JPH08220529A

JPH08220529A - 液晶表示素子

Info

Publication number: JPH08220529A
Application number: JP7024323A
Authority: JP
Inventors: Takashi Okawa; 大川　　隆
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1995-02-13
Filing date: 1995-02-13
Publication date: 1996-08-30

Abstract

(57)【要約】【目的】反射型の液晶表示素子として、表示面の着色が
ほとんどなく、しかも高コントラストの表示を得ること
ができるものを提供する。【構成】液晶の分子をツイスト配向させた液晶セル１０
の裏面側に反射板２０を配置し、前記液晶セル１０の表
面側に、中性偏光板２２と着色偏光板２３とを積層して
配置するとともに、この２枚の偏光板２２，２３の透過
軸を互いに斜めにずらした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、一般に反射型と呼ば
れる液晶表示素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子としては、一般にＴＮまた
はＳＴＮ方式のものが利用されており、このＴＮまたは
ＳＴＮ方式の反射型液晶表示素子としては、一般に、液
晶の分子を一対の基板間においてツイスト配向させた液
晶セルをはさんでその表面側と裏面側とに偏光板を配置
するとともに、裏面側偏光板の裏面に反射板を配置した
ものが知られている。

【０００３】この反射型液晶表示素子は、自然光や室内
照明光等の外光を利用して表示するものであり、液晶表
示素子にその表面側から入射する光は、表面側の偏光板
を透過して直線偏光となって液晶セルに入射するととも
に、この液晶セルを透過する間に液晶層による液晶分子
の配向状態に応じた複屈折作用を受け、その後裏面側の
偏光板に入射して、この裏面側偏光板の検光作用により
画像光となる。そして、この画像光は反射板で反射さ
れ、前記裏面側偏光板と液晶セルと表面側偏光板とを順
次透過して液晶表示素子の表面側に出射する。

【０００４】しかし、上記液晶表示素子は、その表示が
着色して見えるという問題をもっている。これは、表面
側偏光板を透過して液晶セルに入射した直線偏光が、液
晶層を透過する間に、液晶の複屈折作用によって各波長
光がそれぞれ偏光状態の異なる楕円偏光となった光とな
るため、裏面側偏光板を透過した各波長光の光量に差が
生じて、この透過光が着色してしまうためである。

【０００５】そして、上記反射型の液晶表示素子におい
ては、裏面側偏光板を透過した着色光が、反射板で反射
されて液晶表示素子の表面側に出射する際に、前記裏面
側偏光板と表面側偏光板とを透過してさらに偏光度の強
い光となるため、液晶表示素子の表面側に出射する各波
長光の光量差がさらに大きくなり、表示がより強く着色
してしまう。

【０００６】この表示の着色は、特に、液晶分子を１８
０°〜２７０°の大きなツイスト角でツイスト配向させ
た液晶セルを用いているＳＴＮ型の液晶表示素子におい
て顕著である。

【０００７】また、反射型液晶表示素子としては、従
来、液晶セルの裏面側には反射板だけを配置し、前記液
晶セルの表面側のみに偏光板を配置した構成のものも考
えられている。

【０００８】図３は液晶セルの表面側のみに偏光板を配
置した従来の液晶表示素子の断面図であり、この液晶表
示素子は、液晶の分子を一対の基板間においてツイスト
配向させた液晶セル１０と、この液晶セル１０の裏面側
に配置された反射板２０と、前記液晶セル１０の表面側
に配置された１枚の偏光板２１とからなっている。

【０００９】上記液晶セル１０は、ガラス等からなる表
裏一対の透明基板１１，１２間に液晶１８を挟持したも
のであり、一対の基板１１，１２内面にはそれぞれ透明
電極１３，１４が設けられ、その上に配向膜１５，１６
が形成されている。

【００１０】なお、図に示した液晶セル１０は単純マト
リックス型のものであり、表側基板１１の電極１３は複
数本互いに平行に形成された走査電極、裏側基板１２の
電極１４は前記走査電極１３とほぼ直交させて複数本互
いに平行に形成された信号電極である。

【００１１】また、両基板１１，１２に形成した配向膜
１５，１６は、ポリイミド等からなる水平配向膜であ
り、これら配向膜１５，１６の膜面にはそれぞれラビン
グによる配向処理が施されている。

【００１２】上記一対の基板１１，１２は、枠状のシー
ル材１７を介して接合されており、この両基板１１，１
２間の前記シール材１７で囲まれた領域に液晶１８が充
填されている。

【００１３】この液晶１８は誘電異方性が正のネマティ
ック液晶であり、その液晶分子は、両基板１１，１２の
近傍における配向方向を上記配向膜１５，１６によって
規制され、両基板１１，１２間においてツイスト配列さ
れている。

【００１４】また、上記反射板２０は、アルミニウム等
からなる金属薄板または樹脂フィルムの表面にアルミニ
ウム等の金属膜を蒸着したものであり、この反射板２０
は液晶セル１０の裏側基板１２の外面に貼付けられてい
る。

【００１５】一方、上記偏光板２１としては、一般にニ
ュートラルグレー偏光板と呼ばれる中性偏光板が用いら
れており、この偏光板２１は、その透過軸を所定の向き
にして液晶セル１０の表側基板１１の外面に貼付けられ
ている。

【００１６】この液晶表示素子は、液晶セル１０の表面
側に配置した１枚の偏光板２１に偏光子と検光子とを兼
ねさせたものであり、液晶表示素子にその表面側から入
射する光は、偏光板２１を透過して直線偏光となって液
晶セル１０に入射する。

【００１７】そして、この光は、液晶セル１０を透過
し、さらに反射板２０で反射されて再び液晶セル１０を
透過する間に、その液晶層による液晶分子の配向状態に
応じた複屈折作用を受け、その後前記偏光板２１に入射
して、この偏光板２１の検光作用により画像光となって
液晶表示素子の表面側に出射する。

【００１８】この液晶表示素子は、液晶セル１０の裏面
側に反射板２０を配置し、前記液晶セル１０の表面側の
みに１枚の偏光板２１を配置したものであるため、液晶
セルの表面側と裏面側とにそれぞれ偏光板を配置してい
るものに比べて、表示が明るいという利点をもってい
る。

【００１９】なお、この液晶表示素子においても、液晶
セル１０に入射した直線偏光が、その液晶層を透過する
間に液晶の複屈折作用によって各波長光がそれぞれ偏光
状態の異なる楕円偏光となるため、液晶セル１０を往復
して透過した後に偏光板を透過して出射する光が、その
各波長光の光量に差がある着色光となる。

【００２０】このため、この液晶表示素子では、液晶セ
ル１０の液晶分子が初期の配向状態にある領域に対応す
る背景部に若干の着色を生ずるが、液晶分子が基板１
１，１２に対して立上がり配向した領域（電極１３，１
４間にオン電圧を印加した領域）に対応する表示部はほ
ぼ黒になる。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３に
示した従来の液晶表示素子は、偏光板が１枚だけである
ため、液晶セルを透過した光に対する偏光度が不足し、
したがって、液晶セルの表面側と裏面側とにそれぞれ偏
光板を配置しているものに比べて、表示のコントラスト
が低いという問題をもっている。

【００２２】この発明は、反射型の液晶表示素子とし
て、表示面の着色がほとんどなく、しかも高コントラス
トの表示を得ることができるものを提供することを目的
としたものである。

【００２３】

【課題を解決するための手段】この発明は、液晶の分子
を一対の基板間においてツイスト配向させた液晶セルの
裏面側に反射板を配置し、前記液晶セルの表面側には２
枚の偏光板を積層して配置するとともに、この２枚の偏
光板の透過軸を互いに斜めにずらしたことを特徴とする
ものである。

【００２４】この発明は、特に、液晶セルの液晶分子の
ツイスト角が１８０°〜２７０°と大きい液晶表示素子
に適用するのに有利である。また、この発明において、
上記２枚の偏光板の一方は中性偏光板でよいが、他方の
偏光板は着色偏光板とするのが望ましい。その場合、前
記中性偏光板と着色偏光板は、そのいずれの偏光板を表
面側にして配置してもよく、また、これら偏光板の透過
軸の向きは、液晶セルの液晶分子のツイスト角および液
晶の屈折異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎ・ｄに値に
応じて設定すればよい。

【００２５】例えば、着色偏光板を液晶セルの表面に配
置し、中性偏光板を前記着色偏光板の表面に配置する場
合、液晶セルの液晶分子のツイスト角がほぼ２４０°、
この液晶セルの液晶の屈折異方性Δｎと液晶層厚ｄとの
積Δｎ・ｄの値が約８５０ｎｍであるときは、着色偏光
板の透過軸を、液晶セルの表側基板の近傍における液晶
分子配向方向に対して前記液晶分子のツイスト方向と逆
方向にほぼ２０°±５°ずらし、中性偏光板の透過軸
を、前記着色偏光板の透過軸に対して前記液晶分子のツ
イスト方向と逆方向にほぼ２０°±５°ずらすのが望ま
しい。

【００２６】

【作用】この発明の液晶表示素子においては、その表面
側からの入射光が２枚の偏光板と液晶セルとを透過して
反射板で反射され、再び液晶セルを透過して、前記２枚
の偏光板の検光作用により画像光となって液晶表示素子
の表面側に出射する。

【００２７】そして、この液晶表示素子では、液晶セル
を往復して透過した後に２枚の偏光板のうちの液晶セル
側に配置された偏光板を透過した光が着色しても、この
光が、前記偏光板とは透過軸を斜めにずらして配置され
ているもう１枚の偏光板を透過して出射するため、この
偏光板により前記各波長光の位相差が補正されて出射光
がほぼ無彩色になり、表示面の着色がほとんどなくな
る。

【００２８】この場合、上記２枚の偏光板のうち、一方
の偏光板は中性偏光板でよいが、他方の偏光板に着色偏
光板を用いれば、この着色偏光板の色消し効果により、
出射光がより無彩色になる。

【００２９】また、この液晶表示素子においては、液晶
セルを透過した光が２枚の偏光板を透過して出射するた
め、液晶セルを透過した光に対する偏光度も充分であ
り、したがって、高コントラストの白黒表示が得られ
る。

【００３０】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図１および図２
を参照して説明する。図１はこの実施例の液晶表示素子
の断面図であり、この液晶表示素子は、液晶の分子を一
対の基板１１，１２間においてツイスト配向させた液晶
セル１０の裏面側に反射板２０を配置し、前記液晶セル
１０の表面側に、２枚の偏光板２２，２３を互いに積層
して配置した構成となっている。

【００３１】なお、上記液晶セル１０は、例えば単純マ
トリックス型のものであり、この液晶セル１０は図３に
示した従来の液晶表示素子に用いられているものと同じ
であるから、その説明は図に同符号を付して省略する。
また、上記反射板２０も従来の液晶表示素子に用いられ
ているものと同じものであり、この反射板２０は液晶セ
ル１０の裏側基板１２の外面に貼付けられている。

【００３２】一方、上記２枚の偏光板のうち、一方の偏
光板２２は一般にニュートラルグレー偏光板と呼ばれる
中性偏光板、他方の偏光板２３は着色偏光板であり、こ
の実施例では、着色偏光板２３として、一般にパープル
偏光板と呼ばれる赤紫の偏光板を用いている。

【００３３】そして、この実施例では、２枚の偏光板の
うちの着色偏光板２３を液晶セル１０の表面に配置し、
中性偏光板２２を前記着色偏光板２３の表面に配置して
いる。なお、着色偏光板２３は液晶セル１０の表側基板
１１の外面に貼付けられ、中性偏光板２２は着色偏光板
２３の表面に貼付けられている。

【００３４】そして、この実施例では、上記液晶セル１
０の液晶分子のツイスト角をほぼ２４０°とし、この液
晶セル１０の液晶の屈折異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積
Δｎ・ｄの値を約８５０ｎｍとするとともに、上記着色
偏光板２３の透過軸を液晶セル１０の表側基板１１の近
傍における液晶分子配向方向に対して前記液晶分子のツ
イスト方向と逆方向にほぼ２０°±５°ずらし、中性偏
光板２２の透過軸を前記着色偏光板２３の透過軸に対し
て前記液晶分子のツイスト方向と逆方向にほぼ２０°±
５°ずらしている。

【００３５】図２は、上記液晶表示素子をその表面側か
ら見たときの液晶セル１０の両基板１１，１２の近傍に
おける液晶分子配向方向と２枚の偏光板２２，２３の透
過軸の方向とを示している。

【００３６】この図２のように、液晶セル１０の裏側基
板１２の近傍における液晶分子配向方向（配向膜１６の
ラビング方向）１２ａは、表側基板１１の近傍における
液晶分子配向方向（配向膜１５のラビング方向）１１ａ
に対して図上左回りにほぼ６０°ずれており、液晶分子
は、裏側基板１２から表側基板１１に向かって図上右回
りにほぼ２４０°のツイスト角でツイスト配向してい
る。

【００３７】また、液晶セル１０の表面に配置された着
色偏光板２３は、その透過軸２３ａを液晶セル１０の表
側基板１１の近傍における液晶分子配向方向１１ａに対
して図上左回りに２０°±５°ずらして設けられてお
り、この着色偏光板２３の表面に配置された中性偏光板
２２は、その透過軸２２ａを前記着色偏光板２３の透過
軸２３ａに対して前記液晶分子のツイスト方向と逆方向
にほぼ２０°±５°（液晶セル１０の表側基板１１の近
傍における液晶分子配向方向１１ａに対しては図上左回
りに４０°±５°）ずらして設けられている。

【００３８】この液晶表示素子においては、その表面側
からの入射光が、２枚の偏光板２２，２３と液晶セル１
０とを透過して反射板２０で反射され、再び液晶セル１
０を透過して、前記２枚の偏光板２２，２３の検光作用
により画像光となって液晶表示素子の表面側に出射す
る。

【００３９】なお、この実施例では、液晶セル１０の表
面に着色偏光板２３を配置しその表面に中性偏光板２２
を配置しているため、液晶表示素子への入射光は、まず
中性偏光板２２を透過して直線偏光となり、さらに着色
偏光板２３を透過して偏光度を高められた直線偏光であ
る。

【００４０】そして、この液晶表示素子においても、液
晶セル１０に入射した光が、その液晶層を透過する間に
液晶１８の複屈折作用によって各波長光がそれぞれ偏光
状態の異なる楕円偏光となるため、液晶セル１０を往復
して透過した後に２枚の偏光板２２，２３のうちの液晶
セル１０側に配置されている偏光板２３を透過した光
は、その各波長光の光量に差のある着色光になる。

【００４１】しかし、この液晶表示素子では、液晶セル
１０側に配置されている偏光板２３を透過した光が着色
しても、この光が、前記偏光板２３とは透過軸を斜めに
ずらして配置されているもう１枚の偏光板２２を透過し
て出射するため、この偏光板２２により前記各波長光の
位相差が補正されて、出射光がほぼ無彩色になり、表示
の着色がほとんどなくなる。

【００４２】しかも、この実施例の液晶表示素子では、
上記２枚の偏光板のうち、一方の偏光板２２にはニュー
トラルグレー偏光板と呼ばれる中性偏光板を用いている
が、他方の偏光板２３にパープル偏光板と呼ばれる赤紫
の着色偏光板を用いているため、この着色偏光板２３の
色消し効果により、出射光をより無彩色にして、さらに
効果的に表示の着色をなくすことができる。

【００４３】すなわち、上記液晶表示素子の偏光板を１
枚だけとし、その偏光板に中性偏光板２２と着色偏光板
２３のいずれかを用いたときの表示の着色を見ると、偏
光板が中性偏光板（ニュートラルグレー偏光板）２２だ
けであるときは、液晶セル１０の液晶分子が初期の配向
状態にある領域に対応する背景部は黄色に着色するが、
液晶分子が基板１１，１２に対して立上がり配向した領
域（電極１３，１４間に電圧を印加した領域）に対応す
る表示部分は純度の高い黒になる。

【００４４】一方、偏光板が着色偏光板（パープル偏光
板）２３だけであるときは、液晶セル１０の液晶分子が
初期の配向状態にある領域に対応する背景部は無彩色で
あるが、液晶分子が基板１１，１２に対して立上がり配
向した領域に対応する表示部分が赤紫に着色する。

【００４５】しかし、上記実施例の液晶表示素子では、
液晶セル１０を往復して透過した光が、中性偏光板２２
と着色偏光板２３との両方を透過して出射するため、偏
光板を中性偏光板２２だけとしたときの背景部の着色が
着色偏光板２３で打ち消されるし、また、中性偏光板２
２を用いたときの表示が純度の高い黒であるために、偏
光板を着色偏光板２３だけとしたときの表示の着色は見
えないから、背景部がほぼ無彩色（ほぼ白）になり、表
示部が純度の高い黒になる。

【００４６】また、上記液晶表示素子においては、液晶
セル１０を透過した光が２枚の偏光板２２，２３を透過
して出射するため、液晶セル１０を透過した光に対する
偏光度も充分であり、したがって、表示のコントラスト
も高くなる。

【００４７】なお、上記実施例では、着色偏光板２３を
液晶セル１０の表面に配置し、中性偏光板２２を前記着
色偏光板２３の表面に配置しているが、この着色偏光板
２３と中性偏光板２２は、実施例とは逆に積層して配置
してもよい。

【００４８】さらに、上記実施例では、２枚の偏光板２
２，２３の一方を中性偏光板とし、他方の偏光板を着色
偏光板としているが、この２枚の偏光板はその両方を中
性偏光板としてもよく、その場合は上述した着色偏光板
による色消し効果は得られないが、それでも、従来の液
晶表示素子に比べれば、表示面の着色の度合は小さくな
る。

【００４９】また、上記実施例では、液晶セル１０の液
晶分子のツイスト角をほぼ２４０°とし、この液晶セル
１０のΔｎ・ｄの値を約８５０ｎｍとしたが、この液晶
分子のツイスト角およびΔｎ・ｄの値は任意に選べばよ
く、それに応じて２枚の偏光板２２，２３の透過軸２２
ａ，２３ａを表示の着色がなくなるように設定すればよ
い。

【００５０】さらに、この発明は、特に、液晶分子を１
８０°〜２７０°の大きなツイスト角でツイスト配向さ
せた液晶セルを用いる反射型の液晶表示素子に適用する
のに有利であるが、液晶分子をほぼ９０°のツイスト角
でツイスト配向させた液晶セルを用いる反射型の液晶表
示素子にも適用できることはもちろんである。

【００５１】また、上記実施例において用いた液晶セル
１０は単純マトリックス型のものであるが、この液晶セ
ルは、アクティブマトリックス型のものでも、またセグ
メント型のものであってもよい。

【００５２】

【発明の効果】この発明の液晶表示素子は、液晶の分子
を一対の基板間においてツイスト配向させた液晶セルの
裏面側に反射板を配置し、前記液晶セルの表面側には２
枚の偏光板を積層して配置するとともに、この２枚の偏
光板の透過軸を互いに斜めにずらしたものであるから、
表示面の着色がほとんどなく、しかも高コントラストの
表示を得ることができる。

【００５３】また、この発明の液晶表示素子において、
上記２枚の偏光板のうち、一方の偏光板は中性偏光板で
よいが、他方の偏光板に着色偏光板を用いれば、さらに
効果的に表示面の着色をなくすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す液晶表示素子の断面
図。

【図２】実施例の液晶表示素子をその表面側から見たと
きの液晶セルの両基板の近傍における液晶分子配向方向
と２枚の偏光板の透過軸の方向とを示す図。

【図３】従来の液晶表示素子の断面図。

【符号の説明】

１０…液晶セル２０…反射板２２…中性偏光板２３…着色偏光板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶の分子を一対の基板間においてツイス
ト配向させた液晶セルの裏面側に反射板を配置し、前記
液晶セルの表面側には２枚の偏光板を積層して配置する
とともに、この２枚の偏光板の透過軸を互いに斜めにず
らしたことを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】液晶セルの液晶分子のツイスト角は１８０
°〜２７０°であることを特徴とする請求項１に記載の
液晶表示素子。
【請求項３】２枚の偏光板の一方は中性偏光板であり、
他方の偏光板は着色偏光板であることを特徴とする請求
項１または請求項２に記載の液晶表示素子。
【請求項４】着色偏光板は液晶セルの表面に配置され、
中性偏光板は前記着色偏光板の表面に配置されているこ
とを特徴とする請求項３に記載の液晶表示素子。
【請求項５】液晶セルの液晶分子のツイスト角はほぼ２
４０°、この液晶セルの液晶の屈折異方性Δｎと液晶層
厚ｄとの積Δｎ・ｄの値は約８５０ｎｍであり、着色偏
光板の透過軸は、前記液晶セルの表側基板の近傍におけ
る液晶分子配向方向に対して前記液晶分子のツイスト方
向と逆方向にほぼ２０°±５°ずれており、中性偏光板
の透過軸は、前記着色偏光板の透過軸に対して前記液晶
分子のツイスト方向と逆方向にほぼ２０°±５°ずれて
いることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示素子。