JPH09292634A - 反射型液晶素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 明るさ、白さの良好なカラー液晶素子を提
供する。 【構成】 捻れを有しないゲストホスト層と、異なる
リターデイションの複数の領域を有する光学膜と、金属
反射層を基本的な光学構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種情報表示、記録に
好適な液晶素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従来
のＣＲＴに代わる平面な高密度カラー表示素子が要求さ
れ、近年、偏光板を使用するＴＮ素子にカラーフィルタ
ーを組み合わせ、バックライトを用いるカラー液晶表示
が主流となっている。しかしながら、この方式は、その
低い光の利用効率のためにバックライトを除去して携帯
情報機器などに必要な消費電力の小さい反射型カラー素
子として使用することは困難であり、印刷物の明るさ、
白さにはほど遠い。

【０００３】この原因は、主として偏光板およびカラー
フィルターによる加法混色方式を使用することにある。
すなわち、通常の加法混色３原色のカラーフィルターを
用いる現行方式の理論的な光利用効率の限界は、偏光板
による限界が５０％であり、加法混色３原色のカラーフ
ィルターを用いる加法混色方式による限界が３３．３％
であるから、これらを掛け合わせた１６．６％がこの方
式の理論的限界となる。実際の素子の場合は現実の偏光
板およびカラーフィルターの理論値を下回る光利用効率
のほか、ＴＦＴなどアクティブ素子の開口率も加わり、
反射層などに特別な工夫を加えない限り、トータルの利
用効率すなわち、反射型の場合には反射率が１０％を越
えることは困難な状況にある。他方、明るさ、白さの当
面の目標は新聞紙のレベルの約６０％の反射率とされて
いるが、この目標値が上記の現行方式の理論的限界を大
幅に越えている現状から、偏光板の除去を含む根本的な
方式変更が必要なことは明らかである。このため種々の
方式が提案されているが、白さとカラー化を両立できる
反射型の方式は極めて少ない。

【０００４】特開平８−２９６１８に従来のカラーフィ
ルターを用いずに、異なるリターデイションを有する複
数の領域を光学的並列に有する光学膜と、９０度の捻れ
をもつネマチック液晶層を、２枚の偏光フィルムの間に
配置した液晶素子が記載されている。この方式は現実の
カラーフィルターの透過率の低さによる光利用効率の低
下に対しては改善が期待できる。しかしながら、この構
成の素子は混色原理を利用した高密度カラー表示に必要
な基本的なカラー表示特性が不十分であり、また、反射
型素子に望まれる大幅な明るさ、白さの改善には原理的
にほど遠い。

【０００５】すなわち、混色原理を利用した高密度カラ
ー表示として用いるには、各画素が白あるいは黒のよう
な無彩色と３原色などの有彩色との間を制御できること
が要件となるが、上記構成では有彩色間での色相変換に
すぎず、加法混色を利用して高密度のカラー表示、記録
を行うための基本的要件を満たしていない。また、上記
の素子では白などの無彩色を表示する手段が必ずしも明
確ではないが、仮に加法混色３原色により加法混色を行
って表示するものとして比較すれば、上記の開示された
方式は偏光板を用いる通常の加法混色方式の理論的限界
である１６．６％の光利用率あるいは反射率を越えるこ
とはできない。本発明の目的は、携帯型情報表示、ある
いは書き換え可能な記録などに好適な、明るさの大幅に
改善された新規な基本構成の反射型カラー液晶素子を提
供することにある。

【０００６】

【問題点を解決するための手段】前記の課題を解決し、
上記の目的を達成するために以下の手段を用いる。

【０００７】電界、熱の印可、無印可によって変化する
液晶分子の配列状態の少なくともいずれか一つが、基板
に垂直な配列状態以外の捻れを有しない配列状態をとる
ゲストホスト液晶層と、異なるリターデイションを有す
る複数の領域を光学的並列に有する光学膜と、金属など
の導電性反射層を基本的な光学的構成要素として有する
反射型カラー液晶素子である。

【０００８】発色色相が、補色、３原色などのような加
法混色によって無彩色となる有彩色の画素の組み合わせ
と、発色色相が黒のようなそれ自身が無彩色である画素
とを含み、これらが繰り返しパターンを形成している上
記の反射型カラー液晶素子である。

【０００９】拡散透過層を有する上記のいずれかの反射
型カラー液晶素子である。

【００１０】電界、熱の印可、無印可によって変化する
液晶分子の配列状態の少なくともいずれか一つが、ホモ
ジニアス配列状態などの基板に平行な配列状態をとるゲ
ストホスト液晶モードである上記のいずれかの反射型カ
ラー液晶素子である。

【００１１】電界、熱の印可、無印可によって変化する
液晶分子の配列状態の少なくともいずれか一つが、ハイ
ブリッド配列状態をとるゲストホスト液晶モードである
上記のいずれかの反射型カラー液晶素子である。

【００１２】電界、熱の印可、無印可によって変化する
液晶分子の配列状態の少なくともいずれか一つが、ホメ
オトロピック配列状態などの基板に垂直な配列状態をと
るゲストホスト液晶モードである上記のいずれかの反射
型カラー液晶素子である。

【００１３】反射層の背面にＴＦＴなどのアクティブ素
子を配置して開口率を高めた上記のいずれかの反射型カ
ラー液晶素子である。

【００１４】

【作用】本発明は、電界、熱の印可、無印可によって変
化する液晶分子の配列状態の少なくともいずれか一つ
が、垂直な配列以外の捻れを有しない分子配列状態をと
るゲストホスト液晶層、すなわち、黒色などの二色性色
素の二色性吸収により、少なくともいずれか一つの状態
の透過光が直線偏光となるゲストホスト液晶層を各種の
ゲストホスト液晶層のなかから選択して採用し、これ
と、複屈折性光学膜と、金属などの導電性反射層を基本
的な光学的構成要素としているため、明るさ、白さが従
来素子よりも格段に優れた反射型カラー液晶素子、ある
いは複屈折を利用するカラーモードの一般的な難点であ
る階調が実現できる反射型カラー液晶素子が可能とな
る。

【００１５】すなわち、特開平８−２９６１８記載の素
子などのような、カラーフィルターに代わる発色機構と
して複屈折による発色を利用することによって透過率の
改善を計ること、すなわち単なる理論値への接近が本発
明の主たる目的なのではなく、反射型の課題である白色
度の改善に対して原理的な飛躍をもたらすことにある。
詳しくは偏光機能層として偏光板の代わりに、電界、熱
により偏光機能を制御できるゲストホスト液晶層を選択
採用しているため、透過光を偏光、非偏光状態間で制御
できるゲストホスト液晶層の場合は、非偏光状態を利用
してこれを白色状態とすることができる。このため混色
原理によって白色を作り出す必要がなく、また、複屈折
性光学膜は非偏光に対しては通常の透明板と同様に原理
的な光利用率の低下は生じないため、白色表示の場合に
は、前記の加法混色３原色の混色による従来素子の場合
の理論的な限界を取り払うことが可能であり、白表示の
反射率の理論的限界は従来素子の３倍に向上する。ま
た、現実の二色性色素による理論的限界からのズレは無
視し得ないものの、非偏光状態とすることによって偏光
板を用いた偏光利用による白色度の理論的限界も取り払
うことができるため、理論的な限界はさらに２倍に向上
する。

【００１６】また、透過光の偏光方向を制御できるゲス
トホスト液晶層を用いた場合は、上記の偏光板を用いた
場合と同様に偏光利用による理論的限界の制約はうける
が、複屈折性光学膜は光学軸方向あるいはその直交方向
の偏光に対しては発色などによる光の理論的な損失を生
じないため、これを白表示に利用することによって前記
の加法混色による制約を取り払うことが可能である。す
なわち本発明の第１の骨子は、上記の特開平８−２９６
１８記載の素子などのような、単にカラーフィルターに
代わる発色機構として複屈折による発色を利用すること
にあるのではなく、上記素子では困難な加法混色を実現
して高密度表示を可能ならしめ、さらに複屈折による発
色が解消される条件を利用して従来の加法混色方式の理
論的限界を解消することが可能であり、これを利用する
ことによって従来の反射型カラー素子の白色度の難点を
原理的に解消できるという思想にある。

【００１７】また偏光方向を変えることによって本発明
の構成の素子の場合には、従来実現の難しい複屈折によ
る発色の階調が制御が実現できる利点をもつ。上記によ
り、本発明の構成により、白色状態の明るさが、カラー
フィルター利用による加法混色および偏光板により制約
されている従来素子に比べて、その理論的な限界が３倍
または６倍の反射型カラー素子が実現できる。

【００１８】上記の基本構成に、通常の透過型カラー素
子の場合のように３原色画素を適用して実施すると、各
画素を明るい白と有彩色の間を制御できるものの、混色
によっても黒を実現することが困難であるという問題を
生じる。このため黒が望ましい文字、数字などのキャラ
クターの表示、記録に難点がある。これを解決するため
に本発明の方法、すなわち、白と黒とに制御できる画素
を加えて情報表示に好適なものとする。すなわち、発色
色相が、補色、３原色などのような加法混色によって無
彩色となる組み合わせと、発色色相が黒となる画素を含
む繰り返しパターンを有する上記の反射型カラー液晶素
子であるため、発色色相が、補色あるいは３原色のみの
構成に比べ、補色＋黒あるいは３原色＋黒のような画素
の構成とすることにより文字、数字などのキャラクター
の視認性に優れた表示、記録とすることが可能であり、
携帯情報機器などに好適である。黒となる画素は複屈折
性光学膜の対応する領域がλ／４のリターデイションを
持つように設定して実現できる。繰り返しパターンはス
トライプ状、モザイク状などの公知のパターンを利用で
きる。

【００１９】上記の本発明の基本構成は反射層が鏡面反
射層である場合に発色効率、すなわちコントラストが高
い。しかしながら、この場合は周囲あるいは使用者自身
が液晶素子に映ってしまう外景映りなどの難点が生じ、
視野角が狭い。これを解決するために、反射層に凹凸を
設けて拡散反射性を持たせてもよいが、工程が複雑にな
る難点がある。この難点は本発明の方法、すなわち、表
面などに拡散透過層を付加することにより解決できる。
すなわち、本発明は拡散透過層を有する上記のいずれか
の反射型カラー液晶素子であるため、反射層を反射効率
が高く、製造が容易なアルミ蒸着膜などの鏡面反射層を
利用することが可能であり、鏡面反射層を使用した場合
の外景映りなどの難点を拡散透過層によって改善するこ
とができる。

【００２０】拡散透過層は高分子材料基材に白色無機顔
料の微粒子あるいは有機系微粒子などを添加する方法な
どの内部微少領域の屈折率差を利用するタイプ、あるい
は凹凸の表面などの凹凸の界面の屈折率差を利用するタ
イプなどが挙げられる。拡散透過層は反射層とゲストホ
スト液晶層の間に設けてもよいが、素子表面などのゲス
トホスト液晶層の外側に設けることにより好適に実施で
きる。この場合、紫外線吸収剤、蛍光増白剤などを添加
してもよく、また保護膜を兼ねたフィルムとすることが
できる。また、タッチパネル型などの素子表面の入力装
置と兼ねてもよい。

【００２１】次にゲストホスト液晶層を説明する。各種
のゲストホスト層のうち本発明に用いるゲストホスト層
としては電界、熱の印可、無印可によって変化する液晶
分子の配列状態の少なくともいずれか一つが、捻れを有
しない配列状態をとるゲストホスト液晶層、すなわち、
電界、熱の印可、無印可によって変化する少なくともい
ずれか一つの状態の透過光が直線偏光となるゲストホス
ト液晶層であれば使用することができるが、カイラル剤
の添加などにより捻れを含む相転移モードなどのゲスト
ホスト層は不適である。上記に該当する配列状態の具体
例としては、ホモジニアス配列などの基板に平行ないし
概ね平行な明瞭な捻れを有しない配列、基板に対して一
様に傾斜した配列、ベンドあるいはハイブリッド配列な
どが挙げられる。

【００２２】このうち、ホモジニアス配列状態などの基
板に平行な配列状態をとることができるゲストホスト液
晶モードを用いて、これを発色状態とすることにより、
光学膜に良好な偏光度の光を入射させることができるた
め、複屈折による発色の良好な素子とすることができ
る。すなわち、上記の配列状態のゲストホスト液晶層の
吸収軸の方向あるいはこれと直交する透過軸の方向と、
光学膜の光学軸方向とが成す角度を、平行および直交以
外の角度、好ましくは４５度となるように設定して発色
状態の発色性が良好な素子とすることができる。

【００２３】ホモジニアス配列状態などの基板に平行な
捻れのない配列状態をとるゲストホスト液晶モードの具
体例として、先ず、基板に垂直に電界を印可するタイプ
のゲストホスト液晶モードのなかから本発明に好適なモ
ードを挙げる。このタイプのなかでは、強誘電液晶、反
強誘電液晶として知られるスメクチック液晶を用いたゲ
ストホスト液晶モード、あるいはＮｐ液晶を用い初期配
向がホモジニアス配列であるもの、Ｎｎ液晶を用い初期
配向がホメオトロピック配列状態であるもの、ベンド配
向あるいはハイブリッド配向であってもよい捻れが無い
か少ない配向のＮｎ液晶を用いたゲストホスト液晶モー
ドなどが挙げられる。強誘電液晶、反強誘電液晶による
ゲストホスト層を用いる場合は、これらの液晶を用いて
ゲストホスト・モードとする場合に公知の、傾き角が４
５度のゲストホスト液晶層は、本発明の場合には好まし
くない。本発明に用いるには傾き角が２２．５度の通常
の複屈折モードに使用する強誘電液晶、反強誘電液晶に
二色性色素を添加して好適に用いられる。

【００２４】また、平行配向処理された基板、基紙にス
メクチックＡ相を示すｐ型液晶を用いたゲストホスト液
晶層を用いてもよく、電界、熱を併用してメモリー性の
表示、記録とすることができる。例えば、スメクチック
Ａ相の上に狭いネマチック相をもつゲストホスト液晶層
を平行配向処理された配向層の上に形成して、複屈折性
光学膜の光学軸と配向方向が４５度の角度をもつように
構成し、ゲストホスト液晶層、複屈折性光学膜および反
射層を光学的直列とする。これを等方相になるように加
熱し、徐冷してネマチック相を通過させるとゲストホス
ト層は平行な配向となり画素は発色状態となる。この場
合、電界を印可しながら冷却するとゲストホスト層は垂
直な配向となり画素は透明または白色となる。また等方
相から急冷するとゲストホスト層はランダム配向となり
画素は黒色となる。上記のように、スメクチック液晶を
利用するとメモリー性の表示、記録が可能となる。ま
た、高分子液晶を用いても良く、高分子分散型としても
よい。

【００２５】基板面と平行な方向に電界を印可するモー
ドとしては、初期配向をホモジニアス配向とし、Ｎｐ液
晶またはＮｎ液晶を用いたゲストホスト液晶モードなど
が挙げられる。例えば、特開平７−２２５３８８記載の
モードにゲストホスト液晶組成物を適用して実現でき
る。この場合、分子あるいはダイレクターの方向を最大
４５度の角度で制御するように構成し、初期配向状態の
ダイレクター方向と光学膜の光学軸の方向を平行となる
ように設定すると、電界無印可状態で白色、印可状態で
有彩色などに発色する素子が得られる。

【００２６】本発明に使用できるゲストホスト・モード
のうち、電界、熱の印可、無印可によって変化する液晶
分子の配列状態の少なくともいずれか一つが、ホメオト
ロピック配列状態などの基板に垂直な配列状態をとるゲ
ストホスト液晶モードを用いることにより、偏光状態の
解消された光を光学膜に入射させることができるため、
これを非発色状態とすることにより、ゲストホスト組成
物の二色性にもよるが、偏光板を使用する方式に比べて
明るさ、白さが優れた反射型素子が実現できる。具体的
には基板に垂直に電界を印可するタイプのゲストホスト
液晶モードのうち、Ｎｐ液晶を用い初期配向がホモジニ
アス配列であるもの、Ｎｎ液晶を用い初期配向がホメオ
トロピック配列状態であるもの、ベンド配向あるいはハ
イブリッド配向であってもよい捻れが無いか少ない配向
のＮｐ液晶を用いたゲストホスト液晶モードなどが挙げ
られる。

【００２７】上記のうち、Ｎｎ液晶を用い初期配向がホ
メオトロピック配列状態であるものは、特に白色度の高
い素子が構成できる。また、ベンド配向あるいはハイブ
リッド配向であってもよい捻れが無いか少ない配向のＮ
ｐ液晶を用いたゲストホスト液晶モードを用いた場合
は、ゲストホスト・モードの一般的な難点である高い駆
動電圧の難点が緩和される。

【００２８】本発明に用いる光学膜は、屈折率異方性Δ
ｎと厚さｄによって定められる領域により異なるリター
デイション（Δｎ・ｄ）を有し、複屈折による発色色相
が異なる複数の領域を光学的並列に有する光学膜であ
り、液晶性メソーゲン基と重合性官能基を有するモノマ
ーあるいはオリゴマーを配向処理された基板上などで重
合させる方法などにより製造することが可能である。例
えば、光重合法による特開平８−２９６１８記載の方法
などにより形成できる。

【００２９】本発明に用いる、異なるリターデイション
の光学膜の光学的な設計は、光学膜を平行な偏光子の間
に配置して白色自然光を入射させた場合、複屈折により
生じる領域により異なる発色色相の透過光が、レッド、
グリーン、ブルーの加法混色３原色または減法混色３原
色、補色対などの加法混色によって無彩色となる組み合
わせのリターデイション条件を基準として、本発明の場
合は反射鏡により折り返されることを考慮して、その１
／２のリターデイションとすることにより、カラー表示
に好適な光学膜となる。

【００３０】液晶材料としては、特開平７−２２５３８
８に記載されているものあるいは更に置換基を有するも
の、あるいは液晶デバイス・ハンドブック（日本学術振
興会第１４２委員会編：１９８９）Ｐ１１６〜Ｐ１９２
記載の材料、特開平７−２２５３８８に記載されている
ものあるいは更に置換基を有するものなどのＰ型あるい
はＮ型の誘電異方性をもつシアノ基、フッ素原子、クロ
ル原子などを有し、ビフェニル、フェニルシクロヘキサ
ンあるいはその誘導体などを骨格とする各種のネマチッ
ク液晶、またはスメクチックＡ液晶のほか、光学活性中
心をもつ強誘電液晶、反強誘電液晶などのスメクチック
液晶、あるいはこれらをスペーサー基などを介して高分
子鎖に連結したペンダント型高分子液晶のから選択でき
る。ゲストホスト液晶としてはアゾ系、アントラキノン
系などの各種二色性色素を配合して、好ましくは黒色と
した配合色素を上記のＮｐ液晶、Ｎｎ液晶、強誘電液
晶、高分子液晶などに溶解して調製できる。二色性色素
をスペーサー基などを介して高分子鎖に連結してもよ
い。

【００３１】また、駆動はＴＦＴなどの３極素子、ＴＦ
Ｄなどの２極素子、プラズマ素子などのアクティブ素子
を用いてもよく、これらアクティブ素子を電極を兼ねた
反射層の背面に構成することにより、素子開口率を高め
て明るさ、白さを向上させることができる。

【００３２】なお、特開平８−２９６１８には領域によ
り異なるリターデイションの光学膜にゲストホスト・モ
ードを組み合わせる旨、記載されているが、その光学構
成、反射型とした場合の特徴などが明確ではない。ゲス
トホスト・モードは広義には、液晶に二色性色素を添加
して、その二色性吸収を利用する、いわゆるゲストホス
ト効果を用いるモードを意味するが、各種の液晶表示モ
ードにおいて液晶組成物の代わりに二色性色素を含む液
晶組成物を用いれば容易にゲストホスト効果を利用する
ことが可能である。すなわち、ＴＮ、ＳＴＮモードから
ＰＤＬＣモードあるいは強誘電液晶に至るまで広く適用
できるものであり、２枚の偏光板を有するもの、１枚の
偏光板を有するものあるいは偏光板を使用しないものま
でゲストホスト化できない液晶表示モードはないと言っ
ても過言ではない。このため、その具体的構成は極めて
多岐にわたる。

【００３３】他方、ゲストホスト・モードは、狭義ある
いは典型的なモードとして、一枚の偏光板を用いるハイ
ルマイヤー方式として知られるモード、およびカイラル
剤を加えて捻れを生じさせたホワイトテイラー方式など
の相転移ゲストホスト・モード、内田らの２層式モード
が知られているが、本発明の構成はこれらとは明瞭に異
なっている。

【００３４】また、前記特開平８−２９６１８の実施例
に示されるＴＮ素子への適用例からも明らかなように、
複屈折性光学膜は従来の偏光、非偏光に拘わらず発色す
る色素性カラーフィルターとは全く異なり、特定の偏光
条件でのみ発色するために、相互に何ら互換性をもって
いない。このため、既存の液晶素子へそのまま適用する
ことは極めて困難であり、素子への応用に際しては光学
的に吟味された特別の工夫が必須である。例えば、ＰＤ
ＬＣのような偏光を利用しないことによる明るさが特徴
である液晶モードなどにはＰＤＬＣの特徴を活かした有
効な適用は容易ではない。かかる状況下において、単に
ゲストホスト・モードと記載されている特開平８−２９
６１８から、本発明の基本構成および反射型としての際
だった特徴が容易に想到されるものではないことは明ら
かである。

【００３５】実施例 図１はゲストホスト液晶層とリターデイションが異なる
領域をもつ光学膜、導電性反射層を有する本発明の反射
型素子の略示的な断面図である。１１は拡散透過層、１
２は電極を有してもよい透明基板であり、１３、１５は
ゲストホスト液晶を配向させるための配向層、１４はゲ
ストホスト液晶層、１６はリターデイションが異なる領
域を有する複屈折性の光学膜、１７は光学膜を配向させ
るための配向層、１８は電極を兼ねた反射層、１９は絶
縁層、２０はＴＦＴなどのアクティブ素子、２１は基板
を示す。本図において、液晶および色素分子が基板に平
行な例を示しているが、二色性色素の吸収の遷移モーメ
ントベクトルの基板への射影成分が、垂直配列のような
理論的にゼロとなるモードを除いて、ほぼ直線状の一定
の値をもつモードであれば使用することができる。

【００３６】本発明素子の構成方法の例としては、基板
２１の上にＴＦＴ素子２０を形成し、スルーホールを有
する絶縁層１９を形成して、その上にアルミなどの金属
反射層１８を蒸着などにより形成してＴＦＴ素子との電
導結合部をスルーホール中に同時に形成する。次いで光
学膜のための配向層１７を形成して、この上にビフェニ
ルなどのメソーゲン基を有する光学膜材料を塗布して、
フォトマスクを介して露光硬化させて光学膜１６を形成
させる。これに配向膜を塗布、配向処理して一方の液晶
素子基板とし、他方の電極を有してもよい配向処理基板
と張り合わせて、これにゲストホスト液晶組成物を注入
して本発明素子を構成する。また、複屈折性光学膜は屈
折率異方性Δｎと厚さｄの積により定まるリターデイシ
ョンが異なる領域がストライプ状、モザイク状などの繰
り返し単位をもつように構成されている。

【００３７】図２は本発明の複屈折による発色を利用す
るカラー液晶素子の発色、非発色状態を示すためのモデ
ル的な平面図である。図（２−Ａ）は発色状態を示し、
（２−Ｂ）、（２−Ｃ）はそれぞれ非発色状態すなわち
本発明の白色状態を示す。２１Ａ〜２１Ｃはゲストホス
ト層の透過軸方向、２２は複屈折性光学膜の光学軸方向
を示し、２３Ａ〜２３Ｃは発色、非発色状態に対応する
液晶分子、２４Ａ〜２４Ｃは対応する二色性色素分子を
示す。発色状態、非発色状態はそれぞれ電界、熱の印
可、無印可のいずれであってもよい。

【００３８】発色状態のモデル図である図（２−Ａ）を
用いて、まず複屈折による発色状態を述べる。光学膜の
光学軸の方向とゲストホスト層の透過軸方向が互いに平
行または直交以外の角度をもつ状態では、ゲストホスト
層を通過した直線偏光は光学膜の屈折率異方性によりを
楕円偏光、円偏光、直線偏光などのように変化しながら
光学膜を通過し、反射層により折り返えされて再び光学
膜を通過した後いずれかの状態の光となって、ゲストホ
スト層に再入射する。ゲストホスト層を出射した光は場
合により無彩色光、多くの場合は着色光となる。出射光
の着色は、光学膜の光学軸の方向とゲストホスト層の透
過軸方向が互いに４５度の角度をもつ状態で最大となる
ため、通常このこの条件に設定されるが、この角度から
のズレが±１５度程度でも使用しうる。この出射光の色
相は光学膜のΔｎと厚さｄによって異なり、本発明の場
合は反射層により折り返されるため、実効的にΔｎ・ｄ
の２倍のリターデイションとなる。本発明に使用する黒
色となる画素の光学膜のリターデイションは、光学膜へ
の入射偏光が直交する偏光となって戻ってくるリターデ
イション条件、すなわちλ／４に設定して達成される。

【００３９】非発色状態すなわち白色状態は（２−
Ｂ）、（２−Ｃ）に示す２種の状態が可能であり、（２
−Ａ）の発色状態と（２−Ｂ）または（２−Ｃ）に示す
状態とを制御できるゲストホスト・モードが本発明に好
適に使用しうる。すなわち、（２−Ｂ）の非発色状態は
ゲストホスト層の吸収軸またはこれと直交する透過軸を
光学膜の光学軸と平行または直交するように構成する。
この上記の２種の非発色状態すなわち白色状態をとるモ
ードは共に、従来モードのような補色あるいは３原色の
混色などの混色原理によって白色を作り出す必要がな
く、加法混色３原色の混色による従来素子の場合の理論
的な限界を取り払うことが可能であり、白表示の反射率
の理論的限界は従来素子の３倍に向上する。このうち、
（２−Ｃ）に示す非偏光状態の非発色状態をとるモード
の場合は、従来の偏光利用による白色度の理論的限界も
取り払うことができるため、白表示の反射率の理論的な
限界はさらに２倍に向上する。

【００４０】上記（２−Ｃ）に示す非偏光状態の非発色
状態をとるモードとしては、液晶層に垂直に電界を印可
するモードのうちネマチック液晶を用いるモードの場合
は、平行配向処理を施したセルに液晶を充填して得られ
る電界無印可状態がホモジニアス配向ないしプレティル
トを有してもよい概ねホモジニアス配向状態であってＮ
ｐ液晶を用いるモードが先ず挙げられる。プレティルト
の大きい、一定の傾斜をもつ配向状態としてもよい。

【００４１】また、垂直配向処理を施したセルにＮｎ液
晶を用いて電界無印可状態でホメオトロピック配向ない
し概ねホメオトロピック配向状態であるモードも本発明
に有用なモードであり、電界印可状態で基板に平行ない
し概ね平行で捻れのない、一方向に分子が向くように配
列させて発色状態とする。電界印可状態で一方向に分子
を配列させる手段として、一方向に傾きを持たせた配向
とするか、上下の電極をズラした構成としてフリンジ部
の傾斜した電界などの横方向の電界成分の効果を用い
る、Ａ．Ｌｉｅｎ，Ｒ．Ａ．Ｊｏｈｎ：Ｅｕｒｏ．Ｄｉ
ｓｐｌａｙ‘９３，ｐ２２（１９９３）記載の方法など
の公知の方法が応用できる。

【００４２】この外、液晶の配列がベンド構造をもつモ
ードも本発明に用いることができる。この代表的な例と
して、上下の基板に平行配向と垂直配向処理をそれぞれ
施して、電界無印可でホモジニアス配列からホメオトロ
ピック配列へ遷移している状態であるハイブリッド配列
状態であるモードが挙げられる。この配列の場合はＮｐ
液晶を用いて、充分な電界を印可して液晶分子の配列を
概ね垂直な状態として非発色状態とすることにより本発
明に好適に使用される。上記の液晶層に垂直に電界を印
可する各種モードは、一般に偏光度を非偏光状態にわた
り連続的に変化させることができるため、複屈折による
発色の階調表示を実現できる。

【００４３】次に、（２−Ｂ）を非発色状態とするモー
ドを挙げて説明する。液晶層に垂直に電界を印可するモ
ードのうちスメクチック液晶を用いるモードの例として
は、強誘電液晶、反強誘電液晶を用いて、概ね液晶分子
が基板に平行な状態を利用するモードが挙げられる。こ
の場合、傾き角２２．５度の液晶を用いて、概ね４５度
の角度でスイッチングするように構成し、一方の状態の
ゲストホスト層の透過軸方向を光学膜の光学軸と直交ま
たは平行とする。

【００４４】また液晶層に平行方向に電界を印可するモ
ードのうち、電界無印可状態がホモジニアス状態ないし
概ねホモジニアス状態であり、櫛形電極などを用い、電
界を基板に平行な方向に印可するモードは本発明に有用
である。このモードも複屈折による発色の階調制御がで
きる。この場合Ｎｐ液晶、Ｎｎ液晶のいずれを用いても
よい。対となる電極は絶縁層を介して設けてもよく、具
体的な電極構造の例としては、特開平７−２２５３８８
記載の構造などが挙げられる。

【００４５】

【発明の効果】本発明によって、携帯情報機器などの用
途に好適な白さ、明るさの格段に優れた反射型カラー液
晶素子が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例である反射型カラー液晶素子の
断面図。

【図２】本発明の複屈折による発色、非発色状態を示す
モデル図。

【符号の説明】

１１ 拡散透過層。 １２ 電極を有してもよい透明基板。 １３、１５ 配向層。 １４ ゲストホスト液晶層。 １６ リターデイションの異なる領域を有する光学膜。 １７ 光学膜の配向層。 １８ 電極を兼ねた反射層。 １９ 絶縁層。 ２０ ＴＦＴなどのアクティブ素子。 ２１ 基板。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電界、熱の印可、無印可によって変化する
   液晶分子の配列状態の少なくともいずれか一つが、基板
   に垂直な配列状態以外の捻れを有しない配列状態をとる
   ゲストホスト液晶層と、異なるリターデイションを有す
   る複数の領域を光学的並列に有する光学膜と、金属など
   の導電性反射層を基本的な光学的構成要素として有する
   反射型カラー液晶素子。
2. 【請求項２】発色色相が、補色、３原色などのような加
   法混色によって無彩色となる有彩色の画素の組み合わせ
   と、発色色相が黒のようなそれ自身が無彩色である画素
   とを含み、これらが繰り返しパターンを形成している請
   求項１の反射型カラー液晶素子。
3. 【請求項３】拡散透過層を有する請求項１、２いずれか
   の反射型カラー練晶素子。
4. 【請求項４】電界、熱の印可、無印可によって変化する
   液晶分子の配列状態の少なくともいずれか一つが、ホモ
   ジニアス配列状態などの基板に平行な配列状態をとるゲ
   ストホスト液晶モードである請求項１〜３いずれかの反
   射型カラー液晶素子。
5. 【請求項５】電界、熱の印可、無印可によって変化する
   液晶分子の配列状態の少なくともいずれか一つが、ハイ
   ブリッド配列状態をとるゲストホスト液晶モードである
   請求項１〜４いずれかの反射型カラー液晶素子。
6. 【請求項６】電界、熱の印可、無印可によって変化する
   液晶分子の配列状態の少なくともいずれか一つが、ホメ
   オトロピック配列状態などの基板に垂直な配列状態をと
   るゲストホスト液晶モードである請求項１〜５いずれか
   の反射型カラー液晶素子。
7. 【請求項７】反射層の背面にＴＦＴなどのアクティブ素
   子を配置して開口率を高めた請求項１〜６いずれかの反
   射型カラー液晶素子。