JPH02308132A - 反射型液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は斜め入射光学系に適した反射型の液晶表示素子
に関する。

液晶表示素子は低消費電力のフラットパネルディスプレ
イやプロジェノシー１フ用のライトバルブとして広く応
用されている。高密度のディスプレイの場合アクティブ
マトリクスの液晶表示素子が駆動能力の面で好ましいが
透過型では素子面積が開口率を制限してしまう。しかし
素子上に反射電極を形成した反射型では十分な開口率が
とれ高品位の高密度ディスプレイが可能である。特に光
の経路が特定出来るプロジェクション用やビュウファイ
ンダー用のライトバルブでは反射型の応用が容易である
。中でも斜め入射光学系を用いる反射型は構成が簡素に
なるという長所を有する０本発明は斜め入射光学系に適
した新しいモードの反射型の液晶表示素子に関する。

〔従来技術とその課題〕

従来の反射型液晶表示素子は一般的な透過型の表示モー
ドで反射層前後で２度通過させたものが主流である。具
体的には腕時計、電卓に用いられているＴＮ（ツイステ
ッドネマテインク）モードやＯＡ端末に応用されている
５ＴＮ（スーツく−ツイステッドネマテインク）モード
が反射型液晶表示素子の代表例である。

このような従来例の第一の欠点は反射層を液晶層を挟む
基板の外側に配置せざるを得ない点にある。これは前述
のモードが液晶層を偏光板で両側から挟まねばならない
事と、ガラス基板の液晶層側に偏光板を形成できない事
が原因である。

先に述べたようにアクティブマトリクス方式の液晶表示
素子に於て、スイッチング素子の上に反射層を形成して
開口率を確保する場合、反射層は基板の液晶層側に配置
されるため当然偏光板を液晶層と反射層の間に入れる事
は出来ない。反射層と液晶層との間の偏光板を必要とし
ないモードを直接反射型と呼ぶと、前述の例ではこの直
接反射型が実現できない。

従来例では直接反射型は存在する。ゲストホストモード
やＤＳ（動的散乱）モードを用いた反射型液晶表示素子
は１９７９−８０年頃から報告されている。しかしコン
トラスト、安定性等が十分でなく現在では実用化されて
いない。

従来例の第２の欠点は斜め入射光学系での表示特性が十
分でない点にある。

ＴＮモードやＳＴＮモードは基本的に垂直入射系付近で
最も高い表示品質が得られる。ところが垂直入射系では
偏光分離プリズム等の高価な光学系がないと効率の良い
表示が難しい。より簡素なシステムとするには斜め入射
光学系が必要となる。

本発明は斜め入射系であり且つ直接反射型の新規なモー
ドの液晶表示素子の提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の反射型液晶表示素子は電極及び配向層の設けら
れた２枚の基板と、該基板間に挟持された液晶層と、反
射層を有し、基板面内をＸ−Ｙ平面、基板に垂直な方向
なＺ方向とすると、該反射型液晶表示素子に入射する入
射光は入射方向がＸ−２平面内にあってＺ方向に対して
傾いており偏光軸が基板に対し平行なＹ方向である光で
あり、少なくとも入射側の基極側の液晶分子の配向方向
はほぼＺ−Ｙ面にあり側基板に印加される電圧の程度に
よってＹ方向に対する角度が変調する事により斜め入射
系であり且つ直接反射型の可能な新規なモードを提供す
る。

〔実施例〕

以下、実施例に基づき本発明を説明する。第１図は本発
明の実施例の反射型液晶表示素子の電圧無印加状態での
模式断面図である。

本実施例の反射型液晶表示素子は電極（透明電極６と反
射電極４）及び配向層５．６の設けられた２枚の基板（
上基板１と下基板２）と、該基板間１．２に挟持された
液晶層７と、反射層（本実施例では反射電極４が反射層
を兼ねる）から構成される。

ここで基板面内をＸ−Ｙ平面、基板に垂直な方向をＺ方
向とした時、第１図（ａ）はＸ−Ｚ面での断面図、第１
図（ｂ）はＹ−Ｚ面での断面図である。

第２図（ａ）、（ｂ）は電圧印加状態でのＸ−Ｚ面での
断面図、及びＹ−Ｚ面での断面図である。

第１図の電圧無印加状態に於て、該反射型液晶表示素子
に入射する入射光１１０入射方向はＸ　−Ｚ平面内にあ
ってＺ方向に対して傾いている。又、偏光軸は基板に対
し平行なＹ方向である。

少なくとも入射側の基板側の液晶分子１６の配向方向は
ほぼＺ−Ｙ面にある。更に本実施例では側基板１．２０
間で液晶分子の電圧無印加での配向方向はほぼ平行であ
りほぼ一様にＺ−Ｙ平面にある。

このような電圧無印加状態では、斜め入射光の偏光軸は
常に液晶分子の配列方向に対しほぼ一定の角度で入り入
射偏光は一定程度回転され出射される。

特に液晶分子の配列方向１６のＹ方向に対する角度がお
およそ１０度以内の場合には斜め入射光の偏光軸は常に
液晶分子の配列方向にほぼ平行であり入射偏光は殆ど回
転されずそのまま１２のように出射される。

第２図の電圧印加状態に於て、少なくとも入射側の基板
側の液晶分子１７の配向方向１５はほぼＺ−Ｙ面にあり
且つ基板平面のＹ方向に対し傾いている。本実施例では
側基板１．２０間で液晶分子の電圧無印加での配向方向
はほぼ平行であるため、電圧印加状態でも側基板間でも
ほぼＺ−Ｙ平面にあり、中心部ではＹ方向に対し角度θ
傾いている。

このような電圧印加状態では、斜め入射光１６の偏光軸
は常に液晶分子の配列方向に対し一定の角度を有し、入
射偏光１６は楕円偏光となり楕円主軸は回転され１４の
ように出射される。

特に電圧印加状態の液晶分子のＹ方向に対する角度が約
４５度付近の場合には液晶層の複屈折量（ΔｎＸｄ　）
を適当に選ぶと出射偏光は入射偏光に対しほぼ直交させ
る事が可能である。

第４図に本発明の反射型液晶表示素子の電圧ｖ対変調反
射強度Ｒの関係を示す。入射偏光の偏光軸と出射側の偏
光子の偏光軸は直交させである。

電圧無印加状態では第１図で説明したように、入射光と
出射光の偏光軸は光線軸に対して平行なため偏光子を経
た後の反射光強度は第４図４２のようにほぼ０％となる
。この状態は波長分散が少なく無彩色の高品位の黒表示
が得られる。一方電圧印加状態で、特に液晶分子のＹ方
向に対する角度が約４５度付近の場合には液晶層の複屈
折量（ΔｎＸｄ　）を適当に設計すると出射偏光は入射
偏光に対しほぼ直交となり、偏光子をほとんど通過する
。よりて偏光子通過後の反射光強度は４３のように非常
に高くする事が可能である。この状態の色分散は黒状態
程は良くないが、白は黒程色調に敏感ではないため、実
用上は十分良好な白表示が得られる。

第３図は第１図、第２図の実施例の反射型液晶表示素子
３１を用いたプロジェクションディスプレーの一例であ
る。偏光子６５で基板面に平行に偏光した入射光３６は
反射型液晶表示素子６１で変調され、一方の偏光のみが
偏光子３６で取り出された変調光６４としてスクリーン
３２に投影される。本実施例では斜め入射光学系が可能
なため高価な偏光ビームスプリッタ−や光利用効率の悪
いビームスプリッタ−が不用となっている。

第５図は本発明の他の実施例の反射型液晶表示素子の電
圧無印加状態での断面図である。

第１図、第２図の実施例では液晶分子の配向方向は電圧
無印加状態で側基板の間でほぼ平行であったが、本実施
例では液晶分子の配向方向は電圧無印加状態で側基板の
間でＸ−Ｙ平面内でツイストしている。しかし少なくと
も入射側の基板側の液晶分子の配向方向が第１図、第２
図の実施例と同様はぼＺ−Ｙ面にあれば、ツイスト構造
の旋光性によって同様な効果が得られる。ツイスト構造
を用いた場合の長所は電圧−反透光強度の関係の急峻性
が向上し、コントラストや駆動電圧が改善される点にあ
る。

第６図は本発明の他の実施例である。第１図、第２図の
実施例との違いは前面に位相補正板６１が設げられてい
る点にある。この位相補正板６１は延伸した一軸性の複
屈折フィルムか、パラレルあるいはツイスト配向した液
晶セルである。位相補正板６１を入れると液晶セルの最
適複屈折量ΔｎＸｄをずらす事が可能となり、液晶層厚
や材料の設計自由度が向上する。

実施例ではプロジェクタ−の例を示したが、他の反射型
液晶表示素子の応用範囲でも本発明は有効である。例え
ばピーラファインダー等に応用すれば極めて高品位、高
密度の製品が実現可能となる。

また駆動方法もアクティブマトリクス駆動のみならず、
単純マ）　ＩＪクス駆動でも可能である。

〔発明の効果〕

以上の実施例で明らかな如く、本発明は従来にない新規
な反射型液晶表示素子を提供する。本発明では反射層を
液晶セル内に内蔵でき、構成が簡素化出来るのみならず
、高密度のアクティブマトリクス駆動等の適用が可能と
なる。使用する光学系も簡素であり、本発明を用いれば
、高品位、高密度の反射型ディスプレーを簡単な構成で
実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）、第２図（ａ）、（ｂ）、第５図
、第６図は本発明の反射型液晶表示素子の実施例を示す
模式断面図、第３図は本発明の反射型液晶表示素子を用
いたプロジェクタ−の実施例における配置を示す説明図
、第４図は第１図、第２図の実施例に用いた反射型液晶
表示素子の電圧対反射強度特性を示すグラフである。 １・・・上基板、２・・・下基板、３・・・透明電極、
４・・・反射電極、５．６・・・配向層、７°・・・液
晶層。 第３図 第４図 ム１

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）電極及び配向層の設けられた２枚の基板と、該基
   板間に挟持された液晶層と反射層と、入射光側および反
   射光側にそれぞれ設けられた一対の偏光子とを有する反
   射型液晶表示素子に於て、基板面内をＸ−Ｙ平面、基板
   に垂直な方向をＺ方向とするとき、該反射型液晶表示素
   子に入射する入射光は入射方向がＸ−Ｚ平面内にあって
   Ｚ方向に対して傾いており偏光軸が基板に対し平行なＹ
   方向である直線偏光であり、少なくとも入射側の基板側
   の液晶分子の配向方向はほぼＺ−Ｙ面にあり両基板に印
   加される電圧の程度によってＹ方向に対する角度が変調
   される事を特徴とする反射型液晶表示素子。
2. （２）両基板に印加される電圧によって変調される液晶
   分子の配列方向は、Ｙ方向に対する角度がおおよそ１０
   度以下の状態と、約４５度付近の状態との間で変調され
   る事を特徴とする請求項１記載の反射型液晶表示素子。
3. （３）液晶分子の配向方向は電圧無印加状態で両基板の
   間でほぼ平行であることを特徴とする請求項１記載の反
   射型液晶表示素子。
4. （４）液晶分子の配向方向は電圧無印加状態で両基板の
   間でＸ−Ｙ平面内でツイストしている事を特徴とする請
   求項１記載の反射型液晶表示素子。
5. （５）入射側基板の入射光側或は出射光側には位相補償
   板が配置されてなる請求項１記載の反射型液晶表示素子
   。