JPH0876148A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPH0876148A
JPH0876148A JP7225217A JP22521795A JPH0876148A JP H0876148 A JPH0876148 A JP H0876148A JP 7225217 A JP7225217 A JP 7225217A JP 22521795 A JP22521795 A JP 22521795A JP H0876148 A JPH0876148 A JP H0876148A
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liquid crystal
layer
display device
crystal display
delay
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JP7225217A
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English (en)
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Piitaa Reinzu Edowaado
ピーター レインズ エドワード
Deibitsudo Teirin Maatein
デイビッド ティリン マーティン
Kuratate Tomoaki
クラタテ トモアキ
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Sharp Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 視差効果の影響を少なくすることにより、視
角特性を向上する。 【解決手段】 本発明の液晶表示装置は、眺めている側
から、電極１２を有する第１のガラス基板１０、適切な
配向層１４、１８の設けられた２色性液晶材料層１６、
遅延層２０、反射板２４、および電極２６を有する第２
のガラス基板２８を有している。使用時において、ある
状態のとき、２色性液晶層１６が入射光の特定成分を吸
収し、透過した成分は平面偏光される。偏光は、遅延層
２０に入射する。遅延層２０は、平面偏光を円偏光に変
換する。この円偏光は反射され、遅延層２０を通って戻
る際に、元の偏光面に垂直な方向に偏光された直線偏光
に再び変換される。この偏光は２色性色素によって吸収
され、セルを硬化して観察者に届く光は無い。また別の
状態においては、光は２色性色素分子によって吸収され
ず、ゆえに偏光されない。したがってセルは光を透過
し、観察者に到達する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に関
し、特に高輝度表示の可能な液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の液晶表示装置として、２色性液晶
素子と、液晶素子の背後に設けられた１／４波長板と、
１／４波長板の背後に設けられた金属反射板とを有する
ものが知られている。２色性液晶素子は、導電性の電極
を備えた１対のガラス基板を有しており、２色性液晶層
がガラス基板対間に設けられている。
【０００３】上記液晶素子は、電圧無印加状態におい
て、入射した偏光していない光が、液晶を通過する際に
２色性材料によって直線偏光されるように構成されてい
る。直線偏光された光は、１／４波長板を通過すること
によって円偏光にされる。この光は、金属反射板で反射
されることにより反対回りの円偏光となり、１／４波長
板を通過することによって、元の偏光に対して直交する
方向の偏光ベクトルを有する直線偏光に変換される。こ
の偏光は、２色性液晶によって大きく減衰されている。
したがって、電圧無印加状態においては、液晶を通過す
る反射光は比較的少なく、表示は暗く見える。
【０００４】液晶に電圧を印加した際、セル中の２色性
材料は偏光機能を有さず、元の非偏光の入射光は素子お
よび１／４波長板を偏光されることなく通過する。次に
この光は反射され、非偏光のままで１／４波長板を再び
通過する。光は最終的に液晶を通過して観察者に到達す
る。このように電圧印加時には、液晶セルは明るく見え
る。このタイプの装置の例が、Appl. Phys. Lett.、vo
l.30、619頁〜621頁に開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の液晶素
子では、視差効果の影響が大きく、視角特性が悪い。視
差の影響は電極の端部において特に大きい。
【０００６】本発明はこのような現状に鑑みてなされた
ものであり、本発明の目的は視差の影響が少なく、それ
により視角特性を向上させることができる液晶表示装置
を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、第１および第２の基板と、該第１および第２の基板
の間に設けられ、液晶および２色性色素を含む液晶層
と、該液晶層と該第１および第２の基板のうちの一方と
の間に設けられた偏光維持反射板と、該液晶層と該反射
板との間に設けられた遅延層とを備えており、そのこと
により上記目的を達成する。
【０００８】前記遅延層は前記液晶層と接触していても
よい。
【０００９】前記反射板は前記遅延板と接触していても
よい。
【００１０】前記反射板は導電性であり、該反射板は該
液晶層を駆動するための電極であってもよい。
【００１１】前記遅延層は（２ｎ＋１）／４波長板であ
ってもよい。ここでｎは０以上の整数である。
【００１２】前記遅延層の光学軸は、前記液晶層の偏光
ベクトルに対して４５゜の角度で設けられていてもよ
い。
【００１３】前記液晶表示装置は、前記液晶層と前記遅
延層との間に、更なる遅延層が設けられていてもよい。
【００１４】前記更なる遅延層の光学軸は、前記液晶層
の偏光ベクトルに対して角度αで設けられており、前記
遅延層の光学軸は、前記更なる遅延層の光学軸に対して
（α＋４５゜）の角度で設けられていてもよい。
【００１５】前記液晶表示装置は、ｍ個の更なる遅延層
が前記液晶層と前記遅延層との間に設けられており、ｍ
は１より大きい整数であってもよい。
【００１６】前記更なる遅延層のうちの１番目の更なる
遅延層の光学軸は、前記液晶層の偏光ベクトルに対して
角度αで設けられており、前記遅延層の光学軸が、該更
なる遅延層のうちのｍ番目の更なる遅延層の光学軸に対
して（α＋４５゜）の角度で設けられており、該更なる
遅延層のｐ番目の更なる遅延層の光学軸は、（ｐ−１）
番目の更なる遅延層の光学軸に対して２αの角度で設け
られていてもよい。ここでｐは１より大きくｍ以下の整
数である。
【００１７】前記遅延層または前記更なる遅延層のそれ
ぞれは （２ｑ＋１）／４波長板であって、ｑは０以上
の整数であってもよい。
【００１８】前記遅延層または前記更なる遅延層のそれ
ぞれは、配向された液晶ポリマー層を有していてもよ
い。
【００１９】前記遅延層または前記更なる遅延層のそれ
ぞれは、線形光重合化高分子層を有していてもよい。
【００２０】前記遅延層または前記更なる遅延層のそれ
ぞれは、配向された光重合化ネマティックまたはスメク
チック反応性液晶層を有していてもよい。
【００２１】前記液晶表示装置は、少なくとも１つのカ
ラーフィルタをさらに備えていてもよい。
【００２２】前記液晶表示装置は、前記液晶層と前記第
１の基板との間に設けられた少なくとも１つの更なる液
晶層をさらに備えており、該更なる液晶層はそれぞれ液
晶および２色性色素を含んでいてもよい。
【００２３】前記液晶層と前記更なる液晶層とは、互い
に平行な偏光ベクトルを有していてもよい。
【００２４】前記液晶層および前記更なる液晶層の前記
２色性色素のそれぞれは、可視スペクトルの異なる領域
の光を吸収してもよい。
【００２５】前記液晶層または前記更なる液晶層の隣接
する対の間のそれぞれに、付加遅延層が設けられていて
もよい。
【００２６】前記液晶層および前記更なる液晶層と前記
反射板との間の前記遅延層のリタデーションまたは該遅
延層と前記更なる遅延層との合計のリタデーションは、
該液晶層または該更なる液晶層の光吸収領域の波長に対
応していてもよい。
【００２７】前記遅延層および前記付加遅延層の光学軸
は、互いに平行であってもよい。
【００２８】前記液晶層または前記更なる液晶層のそれ
ぞれの前記液晶は、前記２色性色素が溶解しているネマ
ティック液晶材料を有していてもよい。
【００２９】前記液晶層または前記更なる液晶層のそれ
ぞれは第１および第２の配向面を有し、前記液晶および
前記２色性色素は該第１および第２の配向面間に存在し
ていてもよい。
【００３０】前記第１および第２の配向面はアンチパラ
レルなラビング処理を行った面を有しており、前記液晶
材料は正の誘電率異方性を有していてもよい。
【００３１】前記第１および第２の配向面は、９０゜に
近いが９０゜未満のプレチルト角を構成し、前記液晶材
料は負の誘電率異方性を有していてもよい。
【００３２】前記液晶表示装置は、表示装置に一体的に
形成された少なくとも１つの薄膜トランジスタをさらに
備えていてもよい。
【００３３】前記液晶層と前記更なる液晶層とは、実質
的に９０°の角度をなす偏光ベクトルを有していてもよ
い。
【００３４】前記第１および第２の配向面は平行なラビ
ング処理を行った面を有しており、前記液晶材料は正の
誘電率異方性を有していてもよい。
【００３５】前記液晶表示装置は、前記液晶層と前記遅
延層との間に設けられた更なる遅延層を更に備えてお
り、該更なる遅延層の光学軸は、該遅延層の光学軸に対
して９０°の角度をなしており、該液晶層の偏光ベクト
ルに対して４５の角度をなしていてもよい。
【００３６】前記更なる遅延層は、（２ｍ＋１）／４波
長板であり、ｍは０より大きく、かつｎより大きい整数
であってもよい。
【００３７】上述したように、本発明の液晶表示装置で
は、従来の液晶表示装置とは異なり、遅延層および反射
板を「セル」、すなわち液晶素子中に設けている。これ
により液晶層の遅延層からの分離、および遅延層の反射
板からの分離が緩和される。このように分離を緩和する
ことにより、視差効果が減少し、装置の視角特性が向上
する。
【００３８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照しながら説明する。
【００３９】図１は本実施の形態の液晶表示装置の平面
図を示し、図２はこの液晶表示装置を左から見た側面図
を示す。このセルは、セルを眺めている側から、第１の
ガラス基板１０、第１の透明電極１２、第１のラビング
されたポリイミド液晶配向層１４、および大きな厚さを
有する２色性液晶材料層１６を有している。２色性液晶
材料層１６は、ネマティック液晶材料と黒色の２色性色
素との混合物を含有している。黒色２色性色素の分子
は、ネマティック液晶材料のダイレクタの方向に配向し
ている。セルはさらに、第２のラビングされたポリイミ
ド液晶配向層１８、１／４波長板からなる位相遅延層２
０、遅延層２０のための配向層２２、偏光維持金属反射
板２４、第２の電極２６、およびガラス基板２８を有し
ている。
【００４０】配向層１４、１８は、それぞれのラビング
方向がアンチパラレル、すなわち平行であるが逆方向と
なっている。液晶材料は正の誘電率異方性を有してい
る。液晶材料の配向層１４、１８に隣接する表面層は、
セル平面に対して小さいが０ではない、例えば１゜から
１０゜の間のプレチルト角を有している。電圧無印加
時、すなわち電界非存在時においては、液晶層１６中の
全ての液晶分子は実質的に互いに平行に配向している。
電圧印加時、すなわち電極１２、２６間に電界が印加さ
れた時においては、液晶層１６中の表面層から遠くの液
晶分子は、セル平面に対して実質的に垂直に配向してい
る。
【００４１】遅延層２０は、複屈折性材料からなる層を
有している。本実施の形態において、遅延層２０は液晶
ポリマーを含有し、遅延層２０のための配向層２２はラ
ビング処理されたポリイミド層を有している。このラビ
ングされたポリイミド層により遅延層２０の液晶分子が
配向され、電圧無印加時においてネマティック液晶材料
のダイレクタ方向に対し４５゜の角度をなす光学軸２１
が得られる。遅延層２０の厚さは、この厚さと複屈折性
との積が、セルを通過する光の波長の（２ｎ＋１）／４
に等しいか、または少なくともほぼ等しくなるように、
すなわち波長の（２ｎ＋１）／４の位相遅延（リタデー
ション）が得られるように設定される。ただしｎは０以
上の整数である。ｎ＝０の場合約１／４波長の位相遅延
が得られる。
【００４２】使用時において、セルが電圧無印加状態に
あるとき、セルに入射した偏光していない偏光は、２色
性液晶層１６中の２色性色素によって偏光される。２色
性色素は、色素分子の長軸方向に平行な偏光ベクトルを
有する光成分を特に吸収し、色素分子の長軸方向に垂直
な偏光ベクトル１７を有する光成分を透過する。偏光ベ
クトル１７および光学軸２１を図２の液晶層１６および
遅延層２０の下方に示す。分子がネマティック液晶材料
のダイレクタ方向に配向しているため、分子の長軸方向
は互いに平行であり、したがって２色性液晶材料を透過
した光成分は平面偏光されている。
【００４３】次に、透過された平面偏光は、遅延層２０
に入射する。遅延層２０は、平面偏光をある特定方向の
円偏光、例えば左回りの円偏光に変換する。円偏光は、
反射板２４によって反射される。反射板２４は光の偏光
を維持するが、円偏光を逆方向の円偏光に変換する。例
えば左回りの円偏光を右回りの円偏光に変換する。
【００４４】反射光は再び遅延層２０に入射する。遅延
層２０は、円偏光を平面偏光に再び変換する。円偏光の
偏光方向の変化の結果、再び得られた平面偏光は、液晶
材料を透過して偏光された直後の光の偏光ベクトルに垂
直な偏光ベクトルを有することになる。反射光の偏光ベ
クトルは色素分子の長軸に平行であるため、反射光の大
部分は２色性色素によって吸収される。
【００４５】液晶表示装置に電圧が印加時においては、
ネマティック液晶材料のダイレクタと、結果として色素
の長軸とは、ガラス基板１０および２８の平面に垂直に
延びている。入射した偏光していない光は、この配向を
なしている色素分子の長軸方向に平行な偏光ベクトルを
有する成分を有さないため、２色性色素分子によって吸
収されない。２色性液晶層を透過した光は、したがって
偏光していない光である。遅延層２０を通過しても、光
は偏光されないままであり、反射し遅延層２０を通過す
る戻り光も同様である。偏光していない光である戻り光
は、２色性液晶層１６に入射し、色素分子の長軸方向に
平行な偏光ベクトルを有する成分を有さないため、再び
透過される。このように、電圧無印加時においては、反
射光は２色性液晶層１６を透過する際に大きく減衰し、
暗い表示となる。一方、電圧印加時においては、反射光
は比較的小さい減衰で透過され、明るい表示となる。
【００４６】本発明の液晶表示装置では、図１および２
から分かるように、遅延層２０を液晶セル内に配置する
ことにより、液晶層１６と遅延層２０との距離、および
反射板２４と遅延層２０との距離を低減している。した
がって、液晶層１６と遅延層２０とが離れていること、
および反射板２４と遅延層２０とが離れていることによ
り生じる視差効果を小さくすることができ、その結果液
晶表示装置の視角特性を向上させることができる。
【００４７】図３に示すように、本発明の液晶表示装置
の反射率は電極に印加される電圧に関係するため、中間
調表示が可能である。上記の完全電圧印加時と電圧無印
加時に対応する電圧の中間の電圧を電極に印加すると、
２色性色素分子は、特定の偏光ベクトルを有する光の中
間の量を吸収するように配向する。光の一部のみが吸収
されるため、液晶表示装置を透過する反射光の光量は減
少する。すなわち液晶表示装置の反射率は減少し、中間
調が得られる。印加電圧を適宜制御することにより、連
続的な中間調または複数の中間調を得ることが可能にな
る。
【００４８】配向処理を施した液晶ポリマーを位相遅延
層２０として用いる代わりに、線状に光重合されたポリ
マーを用いてもよい。線状に光重合されたポリマーは、
光重合材料に偏光を照射することによって得られる。こ
のような照射により、光学的複屈折性を有する膜を形成
できる。線状に光重合されたポリマーを遅延材料として
用いる場合、配向層２２は必要ない。
【００４９】さらに、反応性メソゲンを遅延層２０の材
料として用いてもよい。反応性メソゲンとは、その場で
光重合可能な液晶材料を指す。このような材料を用いて
遅延層を得るためには、配向処理を行ったネマティック
反応性液晶またはスメクチック液晶層を、例えば紫外線
照射によって重合化する。このような照射を行った材料
は、複屈折配向ポリマー層を形成する。この複屈折配向
ポリマー層は、適切な厚さを有するとき、１／４波長板
として機能する。
【００５０】本実施の形態においては、反射板２４は第
２電極２６とは別になっている。しかし反射板２４は金
属であるため、反射板２４を第２の電極２６として用い
ることも可能である。この場合、液晶表示装置の構成要
素の数が減少し、構成が簡素になる。
【００５１】上述した液晶表示装置のいずれを用いて
も、例えば電極１２および２６の少なくとも１つを適切
な形状にし、かつ適切にアドレスされるように構成する
ことにより、表示パネルまたは表示パネルの一部を得る
ことが出来る。また、表示パネルの異なる領域を制御す
るために、薄膜トランジスタまたはダイオードなどの適
当な能動スイッチング素子を用いることが可能である。
さらに１つ以上のカラーフィルタを液晶表示装置の前面
に設ければ、カラー表示パネルを得ることも可能であ
る。
【００５２】本発明では様々な変形例が可能である。例
えば、液晶材料として負の誘電率異方性を有するものを
用い、配向層１４、１８に隣接する液晶材料の表面層
が、セル平面に対して９０゜に近いが９０゜未満の、例
えば８９゜のプレチルト角を有するように構成していて
もよい。電圧印加時、すなわち電極１２および１６の間
に電界が印加された場合、液晶層１６中の全ての液晶分
子はセル平面に対して実質的に平行に配向する。電圧無
印加時、すなわち電界非存在時において、層１６中の表
面層から遠くの液晶分子は、セル平面に対して実質的に
垂直に配向する。このような構成の液晶表示装置におけ
る印加電圧と反射率との関係を図４に示す。図４におい
て、破線で示されているのがこの変形例の液晶表示装置
である。また、あわせて、図１および２に示される構成
を有する液晶表示装置の特性を実線で示している。この
場合にも、向上した視角特性が実現されるのはもちろん
である。
【００５３】図５は、図１および図２の液晶表示装置に
おける電圧無印加時の光の波長に対する反射率を示して
いる。
【００５４】この状態において、コントラスト比を最大
化するために表示はなるべく暗いことが要求される。さ
らに、表示は無彩色または黒色であることが望ましい。
しかし図５に示すように、液晶表示装置の反射率は可視
スペクトルの端部に向かって増加するため、電圧無印加
時において、表示は灰色や黒色というより暗紫色とな
る。
【００５５】これは、１／４波長板２０での分散に起因
し得る。分散の結果、１／４波長板は光を無彩にし得な
い。また１／４波長板２０は、１つの波長においてのみ
真の１／４波長板として機能する。１／４波長板による
遅延は、板厚とその複屈折性との積に等しい。しかし複
屈折性は、普通、波長が増加するにしたがって減少する
ため、遅延もまた波長が増加するにしたがって減少す
る。よって、１／４波長板２０は、可視スペクトルの全
域にわたって１／４波長の遅延を提供することはできな
い。この結果、光が適切に円偏光されていない青色およ
び赤色領域において、コントラストの損失につながる。
【００５６】次に図６を参照しながら、図１および図２
に示したものとは異なる液晶表示装置を示す。この液晶
表示装置では、更なる遅延層３０が液晶層１６と１／４
波長板２０との間に設けられている。更なる遅延層３０
は上述のいずれの１／４波長板２０を実施するための技
術によっても実現され、それによる位相遅延は、（２ｎ
＋１）／２波長となる。ただしｎは０以上の整数であ
る。ｎ＝０の場合、約１／２波長の位相遅延が得られる
ため、更なる遅延層３０を以下では１／２波長板と呼
ぶ。
【００５７】１／２波長板３０の光学軸３１は、液晶層
１６の偏光ベクトル１７に対して角度αだけ回転してい
る。１／４波長板２０の光学軸２１は、光学軸３１に対
してさらに角度（α＋４５゜）回転している。しかし、
これらの角度は液晶表示装置の特性を最適化するために
変更され得る。角αは原則として、０゜および９０゜の
倍数以外の任意の値をとり得る。ただし、１５゜のとき
に反射率が最大になることが見出されている。同様に１
／２波長板３０および１／４波長板２０は波長５５０ｎ
ｍのときにそれぞれ１／２波長、１／４波長の位相遅延
を与えるように調整され得るが、この調整も特性を最適
化するために変更され得る。
【００５８】図７は、図６の液晶表示装置の反射率−波
長特性を示している。図５に示す図１および図２の装置
の特性に比較して、図６の装置の反射率は、可視スペク
トルにわたって実質的に改善されている。このように、
コントラスト比は、特にスペクトルの赤色および青色領
域において改善され、結果として、図６の液晶表示装置
は、実質的に改善された無彩色の表示を提供することが
できる。
【００５９】液晶層１６と１／４波長板２０との間に、
複数個の１／２波長板を設けてもよい。２個の１／２波
長板を設けた例を図８に示す。表示のコントラスト比お
よび無彩度は、１／２波長板の数とともに増加する。こ
のような構成において、隣接する１／２波長板３０、３
２の光学軸は角度２α離れており、液晶層１６に隣接し
ている１／２波長板３０の光学軸３１は、液晶層１６の
偏光ベクトル１７に対して角度α回転している。図６の
装置と同様に、１／４波長板２０の光学軸２１は、隣接
する１／２波長板３２の光学軸３３に対して角度（α＋
４５゜）回転している。液晶表示装置の特性はやはり、
光学軸の角度および１／２波長板３０、３２ならびに１
／４波長板２０のチューニングを変更することによって
最適化され得る。角度αの値は、９゜のときに２つの１
／２波長板の反射率が最大になることが見出された。こ
のように複数個の遅延層を液晶セル内に配置することに
より、視角特性の向上を図りつつ、暗色表示の無彩色化
を実現することができる。図９は、フルカラー表示が可
能な液晶表示装置を示している。図９の装置と図１およ
び図２の装置との相違点は、更なる基板３４、３８と更
なる２色性液晶層３６、４０が（対応する配向層および
電極とともに）液晶層１６と基板１０との間に設けられ
ている点である。液晶層１６、３６、４０の２色性色素
は、それぞれ、青色光、緑色光および赤色光を吸収す
る。画素化された表示装置では、液晶層１６、３６、４
０のそれぞれ画素は、他の液晶層の画素に整合するよう
に配置されている。また、液晶層１６、３６、４０は、
偏光ベクトルが互いに平行になるように配置されてい
る。１／４波長板２０は、可視スペクトルの中心または
緑色領域、例えば５５０ｎｍにおいて、１／４波長の位
相遅延を提供するようにチューニングされている。この
場合にも、図１および図２に示す装置と同様に、遅延層
である１／４波長板２０と液晶層１６とが離れているこ
と、および１／４波長板２０と反射板２４とが離れてい
ることに起因する視差効果は低減され、その結果、視角
特性を向上させることができる。なお、上述した実施例
では、液晶層１６、３６、４０の偏光ベクトルは互いに
平行に配置されているが、９０度の角度をなすように配
置した場合にも同様の効果を得ることができる。
【００６０】図１０は、図９の装置の、電圧無印加時す
なわち黒色状態における特性を示している。前述したよ
うに、表示装置の反射率は、スペクトルの青色および赤
色領域において増加する。なぜなら１／４波長板２０を
透過する光は、これらの領域では適切に円偏光されてい
ないためである。したがって、１／４波長板は、可視ス
ペクトル全域にわたって１／４波長の位相遅延を提供し
得るほど「広帯域」ではない。
【００６１】図１１は別のフルカラー液晶表示装置を示
している。この液晶表示装置は、１／４波長板２０が可
視スペクトルのイエローの領域において１／４波長遅延
を供給するようにチューニングされている点、および更
なる遅延層もしくは遅延板４２、４４が設けられている
点において、図９の装置と異なっている。なお、図９の
装置と同様に、図１１の装置においても液晶層１６、３
６、４０は、偏光ベクトルが互いに平行になるように配
置されている。１／４波長板２０は、イエローに着色さ
れており最小の遅延を必要とする液晶層１６に対して１
／４波長の遅延を提供するようにチューニングされてい
る。δλ板４２は、マゼンタ液晶層３６に対して、イエ
ロー用の１／４波長板２０の遅延と重畳されたときに１
／４波長の位相遅延を供給するように構成される。同様
にδλ板４４は、シアン液晶層４０に対して、イエロー
用１／４波長板２０およびマゼンタ用δλ板４２の遅延
と重畳されたときに、１／４波長の位相遅延を与える。
なお、ここでは液晶層１６、３６、４０の偏光ベクトル
を互いに平行にしているが、９０度の角度をなすように
してもよい。
【００６２】図１２は、図１１の装置の、電圧無印加時
すなわち黒色状態における反射率対波長特性を示してい
る。板２０、４２および４４の光学軸が互いに平行であ
り、かつ液晶層１６、３６および４０の偏光ベクトルに
対する角度が４５゜であること、および板２０、４２お
よび４４によって得られる遅延が、液晶層中の遅延を考
慮して、ほぼ４５０ｎｍ（イエロー）、５５０ｎｍ（マ
ゼンタ）および６５０ｎｍ（シアン）において１／４波
長の遅延となるように構成されていることにより、図１
２に示すように特性を改善することができる。特に、可
視スペクトル全域にわたって、かつ特に可視スペクトル
の両端においてコントラスト比を改善するように、表示
装置の反射率は減少されている。このように、暗色表示
のときの無彩度は図９の装置に比較して向上している。
以上の説明から分かるように、図１１の構成により、よ
り色収差の少ない質の向上した表示を実現することがで
きる。
【００６３】図１３に本発明の液晶表示装置のさらに別
の実施の形態を示す。本実施の形態では、遅延層として
（２ｎ＋１）／４波長板４０、および（２ｍ＋１）／４
波長板５０を液晶層１６と反射板２４との間に設けてい
る。ただし、ｎは０以上の整数であり、ｍ＝ｎ＋１であ
る。したがって、ｎが０であるときには、遅延層４０
は、通過する光に１／４波長の位相遅延を与え、遅延層
５０は３／４波長の位相遅延を与えることになる。遅延
層４０の光学軸は、図１３に示すように液晶層１６の偏
光ベクトルに対して４５°の角度をなしている。もう１
つの遅延層５０の光学軸は、液晶層１６の偏光ベクトル
に対しては４５°の角度を、遅延層４０の光学軸に対し
ては９０°の角度をなすように配置されている。さらに
遅延層４０と遅延層５０とは、屈折率の波長分散特性が
異なる材料から形成されている。このような２つの遅延
層４０、５０を用いることにより、１つの波長の光のみ
に対してではなく、可視スペクトルの広い領域にわたっ
て１／４波長の位相遅延を与えることができる。したが
って図１３の構成によれば、実質的に改善された無彩色
表示を実現することができる。
【００６４】
【発明の効果】本発明の液晶表示装置では、偏光した光
の偏光状態を変更するための遅延層（または遅延板）を
液晶セル内に設けている。これにより、液晶層と遅延層
とが離れていること、および遅延層と反射板とが離れて
いることにより生じる視差効果を低減することができ、
したがって視角特性を向上させることができる。また、
遅延層を複数個設けることにより、より向上した無彩色
表示を実現することができる。液晶層を複数個設けてフ
ルカラー表示を行う液晶表示装置についても同様に、遅
延層を液晶セル内の反射板と液晶層の１つとの間に設け
ることにより、視角特性を向上させることができる。ま
た複数個の遅延層を設ければ、色収差を低減することが
でき、その結果より向上した質のフルカラー表示を実現
することができる。特に、それぞれが特定の波長の光を
吸収する液晶層ごとに遅延層を設け、遅延層を対応する
液晶層を通過する光に対して所定の位相遅延を与えるよ
うに構成すれば、可視スペクトルのほぼ全域にわたって
反射率を低減することができる。この場合、各遅延層
は、その遅延層よりも前方、すなわち光が入射する側に
配置されている全ての遅延層の与える位相遅延と、その
遅延層の与える位相遅延との合計が、上記所定の位相遅
延となるようにチューニングされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置
の断面図である。
【図２】図１の表示装置の分解図である。
【図３】図１および図２の表示装置の反射率と印加電圧
との関係を示すグラフである。
【図４】図３と同様に、図１および図２の表示装置であ
って、アンチパラレルなラビング処理を施された配向面
を有し、プレチルト角が８９゜である装置における反射
率と印加電圧との関係を示すグラフである。
【図５】図１および図２の表示装置における、電圧無印
加時の反射率と波長との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の第２の実施の形態による表示装置の分
解図である。
【図７】図６の表示装置における、電圧無印加時の反射
率と波長との関係を示すグラフである。
【図８】本発明の第３の実施の形態による表示装置の分
解図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態による表示装置の分
解図である。
【図１０】図９の表示装置における、電圧無印加時の反
射率と波長との関係を示すグラフである。
【図１１】本発明の第５の実施の形態による表示装置の
分解図である。
【図１２】図１１の表示装置における、電圧無印加時の
反射率と波長との関係を示すグラフである。
【図１３】本発明の第６の実施の形態による表示装置の
分解図である。
【符号の説明】
１０、２８ ガラス基板 １２、２６ 電極 １４ 配向層 １６ ２色性液晶層 １８ 配向層 ２０ １／４波長板 ２２ 配向層 ２４ 偏光維持反射板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０２Ｆ 1/1347 (72)発明者 トモアキ クラタテ イギリス国 オックスフォード オーエッ クス４ １ディーエイチ，エスティー．ク レメンツ，クロス ストリート，ウッドマ ンズ コート，フラット ５（番地なし)

Claims (30)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１および第２の基板と、 該第１および第２の基板の間に設けられ、液晶および２
    色性色素を含む液晶層と、 該液晶層と該第１および第２の基板のうちの一方との間
    に設けられた偏光維持反射板と、 該液晶層と該反射板との間に設けられた遅延層と、を備
    えている液晶表示装置。
  2. 【請求項２】 前記遅延層は前記液晶層と接触してい
    る、請求項１に記載の液晶表示装置。
  3. 【請求項３】 前記反射板は前記遅延層と接触してい
    る、請求項１または２に記載の液晶表示装置。
  4. 【請求項４】 前記反射板は導電性であり、該反射板は
    前記液晶表示装置の電極である、請求項１から３のいず
    れか１つに記載の液晶表示装置。
  5. 【請求項５】 前記遅延層が（２ｎ＋１）／４波長板で
    あって、ｎは０以上の整数である、請求項１から４のい
    ずれか１つに記載の液晶表示装置。
  6. 【請求項６】 前記遅延層の光学軸は、前記液晶層の偏
    光ベクトルに対して４５゜の角度で設けられている、請
    求項１から５のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
  7. 【請求項７】 前記液晶層と前記遅延層との間に、更な
    る遅延層が設けられている、請求項１から５のいずれか
    １つに記載の液晶表示装置。
  8. 【請求項８】 前記更なる遅延層の光学軸は、前記液晶
    層の偏光ベクトルに対して角度αで設けられており、前
    記遅延層の光学軸は、前記更なる遅延層の光学軸に対し
    て（α＋４５゜）の角度で設けられている、請求項７に
    記載の液晶表示装置。
  9. 【請求項９】 ｍ個の更なる遅延層が、前記液晶層と前
    記遅延層との間に設けられており、ｍは１より大きい整
    数である請求項１から５のいずれかに記載の液晶表示装
    置。
  10. 【請求項１０】 前記更なる遅延層のうちの１番目の更
    なる遅延層の光学軸は、前記液晶層の偏光ベクトルに対
    して角度αで設けられており、 前記遅延層の光学軸が、該更なる遅延層のうちのｍ番目
    の更なる遅延層の光学軸に対して（α＋４５゜）の角度
    で設けられており、 該更なる遅延層のｐ番目の更なる遅延層の光学軸は、
    （ｐ−１）番目の更なる遅延層の光学軸に対して２αの
    角度で設けられており、ｐは１より大きくｍ以下の整数
    である、請求項９に記載の液晶表示装置。
  11. 【請求項１１】 前記遅延層または前記更なる遅延層の
    それぞれは （２ｑ＋１）／４波長板であって、ｑは０
    以上の整数である、請求項７から１０のいずれか１つに
    記載の液晶表示装置。
  12. 【請求項１２】 前記遅延層または前記更なる遅延層の
    それぞれは、配向された液晶ポリマー層を有している、
    請求項１から１１のいずれか１つに記載の液晶表示装
    置。
  13. 【請求項１３】 前記遅延層または前記更なる遅延層の
    それぞれは、線形光重合化高分子層を有している、請求
    項１から１１のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
  14. 【請求項１４】 前記遅延層または前記更なる遅延層の
    それぞれは、配向された光重合化ネマティックまたはス
    メクチック反応性液晶層を有している、請求項１から１
    １のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
  15. 【請求項１５】 少なくとも１つのカラーフィルタをさ
    らに備えている、請求項１から１４のいずれか１つに記
    載の液晶表示装置。
  16. 【請求項１６】 前記液晶層と前記第１の基板との間に
    設けられた少なくとも１つの更なる液晶層をさらに備え
    ており、該更なる液晶層はそれぞれ液晶および２色性色
    素を含んでいる、請求項１から１４のいずれか１つに記
    載の液晶表示装置。
  17. 【請求項１７】 前記液晶層と前記更なる液晶層とは、
    互いに平行な偏光ベクトルを有している、請求項１６に
    記載の液晶表示装置。
  18. 【請求項１８】 前記液晶層および前記更なる液晶層の
    前記２色性色素のそれぞれは、可視スペクトルの異なる
    領域の光を吸収する、請求項１６または１７に記載の液
    晶表示装置。
  19. 【請求項１９】 前記液晶層または前記更なる液晶層の
    隣接する対の間のそれぞれに、付加遅延層が設けられて
    いる、請求項１８に記載の液晶表示装置。
  20. 【請求項２０】 前記液晶層および前記更なる液晶層と
    前記反射板との間の前記遅延層のリタデーションまたは
    該遅延層と前記更なる遅延層との合計のリタデーション
    は、該液晶層または該更なる液晶層の光吸収領域の波長
    に対応する、請求項１９に記載の液晶表示装置。
  21. 【請求項２１】 前記遅延層および前記付加遅延層の光
    学軸は、互いに平行である、請求項１９または２０に記
    載の液晶表示装置。
  22. 【請求項２２】 前記液晶層または前記更なる液晶層の
    それぞれの前記液晶は、前記２色性色素が溶解している
    ネマティック液晶材料を有している、請求項１から２１
    のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
  23. 【請求項２３】 前記液晶層または前記更なる液晶層の
    それぞれは第１および第２の配向面を有し、前記液晶お
    よび前記２色性色素は該第１および第２の配向面間に存
    在する、請求項１から２２のいずれか１つに記載の液晶
    表示装置。
  24. 【請求項２４】 前記第１および第２の配向面はアンチ
    パラレルなラビング処理を行った面を有しており、前記
    液晶材料は正の誘電率異方性を有している、請求項２３
    に記載の液晶表示装置。
  25. 【請求項２５】 前記第１および第２の配向面は、９０
    ゜に近いが９０゜未満のプレチルト角を構成し、前記液
    晶材料は負の誘電率異方性を有している、請求項２３に
    記載の液晶表示装置。
  26. 【請求項２６】 前記液晶表示装置に一体的に形成され
    た少なくとも１つの薄膜トランジスタをさらに備えてい
    る、請求項１から２５のいずれか１つに記載の液晶表示
    装置。
  27. 【請求項２７】 前記液晶層と前記更なる液晶層とは、
    実質的に９０°の角度をなす偏光ベクトルを有してい
    る、請求項１６に記載の液晶表示装置。
  28. 【請求項２８】 前記第１および第２の配向面は平行な
    ラビング処理を行った面を有しており、前記液晶材料は
    正の誘電率異方性を有している、請求項２３に記載の液
    晶表示装置。
  29. 【請求項２９】 前記液晶表示装置は、前記液晶層と前
    記遅延層との間に設けられた更なる遅延層を更に備えて
    おり、該更なる遅延層の光学軸は、該遅延層の光学軸に
    対して９０°の角度をなしており、該液晶層の偏光ベク
    トルに対して４５の角度をなしている、請求項５に記載
    の液晶表示装置。
  30. 【請求項３０】 前記更なる遅延層は、（２ｍ＋１）／
    ４波長板であり、ｍは０より大きく、かつｎより大きい
    整数である、請求項２９に記載の液晶表示装置。
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