JP5333585B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、反射型の液晶表示装置に関する。

近年、各企業・大学等では、電子ペーパーの開発が盛んに進められている。電子ペーパーは、電子書籍を筆頭に、モバイル端末機器のサブディスプレイやＩＣカードの表示部等、多用な応用方法が提案されている。電子ペーパーの表示方式の１つに、コレステリック相が形成される液晶組成物を用いるもの（コレステリック液晶）がある。コレステリック液晶は、カイラルネマティック液晶とも呼ばれている。このコレステリック液晶は、ネマティック液晶にキラル性の添加剤（カイラル材）を比較的多く（数十％）添加することにより、ネマティック液晶の分子が螺旋状のコレステリック相を形成する液晶である。コレステリック液晶は、半永久的に表示を保持する特性（メモリ性）、鮮やかなカラー表示特性、高コントラスト特性、及び高解像度特性等の優れた特徴を有する。

より詳細には、コレステリック液晶は双安定性（メモリ性）を備えており、液晶に印加する電界強度の調節によりプレーナ状態、フォーカルコニック状態又はそれらが混在した中間的な状態のいずれかの状態をとる。このコレステリック液晶では、一旦プレーナ状態又はフォーカルコニック状態になると、その後は無電力下でも安定してその状態を保持する。

プレーナ状態は、所定の高電圧を印加して液晶に強電界を与えた後に急激に電界をゼロにすることにより得られる。また、フォーカルコニック状態は、例えば、上記所定の高電圧より低い電圧を印加して液晶に電界を与えた後に急激に電界をゼロにすることにより得られる。プレーナ状態とフォーカルコニック状態とが混在した中間的な状態は、例えば、フォーカルコニック状態が得られる電圧よりも低い電圧を印加して液晶に電界を与えた後、急激に電界をゼロにすることにより得られる。

コレステリック液晶がプレーナ状態にあるときには、液晶分子の螺旋ピッチに応じた波長の光を選択的に反射する。この場合に、反射される光の中心波長λは、液晶の平均屈折率ｎと、螺旋ピッチｐとの積（ｎ×ｐ）により表すことができる。すなわち、コレステリック液晶を複数積層し、各層におけるλの値を調整して、各層の反射光を赤（Ｒｅｄ）、緑（Ｇｒｅｅｎ）、青（Ｂｌｕｅ）に設定することで、カラー表示を実現できる。このようなカラー表示が可能なコレステリック液晶については、例えば、特許文献１に開示されている。

一方、コレステリック液晶として１つの液晶層のみを用いた場合には、液晶層に入射する入射光のうち、表示に使用できる光の割合は５０％である。コレステリック液晶は、入射光のうち左円偏光成分及び右円偏光成分のいずれかを反射する性質を有しているからである。特許文献２には、同一波長の光の左右円偏光成分の両方を表示に使用するために、液晶分子の螺旋配列が左回りの液晶層（Ｌ体層と呼ぶ）と螺旋配列が右回りの液晶層（Ｒ体層と呼ぶ）を積層する構造が開示されている。

特開２００２−１１６４６１号公報 特開２００３−２９３０１号公報

この種のコレステリック液晶、特に、バックライトを使用しない反射型のコレステリック液晶では、表示方式がモノクロ、カラーのいずれにかかわらず、表示の明るさを向上することが好ましい。しかしながら、例えば、特許文献２のように、Ｌ体層とＲ体層を積層する構造を採用しても、十分な表示の明るさを得ることができないことが判明してきた。

そこで、本件は上記の課題に鑑みてなされたものであり、表示の明るさを向上することが可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。

本明細書に記載の液晶表示装置は、選択反射の主波長が可視光領域であるコレステリック液晶層と、該コレステリック液晶層を介して対向する上側基板及び下側基板と、を有する液晶表示素子が複数積層された、反射型の液晶表示装置において、前記複数の液晶表示素子のうちの少なくとも１つにおける、指向性制御により反射光の明るさのピークが生じる入射光に対する角度が、他の液晶表示素子のうちの少なくとも１つにおける、指向性制御により反射光の明るさのピークが生じる入射光に対する角度と異なる液晶表示装置である。

本明細書に記載の液晶表示装置は、表示の明るさを向上することができるという効果を奏する。

第１の実施形態に係る液晶表示装置の概略構成を示す図である。 図２（ａ）、図２（ｂ）は、液晶表示素子における表示原理を説明するための図である。 図３（ａ）は、フィルム基板４１，４２のラビング処理の方向を示す図であり、図３（ｂ）は、フィルム基板１４１，１４２のラビング処理の方向を示す図である。 図４（ａ）は、ラビング処理装置の平面図であり、図４（ｂ）はラビング処理装置の正面図である。 図５（ａ）は液晶表示素子１０の観察角度ごとの表示明るさを示すグラフであり、図５（ｂ）は液晶表示素子２０の観察角度ごとの表示明るさを示すグラフである。 液晶表示素子１０，２０の明るさの合計、及び従来の液晶表示装置における明るさを示すグラフである。 図７（ａ）、図７（ｂ）は、第１の実施形態の変形例に係る、ラビング処理の方向を示す図である。 図８（ａ）、図８（ｂ）は、第１の実施形態の変形例に係る、液晶表示素子の観察角度ごとの明るさを示すグラフである。 第１の実施形態の変形例に係る、液晶表示素子１０，２０の明るさの合計、及び従来の液晶表示装置における明るさを示すグラフである。 第２の実施形態に係る液晶表示装置の概略構成を示す図である。 図１１（ａ）〜図１１（ｆ）は、図１０の液晶表示装置のラビング処理の方向を示す図である。 図１２（ａ）は、第３の実施形態に係る液晶表示装置の平面図であり、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のＨ−Ｈ線断面図である。 図１３（ａ）、図１３（ｂ）は、図１２の液晶表示装置におけるラビング処理の方向を示す図である。 第４の実施形態に係る液晶表示装置の概略構成を示す図である。 図１５（ａ）〜図１５（ｃ）は、図１４の液晶表示装置のラビング処理の方向を示す図である。 液晶表示装置の各表示素子における反射スペクトルを示す図である。 第４の実施形態に係る液晶表示装置における白、緑、青、赤色のパネル回転角ごとの反射光の反射率を示す図である。 図１８（ａ）〜図１８（ｃ）は、比較例１におけるラビング処理の方向を示す図である。 比較例１における白、緑、青、赤色のパネル回転角ごとの反射光の反射率を示す図である。 図２０（ａ）〜図２０（ｃ）は、第４の実施形態の変形例におけるラビング処理の方向を示す図である。 第４の実施形態の変形例における白、緑、青、赤色のパネル回転角ごとの反射光の反射率を示す図である。 図２２（ａ）〜図２２（ｃ）比較例２におけるラビング処理の方向を示す図である。 比較例２における白、緑、青、赤色のパネル回転角ごとの反射光の反射率を示す図である。

≪第１の実施形態≫
以下、第１の実施形態に係る液晶表示装置１００について図１〜図６に基づいて詳細に説明する。

図１には、無電力下で画像をメモリ表示可能なコレステリック液晶を用いた、液晶表示装置１００の概略構成が示されている。なお、図１の液晶表示装置１００は、一例として、モノクロ画像（ここでは、緑色（Ｇｒｅｅｎ）とする）を表示する液晶表示素子１０，２０及び光吸収層４８を積層したものである。

液晶表示素子１０は、図２に示すように、フィルム基板４１、４２と、ＩＴＯ電極４３，４４と、液晶混合物４５と、スペーサ４６と、封止層４７と、を有する。

フィルム基板４１，４２は、いずれも透光性を有している。フィルム基板４１，４２の材料としては、ガラス基板を用いることができるが、これに限らず、例えば、ＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）やＰＣ（Polycarbonate）などのフィルム基板を使用することもできる。

ＩＴＯ電極４３，４４は、平行に配列された複数の帯状の電極から成る。ＩＴＯ電極４３とＩＴＯ電極４４とは、フィルム基板４１，４２に対して垂直な方向（図１の紙面上下方向）から見て互いに９０°の角度で交差するように配列されている。ＩＴＯ電極４３，４４は、画素数分だけ設ける必要がある。例えば、液晶表示装置１００が、３２０×２４０ドットのＱＶＧＡ表示を可能とするものである場合には、ＩＴＯ電極４３，４４の一方を３２０本、他方を２４０本用意する必要がある。このＩＴＯ電極４３，４４の材料は、Indium Tin Oxide（ＩＴＯ：インジウム錫酸化物）である。ただし、これに代えて、Indium Zinc Oxide（ＩＺＯ：インジウム亜鉛酸化物）等の透明導電膜などを用いた電極を採用することとしても良い。

なお、ＩＴＯ電極４３，４４上には絶縁性のある薄膜が形成されている。この絶縁性薄膜が厚い場合、駆動電圧の上昇が生じてしまい、汎用ＳＴＮドライバでの制御が困難となる。一方、絶縁性薄膜を設けないとリーク電流が流れてしまうため、消費電力が増大してしまう。この絶縁性薄膜は比誘電率が５前後であり、液晶よりも低いことから、絶縁性薄膜の厚みとしては概ね０．３μｍ以下が適している。なお、この絶縁性薄膜としては、ＳｉＯ₂の薄膜、あるいは配向安定化膜として公知なポリイミド樹脂やアクリル樹脂などの有機膜を用いることができる。

液晶混合物４５は、室温でコレステリック相を示すコレステリック液晶組成物である。液晶混合物４５は、ＩＴＯ電極４３，４４を介して、外部の電源から印加される電圧により、プレーナ状態、フォーカルコニック状態、これらが混在した中間的な状態を取りうる。プレーナ状態は、所定の高電圧を印加して液晶に強電界を与えた後に急激に電界をゼロにすることにより得られる。フォーカルコニック状態は、例えば、上記所定の高電圧より低い電圧を印加して液晶に電界を与えた後に急激に電界をゼロにすることにより得られる。また、プレーナ状態とフォーカルコニック状態とが混在した中間的な状態は、例えば、フォーカルコニック状態が得られる電圧よりも低い電圧を印加して液晶に電界を与えた後、急激に電界をゼロにすることにより得られる。

液晶混合物４５は、ネマティック液晶混合物にカイラル材を１０〜４０ｗｔ％添加したコレステリック液晶であるものとする。なお、カイラル材の添加量は、ネマティック液晶成分とカイラル材の合計量を１００ｗｔ％としたときの値である。ネマティック液晶としては従来から知られているものを用いることができるが、誘電率異方性（Δε）が１５〜３５の範囲であることが好ましい。誘電率異方性が１５以上であれば、駆動電圧が比較的低くなるが、３５を超えると、駆動電圧自体は低いが比抵抗が小さくなり、高温時の消費電力が特に増大する。また、屈折率異方性（Δｎ）は、０．１８〜０．２４程度であることが好ましい。この範囲より小さい場合、プレーナ状態の反射率が低くなり、この範囲より大きい場合、フォーカルコニック状態での散乱反射が大きくなるほか、これに起因して粘度も高くなり、応答速度が低下することとなる。ここで、液晶混合物４５は、液晶分子が右回りに配列されたＲ体液晶であるものとする。この液晶混合物４５は、プレーナ状態において、入射した光のうちの、中心波長を５５０ｎｍとする所定の波長帯域の右円偏光成分のみを反射する。

スペーサ４６は、一対のフィルム基板４１，４２間のギャップを均一に保持するためのものである。このスペーサとしては、樹脂製又は無機酸化物製の球体を用いることができる。また、スペーサとしては、表面に熱可塑性の樹脂がコーティングされた固着スペーサを用いることもできる。あるいは、フォトリソ工程を経てパターニングされ、かつ１５０℃で１２０分程度焼成されたフォトレジストを用いることもできる。このスペーサによって形成されるギャップは、例えば、３〜６μｍの範囲であることが好ましい。ギャップがこの範囲よりも小さい場合には、反射率が低下して暗い表示となり、大きい場合には、駆動電圧が上昇して汎用部品による駆動が困難になるからである。

封止層４７は、液晶混合物４５をフィルム基板４１、４２間に封入するためのものである。封止層４７としては、エポキシ系のシール剤を用いることができる。

液晶表示素子２０は、図２に示すように、フィルム基板１４１、１４２と、ＩＴＯ電極１４３，１４４と、液晶混合物１４５と、スペーサ１４６と、封止層１４７と、を有している。ここで、液晶混合物１４５は、液晶分子が左回りに配列されたＬ体液晶であるものとする。この液晶混合物１４５は、プレーナ状態において、入射した光のうちの、中心波長を５５０ｎｍとする所定の波長帯域の左円偏光成分のみを反射する。その他の構成（フィルム基板１４１、１４２、ＩＴＯ電極１４３，１４４、液晶混合物１４５、スペーサ１４６、及び封止層１４７）は、前述した液晶表示素子１０の各部と同様である。液晶表示素子１０と液晶表示素子２０との間は、層間接着剤層４９により接着されている。

光吸収層４８は、液晶表示素子２０の、光が入射する側（図１の紙面上側）とは反対側（図１の紙面下側）に位置するフィルム基板１４２の、裏面（図１の紙面下側の面）側に設けられている。

ここで、コレステリック液晶の表示原理を、図２（ａ）、図２（ｂ）に基づいて説明する。図２（ａ）は、液晶表示素子１０の液晶混合物４５がプレーナ状態にある場合の液晶分子３６の配向状態を示す。また、図２（ｂ）は、液晶表示素子１０の液晶混合物４５がフォーカルコニック状態にある場合の液晶分子３６の配向状態を示す。

図２（ａ）に示すように、プレーナ状態での液晶分子３６は、厚さ方向に順次回転して螺旋構造を形成し、螺旋構造の螺旋軸は基板面にほぼ垂直になる。プレーナ状態では、液晶分子の螺旋ピッチに応じた所定波長の入射光Ｌが選択的に液晶層で反射される。なお、液晶表示素子１０の液晶混合物４５は、Ｒ体液晶層であるので、入射光のうちの、中心波長を５５０ｎｍとする所定の波長帯域の右円偏光成分のみを反射する。

ここで、液晶層の平均屈折率をｎとし、螺旋ピッチをｐとすると、反射が最大となる波長λは、ｎとｐの積で表すことができる。従って、液晶表示素子１０の液晶混合物４５でプレーナ状態時に光（中心波長が５５０ｎｍの所定の波長帯域の光）を選択的に反射させるには、λが波長５５０ｎｍとなるように平均屈折率ｎ及び螺旋ピッチｐを決める必要がある。平均屈折率ｎは液晶材料及びカイラル材を選択することで調整可能であり、螺旋ピッチｐは、カイラル材の含有率を調整することにより調節することができる。

一方、図２（ｂ）に示すように、フォーカルコニック状態での液晶分子３６は、基板面内方向に順次回転して螺旋構造を形成し、その螺旋軸は基板面にほぼ平行になる。この場合、液晶表示素子１０は、反射波長の選択性を失い、入射光Ｌの殆どを透過させる。

このように、コレステリック液晶では、螺旋状に捻られた液晶分子３６の配向状態で入射光Ｌの反射透過を制御することができる。また、この液晶表示素子１０を透過した入射光Ｌは、液晶表示素子２０に入射する。

この液晶表示素子２０の液晶混合物１４５がプレーナ状態の場合には、図２（ａ）と同様に、液晶混合物１４５にて光が反射される。なお、この液晶混合物１４５は、Ｌ体液晶層であるので、中心波長を５５０ｎｍとする所定の波長帯域の左円偏光成分のみが反射される。また、液晶混合物１４５がフォーカルコニック状態の場合には、図２（ｂ）と同様、入射光は液晶混合物１４５を透過する。この液晶混合物１４５を透過した光は、図１に示す光吸収層４８にて吸収されるため、暗表示が実現できる。

ここで、本実施形態では、液晶表示素子１０の上側のフィルム基板４１には、図３（ａ）に示す矢印Ａ方向のラビング処理がなされ、下側のフィルム基板４２には、矢印Ｂ方向のラビング処理がなされている。矢印Ａ方向と矢印Ｂ方向は、図３（ａ）に示すように、９０°異なっている。

このフィルム基板４１、４２へのラビング処理は、図４のようなラビング処理装置９００を用いて行われる。このラビング処理装置９００は、図４（ａ）の平面図及び図４（ｂ）の正面図に示すように、吸着ステージ３０２と、吸着ステージ３０２上方で図４（ｂ）の矢印ｒ方向に回転可能なラビングローラ３０４と、を有する。

吸着ステージ３０２は、フィルム基板４１、４２を、真空吸着や静電吸着などにより、吸着保持し、矢印ｍ方向に移動可能とされている。ラビングローラ３０４は、軸部３０６ａと、該軸部３０６ａに巻きつけられたラビング布（バフ）３０６ｂとを有する。ラビング布３０６ｂとしては、例えばレーヨン布を用いることができる。

ラビング処理装置９００では、吸着ステージ３０２上で吸着保持されたフィルム基板４１，４２の表面に対してラビングローラ３０４（ラビング布３０６ｂ）を接触させる。そして、ラビングローラ３０４を、矢印ｒ方向に回転しつつ、吸着ステージ３０２を矢印ｍ方向に移動させることにより、フィルム基板４１，４２の表面に対するラビング処理を行うことができる。なお、各フィルム基板に対するラビング処理に際して、フィルム基板４１，４２の吸着ステージ３０２上での設置方向を異ならせることにより、ラビング方向を変更することが可能である。

同様に、液晶表示素子２０の上側のフィルム基板１４１には、図３（ｂ）に示すように、矢印Ｃ方向のラビング処理がなされており、下側のフィルム基板１４２には、矢印Ｄ方向のラビング処理がなされている。矢印Ｃ方向と矢印Ｄ方向とは、９０°異なっている。また、矢印Ａ方向と矢印Ｃ方向、及び矢印Ｂ方向と矢印Ｄ方向は、それぞれ４５°異なっている。すなわち、矢印Ａ方向、Ｃ方向、Ｂ方向、Ｄ方向は、それぞれ４５°ずつずれている。

図５（ａ）、図５（ｂ）は、プレーナ状態の液晶表示素子１０、２０において、入射光の入射方向に対する観察方向の角度（明るさ測定方向）がどの角度である場合に、表示の明るさにピークが生じるかを示すグラフである。図５（ａ）に示すように、液晶表示素子１０（プレーナ状態）では、フィルム基板４１，４２をラビング処理することにより、明るさ測定方向０°（３６０°）、９０°、１８０°、２７０°で明るさのピークが生じる。これは、ラビング処理を行った場合、ラビング方向に垂直な方向における反射率（明るさ）を向上することができるからである。なお、液晶表示素子１０における反射光は、入射光のうち、中心波長を５５０ｎｍとする所定波長帯域の右円偏光成分である。

一方、液晶表示素子２０（プレーナ状態）では、図５（ｂ）に示すように、明るさ測定方向４５°、１３５°、２２５°、３１５°で明るさのピークが生じる。なお、液晶表示素子２０における反射光は、入射光のうち、中心波長を５５０ｎｍとする所定波長帯域の左円偏光成分である。

したがって、このような液晶表示素子１０，２０を積層することにより、液晶表示素子１０で反射した右円偏光成分では明るさのピークが出ていない部分を、液晶表示素子２０で反射した左円偏光成分により補間することができる。具体的には、本実施形態における液晶表示素子１０の明るさと、液晶表示素子２０の明るさとを合計すると、図６に示すような波形となる。この図６に示すように、本実施形態の液晶表示装置１００の明るさは、ラビング処理を行わない液晶表示装置と比較して、平均的に明るくなっていることが分かる。すなわち、本実施形態の液晶表示装置１００では、入射光の入射方向に対してどの角度から見た場合でも、従来よりも明るい表示を実現することができる。

なお、本実施形態では、上述したように向上した明るさを有効利用するため、上側の液晶表示素子１０と下側の液晶表示素子２０の対応する画素の制御を同一にすることが好ましい。すなわち、上側の液晶表示素子１０の特定画素をプレーナ状態にする場合には、下側の液晶表示素子２０の上記特定画素に対応する画素をプレーナ状態にするような制御を行うことが好ましい。また、液晶表示素子１０の特定画素をフォーカルコニック状態にする場合には、液晶表示素子２０の上記特定画素に対応する画素もフォーカルコニック状態にするような制御を行うことが好ましい。

以上説明したように、本第１の実施形態によると、ラビング処理を施すことにより、２層の液晶表示素子１０，２０の一方において反射光の明るさのピークが生じる入射光に対する角度を、他方の液晶表示素子において反射光の明るさのピークが生じる入射光に対する角度と異ならせている。したがって、一方の液晶表示素子においてラビング処理では明るさが向上しない部分を、他方の液晶表示素子で補間することができる。このようにすることで、従来のように、単にＬ体層とＲ体層とを積層した構造を採用した場合よりも特性値の高い液晶表示装置を実現することが可能である。

また、本第１の実施形態では、ラビング処理により反射光の明るさのピークが生じる入射光に対する角度が異なる液晶表示素子同士の旋光性を異ならせているので、他方の液晶表示素子により、一方の液晶表示素子の明るさが少ない部分を効果的に補間することができる。

また、本第１の実施形態では、液晶層として、選択反射の主波長が可視光領域であるコレステリック液晶層を用いているので、表示のメモリ性により、消費電力の低減を図ることが可能である。

また、本第１の実施形態では、図３（ａ）の矢印Ａ方向とＢ方向の間の角度を９０°とし、矢印Ａ、Ｂと矢印Ｃ，Ｄ方向の間の角度を４５°としているため、Ａ方向、Ｃ方向、Ｂ方向、Ｄ方向を等間隔とすることができる。これにより、観察方向による明るさの偏りが少なく、バランスのとれた明るさとすることができる。

なお、上記第１の実施形態では、図３（ａ）の矢印Ａ方向とＢ方向の間の角度を９０°とし、矢印Ａ、Ｂと矢印Ｃ，Ｄ方向の間の角度を４５°とした場合について説明したが、これに限られるものではない。各ラビング方向間の間隔をその他の角度（例えば、３０°など）としても良い。例えば、３０°とする場合には、図７（ａ）に示すように、液晶表示素子１０のフィルム基板における、矢印Ａ方向と矢印Ｂ方向とを３０°異ならせる。また、図７（ｂ）に示すように、液晶表示素子２０のフィルム基板における、矢印Ｃ方向と矢印Ｄ方向とを３０°異ならせる。更に、矢印Ａ方向と矢印Ｄ方向とを、３０°異ならせる。これにより、液晶表示素子１０側では、図８（ａ）に示すように、角度９０°、１２０°、２７０°、３００°において明るさのピークが現れる。一方、液晶表示素子２０側では、図８（ｂ）に示すように、０°（３６０°）、３０°、１８０°、２１０°において明るさのピークが現れる。これにより、液晶表示素子１０と液晶表示素子２０を積層した場合における、明るさのピークは、図９に示すようになる。この図９に示すように、各ラビング方向を３０°ずつ異ならせた場合にも、上記第１の実施形態と同様に、従来の液晶表示装置と比較して、特性値の高い液晶表示装置を実現することが可能となる。

≪第２の実施形態≫
次に第２の実施形態について、図１０、図１１に基づいて説明する。本第２の実施形態の液晶表示装置２００は、カラー表示用の液晶表示装置である。

この液晶表示装置２００は、図１０に示すように、６層の液晶表示素子２１０，２２０，２３０，２４０，２５０，２６０と、光吸収層２７０と、を備える。各液晶表示素子は、上述した第１の実施形態と同様となっている。ただし、各液晶表示素子では、液晶混合物の平均屈折率ｎ又は螺旋ピッチｐを変更することにより、上から順に、プレーナ状態で、青色、青色、緑色、緑色、赤色、赤色の波長帯域の光を反射することが可能となっている。このうち、同一色を表示する２層の液晶表示素子においては、上側がＬ体層となっており、左円偏光成分を反射し、下側がＲ体層となっており、右円偏光成分を反射する。すなわち、液晶表示素子２１０は青色（Ｌ）、液晶表示素子２２０は青色（Ｒ）、液晶表示素子２３０は緑色（Ｌ）、液晶表示素子２４０は緑色（Ｒ）、液晶表示素子２５０は赤色（Ｌ）、液晶表示素子２６０は赤色（Ｒ）の光を反射光とする。

ここで、液晶表示素子２１０では、図１１（ａ）に示すように、２枚のフィルム基板のラビング方向を矢印Ａ方向及び矢印Ａ方向から９０°ずれた矢印Ｂ方向とする。また、液晶表示素子２２０では、図１１（ｂ）に示すように、２枚のフィルム基板のラビング方向を矢印Ｃ方向及び矢印Ｃ方向から９０°ずれた矢印Ｄ方向とする。矢印Ａ方向と矢印Ｃ方向は４５°ずれており、矢印Ｂ方向と矢印Ｄ方向は４５°ずれている。すなわち、矢印Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ方向のそれぞれは、４５°ずつずれていることになる。同様に、液晶表示素子２３０、２５０では、２枚のフィルム基板のラビング方向を、図１１（ｃ）、図１１（ｅ）に示すように、矢印Ａ、Ｂ方向とする。また、液晶表示素子２４０、２６０では、２枚のフィルム基板のラビング方向を、図１１（ｄ）、図１１（ｆ）に示すように、矢印Ｃ，Ｄ方向とする。

このように、各液晶表示素子において、ラビング方向を異ならせることにより、同一色ごとに上記第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、カラー表示が可能な液晶表示装置においても、青、緑、赤の全ての色において明るい表示が可能となる。

なお、上記第２の実施形態では、第１の実施形態と同様、１つの液晶表示素子においてラビング方向を９０°異ならせ、上下に隣接する同一色の液晶表示素子において、ラビング方向を４５°異ならせる場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、各ラビング方向が交差していれば良い。すなわち、その他の角度（例えば３０°（図７参照）など）ずつラビング方向を異ならせることとしても良い。

なお、上記第２の実施形態では、６層の液晶表示素子のフィルム基板全てに対して、ラビング処理を行う場合について説明したが、これに限られるものではない。例えば、６層のうちの少なくとも１層に対して、ラビング処理を行うこととしても良い。具体的には、青、赤、緑のうち、視感性が低い青色の液晶表示素子に対してのみラビング処理を行うこととしても良い。

≪第３の実施形態≫
次に、第３の実施形態に係る液晶表示装置３００について、図１２、図１３に基づいて説明する。

図１２（ａ）には、第３の実施形態に係る液晶表示装置３００の概略平面図が示され、図１２（ｂ）には、図１２（ａ）のＨ−Ｈ断面図が示されている。これらの図に示すように、液晶表示装置３００は、２層の液晶表示素子３１０，３２０と、光吸収層３３０と、を有する。

下側の液晶表示素子３２０は、２枚のフィルム基板３８１，３８２と、赤色光を反射光とする液晶混合物（赤色液晶部分）３２２と、緑色光を反射光とする液晶混合物（第１緑色液晶部分）３２４と、を有する。各液晶部分間には、隔壁３４２が設けられている。赤色液晶部分３２２と第１緑色液晶部分３２４とを上方から見たときの面積比（図１２（ａ）における面積比）は、２：１とされている。これら赤色液晶部分３２２と、第１緑色液晶部分３２４とは、図１２（ａ）に示すように、その短手方向に交互に配置されている。また、図１２（ａ）において太枠で囲んだ正方形領域Ｑが、１画素を構成する。

上側の液晶表示素子３１０は、２枚のフィルム基板３６１，３６２と、青色光を反射光とする液晶混合物（青色液晶部分）３１２と、緑色を反射光とする液晶混合物（第２緑色液晶部分）３１４とを有する。青色液晶部分３１２は、赤色液晶部分３２２に対応し、第２緑色液晶部分３１４は、第１緑色液晶部分３２４に対応している。各液晶部分間には、隔壁３４２が設けられている。青色液晶部分３１２と第２緑色液晶部分３１４とを上方から見たときの面積比（図１２（ａ）における面積比）は、２：１とされている。これら青色液晶部分３１２と第２緑色液晶部分３１４も、図１２（ａ）に示すように、その短手方向に交互に配置されている。

これらのうち、第１緑色液晶部分３２４と、第２緑色液晶部分３１４とは、異なる旋光性を有している。ここでは、第１緑色液晶部分３２４が右円偏光成分を反射するＲ体層、第２緑色液晶部分３１４が左円偏光成分を反射するＬ体層となっている。一方、青色液晶部分３１２と赤色液晶部分３２２とは、同一の旋光性を有している。ここでは、一例として、両液晶部分３１２，３２２が、Ｌ体層となっている。

液晶表示素子３１０のフィルム基板３６１のラビング処理の方向は、図１３（ａ）に示すように、矢印Ａ方向に設定され、フィルム基板３６２のラビング処理の方向は、矢印Ａ方向に対して９０°ずれた矢印Ｂ方向に設定されている。また、液晶表示素子３２０のフィルム基板３８１のラビング処理の方向は、図１３（ｂ）に示すように、矢印Ｃ方向に設定され、フィルム基板３８２のラビング処理の方向は、矢印Ｃ方向に対して９０°ずれた矢印Ｄ方向に設定されている。なお、矢印Ａ方向と矢印Ｃ方向、及び矢印Ｂ方向と矢印Ｄ方向は、第１、第２の実施形態と同様、４５°ずれている。

本第３の実施形態では、第１緑色液晶部分３２４と、第２緑色液晶部分３１４とにより、第１の実施形態と同様の表示明るさを得ることができる。また、青色、赤色液晶部分３１２，３２２においても、面積が第１緑色液晶部分３２４、３１４の２倍となっているので、１層のみであっても、緑色と同程度の表示明るさを得ることができる。

なお、上記第３の実施形態では、液晶表示素子３２０を上側、液晶表示素子３１０を下側に配置したが、これに限らず、液晶表示素子３１０を上側、液晶表示素子３２０を下側に配置しても良い。また、ラビング方向についても、各方向が交差していれば、上記第１、第２の実施形態と同様、その角度は問わない。また、上記においては、青色、赤色液晶部分３１２，３２２をＬ体とした場合について説明したが、これに限らず、Ｒ体としても良い。

≪第４の実施形態≫
次に、第４の実施形態に係る液晶表示装置４００について、図１４〜図１９に基づいて説明する。

図１４には、液晶表示装置４００が概略的に示されている。この図１４に示すように液晶表示装置４００は、青色液晶表示素子４１０，緑色液晶表示素子４２０，赤色液晶表示素子４３０と、光吸収層４４０と、を備える。

青色液晶表示素子４１０の液晶混合物はＲ体層であり、その上側のフィルム基板のラビング方向が図１５（ａ）の矢印Ｉ方向、下側のフィルム基板のラビング方向が矢印Ｉ方向から９０°ずれた矢印Ｊ方向とされている。また、緑色液晶表示素子４２０の液晶混合物はＬ体であり、その上側のフィルム基板のラビング方向が図１５（ｂ）の矢印Ｉ方向、下側のフィルム基板のラビング方向が矢印Ｊ方向とされている。

一方、赤色液晶表示素子４３０の液晶混合物はＲ体であり、その上側のフィルム基板のラビング方向が図１５（ｃ）の矢印Ｋ方向、下側のフィルム基板のラビング方向が矢印Ｋ方向から９０°ずれた矢印Ｌ方向とされている。すなわち、赤色液晶表示素子４３０のラビング方向は、青色、緑色液晶表示素子４１０，４２０のラビング方向とは、４５°ずつ異なっている。

本実施形態では、青色、緑色、赤色のうち、反射波長の差が比較的大きい青色と赤色の液晶表示素子における旋光性を同一に設定し、緑色の液晶表示素子の旋光性のみを異ならせている。これにより、各色の光の反射効率を高めることとしている。

また、液晶表示装置の各表示素子における反射スペクトルは、図１６に示すように、重複する部分が多い（図１６では、緑色と赤色の重複部分にハッチングを付している）。このように反射スペクトルが重複している場合には、上の層で光が反射されてしまうと、下の層では反射するための光が減少して、反射効率が低下し、暗い表示となってしまう。したがって、本実施形態では、反射光の旋光性が同一の液晶表示素子４１０，４３０のラビング処理の方向を異ならせることにより、効率よく反射率を高めることとしている。

具体的には、上記のような構成を採用することより、図１７に示すように、緑色及び青色の反射光の明るさがピークに達する反射角度と、赤色の反射光の明るさがピークに達する反射角度を異ならせることができる。なお、図１７では、横軸を「パネル回転角」、縦軸を「反射率」としているが、これらは、上記第１〜第３の実施形態で用いた、「明るさ測定方向」及び「明るさ」と同義である。これにより、図１８（ａ）〜図１８（ｃ）の比較例１に示すように、全ての素子におけるラビング方向を同一方向とした場合に得られる各色の反射光の明るさ（図１９）と比較して、青色の反射が弱い角度で、赤色を効率よく（高反射率で）反射することができる。また、図１７と図１９を比較すると分かるように、白表示においても、全体的に明るい表示を実現することができる。

なお、上記第４の実施形態では、各液晶表示素子の上側のフィルム基板と下側のフィルム基板のラビング方向を交差させる場合について説明したが、これに限らず、図２０（ａ）〜図２０（ｃ）に示すように、同一方向としても良い。なお、図２０（ａ）〜図２０（ｃ）のように上下のフィルム基板のラビング方向を同一にすることは、パラレルラビングと呼ばれる。また、本例では、青色及び緑色液晶素子４１０，４２０のラビング方向（図２０（ａ）、図２０（ｂ）参照）と、赤色液晶素子４３０のラビング方向（図２０（ｃ）参照）とを９０°異ならせている。このようにしても、図２１に示すように、緑色及び青色の反射光の明るさがピークになる観察方向（角度）と、赤色の反射光の明るさがピークになる観察方向（角度）を異ならせることができる。これにより、図２２（ａ）〜図２２（ｃ）の比較例２のように、全ての素子におけるラビング方向を同一方向とした場合に得られるグラフ（図２３）と比較して、青色の反射が弱い角度で、赤色を効率よく（高反射率で）反射することができる。また、図２１と図２３を比較すると分かるように、白表示においても、全体的に明るい表示を実現することができる。

なお、上記第４の実施形態及び変形例においては、青色及び緑色液晶表示素子と赤色液晶表示素子のラビング方向を４５°又は９０°異ならせる場合について説明したが、これに限られるものではない。その他の角度（例えば３０°）だけラビング方向を異ならせることとしても良い。

また、上記第４の実施形態及び変形例では、青色液晶表示素子と緑色液晶表示素子のラビング方向を同一にする場合について説明したが、これに限らず、これらのラビング方向を異ならせても良い。かかる場合には、青、緑、赤の各液晶表示素子のラビング方向を３０°ずつずらすようにしても良い。

なお、上記第４の実施形態では、青、緑、赤を選択反射する場合について説明したが、これに限らず、その他の色を選択反射しても良い。また、液晶表示素子の積層数も、３層に限られるものではない。

なお、上記第１〜第４の実施形態では、ラビング処理により、反射光の明るさのピークが生じる入射光に対する角度を調整することとしたが、これに限らず、配向膜をフィルム基板のそれぞれに貼付することにより、反射光の明るさのピークが生じる入射光に対する角度を調整することとしても良い。

上述した各実施形態は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。

４１ フィルム基板（上側基板）
４２ フィルム基板（下側基板）
４５ 液晶混合物（液晶層）
１００ 液晶表示装置
１４１ フィルム基板（上側基板）
１４２ フィルム基板（下側基板）
１４５ 液晶混合物（液晶層）
３１２ 青色液晶部分
３１４ 第２緑色液晶部分
３２２ 赤色液晶部分
３２４ 第１緑色液晶部分

Claims (8)

1. 選択反射の主波長が可視光領域であるコレステリック液晶層と、該コレステリック液晶層を介して対向する上側基板及び下側基板と、を有する液晶表示素子が複数積層された、反射型の液晶表示装置において、
   前記複数の液晶表示素子のうちの少なくとも１つにおける、指向性制御により反射光の明るさのピークが生じる入射光に対する角度が、他の液晶表示素子のうちの少なくとも１つにおける、指向性制御により反射光の明るさのピークが生じる入射光に対する角度と異なることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記指向性制御は、前記上側基板及び前記下側基板へのラビング処理により行うことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記液晶表示素子の前記上側基板に対するラビング処理の方向と、前記下側基板に対するラビング処理の方向とは、９０°異なることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記複数の液晶表示素子のうちの少なくとも１つにおける、指向性制御により反射光の明るさのピークが生じる入射光に対する角度は、他の液晶表示素子のうちの少なくとも１つにおける、指向性制御により反射光の明るさのピークが生じる入射光に対する角度に対して４５°異なることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
5. 前記指向性制御により反射光の明るさのピークが生じる入射光に対する角度が異なる液晶表示素子同士の、反射光の旋光性が異なることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
6. 前記液晶表示素子は２層積層され、
   そのうちの一方の液晶表示素子は、赤色光を反射光とする赤色液晶部分と緑色を反射光とする第１緑色液晶部分とを有し、
   他方の液晶表示素子は、前記赤色液晶部分に対応する、青色光を反射光とする青色液晶部分と、前記第１緑色液晶部分に対応する、緑色を反射光とする第２緑色液晶部分とを有し、
   前記赤色液晶部分と前記青色液晶部分における反射光の旋光性が同一であり、前記第１、第２の緑色液晶部分における反射光の旋光性が異なることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
7. 前記一方の液晶表示素子における前記赤色液晶部分と前記第１の緑色液晶部分との面積比、及び、前記他方の液晶表示素子における前記青色液晶部分と前記第２の緑色液晶部分との面積比は、それぞれ２：１であることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
8. 前記複数の液晶表示素子は、青色光を反射光とする青色液晶表示素子と、緑色光を反射光とする緑色液晶表示素子と、赤色光を反射光とする赤色液晶表示素子と、を含み、
   前記青色液晶表示素子と前記赤色液晶表示素子の、指向性制御により反射光の明るさのピークが生じる入射光に対する角度が異なることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の液晶表示装置。

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