourth TN liquid crystal polymer sheet 35. Are arranged so that their slow axes are perpendicular to each other. Further, a fifth circular polarization phase difference plate 48 is arranged with respect to the third TN liquid crystal element 43 so that the slow axis thereof is horizontal, and a third cholesteric liquid crystal polymer sheet 36 is arranged on the lower side thereof. A black plastic sheet is disposed as the light absorbing member 11 at the bottom.
[0175]
  The 1st TN liquid crystal element 41, the 1st circular polarization phase difference plate 44, the 1st cholesteric liquid crystal polymer sheet 34, and the 2nd circular polarization phase difference plate 45 are adhere | attached using the acrylic adhesive.
  Further, with the polarizing plate 8FirstThe TN liquid crystal element 41 is also bonded using an acrylic adhesive. Second TN liquid crystal element 42, third circular polarization phase difference plate 46, second cholesteric liquid crystal polymer sheet 35, fourth circular polarization phase difference plate 47, third TN liquid crystal element 43, and fifth circular polarization The retardation plate 48 and the third cholesteric liquid crystal polymer sheet 36 are also bonded using an acrylic pressure-sensitive adhesive.
[0176]
  The first cholesteric liquid crystal polymer sheet 34 is a TAC film with an alignment treatment applied to a base film having a thickness of 80 μm, a left twisted cholesteric liquid crystal polymer is applied thereon, and a twist pitch P = 0. The sheet is adjusted to have a planar orientation parallel to the base film at 30 μm, and then cooled to below the glass transition temperature to solidify the sheet.
  Accordingly, the twisted central axis is in the direction perpendicular to the base film, the scattering center wavelength λc = 0.49 μm, and blue as the reflected color.
[0177]
  The second cholesteric liquid crystal polymer sheet 35 shows a green color with a left twist, a twist pitch P = 0.32 μm, and a scattering center wavelength λc = 0.53 μm, and the third cholesteric liquid crystal polymer sheet 36 has a left twist, A red color with a twist pitch P = 0.37 μm and a scattering center wavelength λc = 0.62 μm is shown.
  Note that the first, second, and third cholesteric liquid crystal polymer sheets 34, 35, and 36 and the light absorbing member 11 do not affect the display characteristics even if they are arranged at any angle. Is omitted.
[0178]
  Since the first, second, and third TN liquid crystal elements 41, 42, and 43 are all arranged in the same manner, the illustration other than the first TN liquid crystal element 41 is omitted in the plan view of FIG. ing.
[0179]
  In addition, the first circular polarization phase difference plate 44 and the thirdCircular polarization phase difference plate46 and 5thCircular polarization phase difference plate48 are arranged at the same angle. Further, since the second circular polarization phase difference plate 45 and the fourth circular polarization phase difference plate 47 are also arranged at the same angle, the slow axis 44a of the first circular polarization phase difference plate 44 and the second circular polarization phase difference plate 44 are arranged. Except for the slow axis 45a of the polarization phase difference plate 45, the illustration is omitted in the plan view of FIG.
[0180]
  Next,This colorA color display function by the liquid crystal display device will be described.
  In this color liquid crystal display device, the linearly polarized light in the direction of the transmission axis 8a shown in FIG. 25 incident from the outside of the polarizing plate 8 shown in FIG. 24 enters the first TN liquid crystal element 41 from the upper liquid crystal molecule alignment direction 41b. . Then, in the off state where no voltage is applied, the rotation is 90 °, the light is emitted from the lower liquid crystal molecule alignment direction 41a, and is 45 ° clockwise with respect to the slow axis 44a of the first circular polarization phase difference plate 44 shown in FIG. Since it is incident on the light, it becomes right circularly polarized light.
[0181]
  Since the left twist is adopted as the twist direction of the first cholesteric liquid crystal polymer sheet 34, all the incident right circular polarized light is transmitted through the first cholesteric liquid crystal polymer sheet 34 and incident on the second circular polarization phase difference plate 45. Then, it returns to linearly polarized light parallel to the lower liquid crystal molecule alignment direction 41a.
[0182]
  On the other hand, when a voltage is applied to the first TN liquid crystal element 41, the liquid crystal molecules rise and the optical rotation is eliminated.Polarizing plate 8The linearly polarized light incident on the first TN liquid crystal element 41 is emitted in parallel with the upper liquid crystal molecule alignment direction 41b, and is incident at 45 ° counterclockwise with respect to the slow axis 44a of the first circular polarization phase difference plate 44. Therefore, it becomes left circularly polarized light.
  Therefore, selective scattering occurs in the first cholesteric liquid crystal polymer sheet 34, light in the blue wavelength region is reflected, light in the wavelength region other than blue is transmitted, and is incident on the second circular polarization phase difference plate 45. Return to linearly polarized light parallel to the upper liquid crystal molecule alignment direction 41b.
[0183]
  The second TN liquid crystal element 42, the third circular polarization phase difference plate 46, the second cholesteric liquid crystal polymer sheet 35, and the fourth circular polarization phase difference plate 47 function in the same manner and reflect light in the green wavelength region. Or transmit all incident light.
[0184]
  The third TN liquid crystal element 43, the fifth circular polarization phase difference plate 48, and the third cholesteric liquid crystal polymer sheet 36 operate in the same manner, and reflect light in the red wavelength region or transmit all incident light. . The light transmitted through the third cholesteric liquid crystal polymer sheet 36 is absorbed by the light absorbing member 11.
[0185]
  Therefore,This colorEven in liquid crystal display devices,Mentioned aboveSimilar to the color liquid crystal display device, green, yellow, red, black (transmission), purple, blue, sky blue and white can be displayed.
[0186]
  Thus, by constituting a liquid crystal display device by one polarizing plate 8, five circularly polarized phase difference plates, three TN liquid crystal elements, three cholesteric liquid crystal polymer sheets, and a light absorbing member 11. Thus, a multi-color display liquid crystal display device capable of vivid 8-color display is obtained.
[0187]
  This color liquid crystal display deviceIn this case, three TN liquid crystal elements are used as the liquid crystal display element, but a retardation plate type STN liquid crystal element or a twisted phase difference plate type STN liquid crystal element may be used. A combination with these liquid crystal elements and PA liquid crystal elements may also be used.
[0188]
  This color liquid crystal display deviceThen, although the slow axis 44a of the 1st circular polarization phase difference plate 44 and the slow axis 45a of the 2nd circular polarization phase difference plate 45 were arrange | positioned at right angle, it is also possible to arrange | position in parallel. In this case, since the linearly polarized light emitted from the second circular polarization phase difference plate 45 is rotated by 90 °, it is necessary to change the on / off control of the TN liquid crystal element.
[0189]
【The invention's effect】
  As described above, the liquid crystal display device according to the present invention is, Liquid crystal element, first and secondCholesteric liquid crystal polymer sheetOr a cholesteric liquid crystal polymer sheet and a reflective polarizing plate,It can be constituted by a circularly polarized phase difference plate and a light absorbing member, whereby the viewing angle characteristics are good,And in colorful colorsHigh contrastofDisplay is possible.
[0190]
  In addition, by using a transflective light absorbing member as the light absorbing member and including a backlight, it is possible to provide a liquid crystal display device with good nighttime visibility.
  In addition, by using two cholesteric liquid crystal polymer sheets with different twist directions, or using two cholesteric liquid crystal polymer sheets and half-wave retardation plates with the same twist direction, vivid color characters and color figures on the color background It is possible to provide a liquid crystal display device capable of displaying multi-color images.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 of the present inventionFoundationLiquid crystal displayConfiguration exampleIt is typical sectional drawing for demonstrating.
FIG. 2 is a plan view for explaining the arrangement relationship of the components.
[Fig. 3]The sameIt is explanatory drawing for demonstrating the color display function of a liquid crystal display device.
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the wavelength of incident light and the transmittance in the same liquid crystal display device.
FIG. 5 is a diagram showing the power generation efficiency characteristics of the solar cell used in the embodiment of the present invention.
FIG. 6 shows the first of the present invention.1It is typical sectional drawing for demonstrating the structure of the liquid crystal display device of embodiment.
FIG. 7 is also a plan view for explaining the arrangement relationship of the components.
FIG. 8 is a diagram according to the present invention1It is explanatory drawing for demonstrating the color display function of the liquid crystal display device of embodiment.
FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the wavelength of incident light and the transmittance in the same liquid crystal display device.
FIG. 10 shows the first of the present invention.2It is typical sectional drawing for demonstrating the structure of the liquid crystal display device of embodiment.
FIG. 11 is a plan view for explaining the arrangement relationship of the components.
FIG. 12 is a diagram according to the present invention2It is explanatory drawing for demonstrating the color display function of the liquid crystal display device of embodiment.
FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the wavelength of incident light and the transmittance in the same liquid crystal display device.
FIG. 14 shows a first embodiment according to the present invention.3It is typical sectional drawing for demonstrating the structure of the liquid crystal display device of embodiment.
FIG. 15 is a plan view for explaining the arrangement relationship of the components.
FIG. 16 shows the first of the present invention.3It is explanatory drawing for demonstrating the color display function of the liquid crystal display device of embodiment.
FIG. 17 is the first diagram according to the present invention.4It is typical sectional drawing for demonstrating the structure of the liquid crystal display device of embodiment.
FIG. 18 is a plan view for explaining the arrangement relationship of the components.
FIG. 19 shows the first according to the present invention.4It is explanatory drawing for demonstrating the color display function of the liquid crystal display device of embodiment.
FIG. 20 shows the present invention.Is an application example ofIt is typical sectional drawing for demonstrating the structure of a liquid crystal display device.
FIG. 21 is a plan view for explaining the arrangement relationship of the components.
FIG. 22 is a diagram showing the relationship between the wavelength of incident light and the transmittance in the same liquid crystal display device.
FIG. 23 is a diagram showing the relationship between the combination of the on / off states of each liquid crystal element and the display color in the same liquid crystal display device.
FIG. 24 shows the present invention.Another application exampleIt is typical sectional drawing for demonstrating the structure of a liquid crystal display device.
FIG. 25 is a plan view for explaining the arrangement relationship of the components.
[Explanation of symbols]
1: First substrate 2: Second substrate
3: First electrode 4: Second electrode
5: Sealing material 6: Nematic liquid crystal
7: TN liquid crystal element 7a: Lower liquid crystal molecule alignment direction
7b: Upper liquid crystal molecular alignment direction 8: Polarizing plate
8a, 8b: Transmission axis of polarizing plate 9: Circular polarization phase difference plate
9a: Slow axis of the circularly polarized retardation plate
10: (First) cholesteric liquid crystal polymer sheet (left twist)
11: Light absorbing member 12: STN liquid crystal element
12a: Lower liquid crystal molecule orientation direction
12b: Upper liquid crystal molecule alignment direction
13: Phase difference plate 13a: Slow axis of phase difference plate
14: Diffusion layer 15 Diffusion sheet
18: Second cholesteric liquid crystal polymer sheet (right twist)
21: Half-wave retardation plate 22: Reflective polarizing plate
31, 32, 33: Parallel alignment (PA) liquid crystal element
34, 35, 36: Cholesteric liquid crystal polymer sheet
41, 42, 43: TN liquid crystal element
44, 45, 46, 47, 48: Circular polarization phase difference plate
61: Second cholesteric liquid crystal polymer sheet (left twist)
62: Transflective light absorbing member 63: Backlight

Claims (10)

第１の電極を有する第１の基板と第２の電極を有する第２の基板との間にネマチック液晶を挟持してなる液晶素子と、
前記第１の基板の外側に設けた円偏光位相差板と、
該円偏光位相差板の外側に設けた第１のコレステリック液晶ポリマーシートと、
該第１のコレステリック液晶ポリマーシートの外側に設けた光吸収部材とを備え、
前記第１のコレステリック液晶ポリマーシートと前記光吸収部材との間に、第２のコレステリック液晶ポリマーシートを配置し、
前記第１、第２のコレステリック液晶ポリマーシートは、いずれもそのねじれ方向と同じ方向回りの円偏光に対し、散乱中心波長を中心に散乱バンド幅の光は選択散乱により反射し、前記散乱バンド幅以外の光は透過する性質を有しており、
前記第１のコレステリック液晶ポリマーシートの散乱中心波長と、前記第２のコレステリック液晶ポリマーシートの散乱中心波長とが異なり、
前記液晶素子の電圧印加時と無印加時で、前記第１のコレステリック液晶ポリマーシートの散乱中心波長の色か、または前記第２のコレステリック液晶ポリマーシートの散乱中心波長の色のどちらかを表示するようにし、
前記光吸収部材が半透過性光吸収部材であり、該半透過性光吸収部材の外側にバックライトを設けたことを特徴とする液晶表示装置。A liquid crystal element in which a nematic liquid crystal is sandwiched between a first substrate having a first electrode and a second substrate having a second electrode;
A circularly polarized retardation plate provided outside the first substrate;
A first cholesteric liquid crystal polymer sheet provided outside the circularly polarizing plate,
A light absorbing member provided on the outside of the first cholesteric liquid crystal polymer sheet,
A second cholesteric liquid crystal polymer sheet is disposed between the first cholesteric liquid crystal polymer sheet and the light absorbing member;
The first and second cholesteric liquid crystal polymer sheets both reflect light having a scattering bandwidth centered on the scattering center wavelength by circular scattering with respect to circularly polarized light around the same direction as the twist direction, and the scattering bandwidth. It has the property of transmitting light other than
The scattering center wavelength of the first cholesteric liquid crystal polymer sheet is different from the scattering center wavelength of the second cholesteric liquid crystal polymer sheet,
Either the color of the scattering center wavelength of the first cholesteric liquid crystal polymer sheet or the color of the scattering center wavelength of the second cholesteric liquid crystal polymer sheet is displayed when a voltage is applied to the liquid crystal element or not. And
A liquid crystal display device, wherein the light absorbing member is a semi-transmissive light absorbing member, and a backlight is provided outside the semi-transmissive light absorbing member . 請求項１記載の液晶表示装置において、
前記第１のコレステリック液晶ポリマーシートのねじれ方向と、前記第２のコレステリック液晶ポリマーシートのねじれ方向とが逆方向であることを特徴とする液晶表示装置。The liquid crystal display device according to claim 1.
A liquid crystal display device, wherein a twist direction of the first cholesteric liquid crystal polymer sheet and a twist direction of the second cholesteric liquid crystal polymer sheet are opposite to each other. 請求項１記載の液晶表示装置において、
前記第１のコレステリック液晶ポリマーシートと前記第２のコレステリック液晶ポリマーシートとの間に半波長位相差板を設け、前記第１のコレステリック液晶ポリマーシートのねじれ方向と、前記第２のコレステリック液晶ポリマーシートのねじれ方向とが同一方向であることを特徴とする液晶表示装置。The liquid crystal display device according to claim 1.
A half-wave retardation plate is provided between the first cholesteric liquid crystal polymer sheet and the second cholesteric liquid crystal polymer sheet, the twist direction of the first cholesteric liquid crystal polymer sheet, and the second cholesteric liquid crystal polymer sheet A twisted direction of the liquid crystal display device is characterized by being the same direction. 請求項１記載の液晶表示装置において、
前記第１のコレステリック液晶ポリマーシート、または前記第２のコレステリック液晶ポリマーシートは複数枚のコレステリック液晶ポリマーシートよりなることを特徴とする液晶表示装置。The liquid crystal display device according to claim 1.
The liquid crystal display device, wherein the first cholesteric liquid crystal polymer sheet or the second cholesteric liquid crystal polymer sheet comprises a plurality of cholesteric liquid crystal polymer sheets. 第１の電極を有する第１の基板と第２の電極を有する第２の基板との間にネマチック液晶を挟持してなる液晶素子と、
前記第１の基板の外側に設けた反射型偏光板と、
該反射型偏光板の外側に設けた円偏光位相差板と、
該円偏光位相差板の外側に設けたコレステリック液晶ポリマーシートと、
該コレステリック液晶ポリマーシートの外側に設けた光吸収部材とを備え、
前記コレステリック液晶ポリマーシートは、そのねじれ方向と同じ方向回りの円偏光に対し、散乱中心波長を中心に散乱バンド幅の光は選択散乱により反射し、前記散乱バンド幅以外の光は透過する性質を有しており、
前記液晶素子の電圧印加時と無印加時で、前記コレステリック液晶ポリマーシートの前記散乱中心波長の色か、または前記反射型偏光板の反射色のどちらかを表示することを特徴とする液晶表示装置。A liquid crystal element in which a nematic liquid crystal is sandwiched between a first substrate having a first electrode and a second substrate having a second electrode;
A reflective polarizing plate provided outside the first substrate;
A circularly polarizing plate provided outside the reflective polarizing plate;
A cholesteric liquid crystal polymer sheet provided on the outside of the circularly polarized retardation plate;
A light absorbing member provided outside the cholesteric liquid crystal polymer sheet,
The cholesteric liquid crystal polymer sheet has the property that, with respect to circularly polarized light around the same direction as its twist direction, light with a scattering bandwidth centered on the scattering center wavelength is reflected by selective scattering, and light other than the scattering bandwidth is transmitted. Have
The liquid crystal display device, characterized in that the at the time of voltage application time and non-application of the liquid crystal element, displaying the cholesteric liquid crystal polymer sheet wherein one scattering center wavelength color, or either of the reflection color of the reflective polarizer . 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、
前記ネマチック液晶が１８０゜〜２７０゜ツイスト配向しているＳＴＮ液晶素子であり、前記第２の基板の外側に位相差板を設けたことを特徴とする液晶表示装置。The liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 5,
A liquid crystal display device, wherein the nematic liquid crystal is an STN liquid crystal element having a twist orientation of 180 ° to 270 °, and a retardation plate is provided outside the second substrate. 請求項６記載の液晶表示装置において、
前記位相差板がねじれ位相差板であることを特徴とする液晶表示装置。The liquid crystal display device according to claim 6.
The liquid crystal display device, wherein the retardation plate is a twisted retardation plate. 請求項５乃至７のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、
前記光吸収部材が半透過性光吸収部材であり、該半透過性光吸収部材の外側にバックライトを設けたことを特徴とする液晶表示装置。The liquid crystal display device according to any one of claims 5 to 7 ,
A liquid crystal display device, wherein the light absorbing member is a semi-transmissive light absorbing member, and a backlight is provided outside the semi-transmissive light absorbing member. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、
前記第２の基板の外側に偏光板を設け、該偏光板の外側表面に光拡散層を設けた液晶表示装置。The liquid crystal display device according to any one of claims 1 to 8,
A liquid crystal display device in which a polarizing plate is provided outside the second substrate, and a light diffusion layer is provided on the outer surface of the polarizing plate. 請求項５乃至７のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、
前記光吸収部材が太陽電池である液晶表示装置。The liquid crystal display device according to any one of claims 5 to 7 ,
The liquid crystal display device whose said light absorption member is a solar cell.
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