JPH10268283A - 反射型液晶表示素子 - Google Patents

反射型液晶表示素子

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JPH10268283A
JPH10268283A JP9078073A JP7807397A JPH10268283A JP H10268283 A JPH10268283 A JP H10268283A JP 9078073 A JP9078073 A JP 9078073A JP 7807397 A JP7807397 A JP 7807397A JP H10268283 A JPH10268283 A JP H10268283A
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light
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polarized light
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JP9078073A
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Mitsuyoshi Ichihashi
光芳 市橋
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Fujifilm Holdings Corp
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Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133528Polarisers
    • G02F1/133536Reflective polarizers
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
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    • G02F1/133543Cholesteric polarisers

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  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外光が不足した環境での表示視認性に優れ、
そして表示性能の劣化もない反射型液晶表示素子を得
る。 【解決手段】 偏光板10と、ほぼλ/4のレターデーシ
ョンを有し、電圧印加状態に応じてその光軸を層表面と
平行な面内でほぼ90°回転させる液晶動作層11と、コレ
ステリック偏光素子12と、バックライト13とをこの順に
配設する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は反射型液晶表示素子
に関し、特に詳細には、バックライトを備えることによ
り、外光が不足した環境での表示視認性を高めた反射型
液晶表示素子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、例えば「月間LCD Intelli
gence 」誌 1996年8月号の第51〜74頁に示されて
いるように、携帯型情報端末用ディスプレイ等に、軽
量、薄型、低消費電力という優れた特長を有する液晶表
示素子(LCD)が適用され始めている。そして、この
特長を最大限生かすために、バックライトが不要な反射
型の液晶表示素子も盛んに開発されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところでこの反射型液
晶表示素子は、外光が無いあるいは少ない夜間等の環境
では、表示を視認することが非常に難しいものとなって
いる。この点は、反射型液晶表示素子を携帯型情報端末
用ディスプレイ等に適用する上で大きな問題であり、何
らかの手法で、夜間等の環境でも表示を視認可能にする
ことが求められている。
【0004】しかし反射型液晶表示素子は一般に、外光
の反射率を上げるために、液晶動作層の背面側(素子表
面側から見て裏側)にアルミニウム等からなる反射ミラ
ーを備えているので、この反射ミラーの背面側にバック
ライトを装備させたとしても、そこからの光を利用する
ことはできない。
【0005】そこで、上記反射ミラーとしてハーフミラ
ーを使用することも考えられるが、そうした場合は、明
るい環境で反射型液晶表示素子を使用する際に反射ミラ
ーの反射率が低下し、表示視認性が著しく損なわれてし
まう。
【0006】また、反射型液晶表示素子の側面にライト
を設け、そこからの光をライトガイド板で導いて液晶動
作層の前面側に照射することも考えられるが、その場合
は、ライトガイド板から光を取り出すために必要な凹凸
構造が、表示性能を劣化させてしまう。
【0007】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、外光が不足した環境での表示視認性に優れ、そ
して表示性能の劣化もない反射型液晶表示素子を提供す
ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明による反射型液晶
表示素子は、偏光板と、ほぼλ/4のレターデーション
を有し、電圧印加状態に応じてその光軸を層表面と平行
な面内でほぼ90°回転させる液晶動作層と、コレステリ
ック偏光素子と、バックライトとが、この順に配設され
てなるものである。
【0009】なおこの反射型液晶表示素子においては、
バックライトへの給電ON、OFFと連動して、液晶動
作層における明暗表示を反転させる制御手段が設けられ
るのが望ましい。
【0010】
【発明の効果】上記構成の本発明による反射型液晶表示
素子において、バックライトを点灯させない反射モード
時、偏光板を透過して直線偏光化した外光は、互いに90
°回転した2つの光軸スイッチ状態の一方を取っている
液晶動作層の部分を透過すれば右円偏光となり、上記光
軸スイッチ状態の他方を取っている液晶動作層の部分を
透過すれば左円偏光となる。これら右円偏光と左円偏光
は、一方がコレステリック偏光素子で反射し、他方はこ
のコレステリック偏光素子を透過する。
【0011】コレステリック偏光素子で反射した右ある
いは左円偏光は液晶動作層に再入射し、最初に該液晶動
作層に入射する前と同じ向きの直線偏光に変換されて、
上記偏光板を透過する。この光は反射光として観察され
るので、この反射光が透過して来た部分は明表示とな
る。それに対して、上記左あるいは右円偏光がコレステ
リック偏光素子を透過した部分では反射光が観察されな
いので、この部分は暗表示となる。
【0012】反射モード時は、以上のようにして明表
示、暗表示を設定して、2値画像を表示することができ
る。
【0013】一方、外光が不足した環境では、バックラ
イトを点灯させることにより、視認性良く画像表示する
ことができる。すなわちその場合は、バックライトから
発せられた右円偏光および左円偏光のうち一方のみがコ
レステリック偏光素子を透過し、液晶動作層に到達す
る。この右あるいは左円偏光は、互いに90°回転した2
つの光軸スイッチ状態の一方を取っている液晶動作層の
部分を透過すれば、偏光板の透過軸と平行な向きの直線
偏光となり、この直線偏光は偏光板を透過する。そこで
この部分は明表示となる。それに対して、上記右あるい
は左円偏光が、上記2つの光軸スイッチ状態の他方を取
っている液晶動作層の部分を透過すれば、偏光板の透過
軸と直角な向きの直線偏光となり、この直線偏光は偏光
板を透過することがてきない。そこでこの部分は暗表示
となる。
【0014】バックライト点灯時も、以上のようにして
明表示、暗表示を設定して、2値画像を表示することが
できる。そしてこのバックライト点灯時、明表示部分で
はバックライト光のほとんど全量が明表示のために利用
され、光利用効率が十分に高められる。
【0015】また本発明の反射型液晶表示素子において
は、液晶動作層の前面側に照明光を導くライトガイド板
や、そこから光を取り出すための凹凸構造等は不要であ
るから、この凹凸構造のために表示性能が劣化するよう
なこともない。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図1と図2は、本発明の一
つの実施形態による反射型液晶表示素子を概略的に示す
ものであり、図1は反射モードで使用する場合の状態
を、また図2はバックライトを点灯して使用する場合の
状態を示している。なお各図における右半分、左半分は
それぞれ、液晶動作層への電圧印加状態が互いに異なる
部分を示している。
【0017】図示される通りこの反射型液晶表示素子
は、偏光板10と、ほぼλ/4のレターデーションを有
し、電圧印加状態に応じてその光軸を層表面と平行な面
内でほぼ90°回転させる液晶動作層11と、一例として右
螺旋のコレステリック偏光素子12と、バックライト13と
がこの順に配設されてなるものである。
【0018】この反射型液晶表示素子を反射モードで使
用する場合、バックライト13への給電はOFFとされ、
図1に示される通りバックライト13は点灯しない。一
方、外光L1は偏光板10を通過して直線偏光となり(こ
の直線偏光の向きは、一例として図中左右方向である)
液晶動作層11に到達する。
【0019】同図の左半分に示す、所定電圧が印加され
た液晶動作層11の部分では、上記直線偏光の進行方向か
ら見てその直線偏光方向から左方向に45°光軸が回転し
た状態になっている。直線偏光化した外光L1は、この
ような液晶動作層11を通過することによって、右円偏光
となる。この右円偏光は右螺旋のコレステリック偏光素
子12によって 100%反射され、再び液晶動作層11を通過
することによって、該液晶動作層11に入射する前と同じ
向きの直線偏光となる。この直線偏光は偏光板10を透過
し、反射光L2として観察されるので、結局、上記所定
電圧が印加された液晶動作層11の部分は明表示となる。
【0020】それに対して、図1の右半分に示す液晶動
作層11の部分では、偏光板10を通過した直線偏光の進行
方向から見てその直線偏光方向から右方向に45°光軸が
回転した状態になっている。なおこのような光軸のスイ
ッチは、液晶動作層11に印加する電圧の大きさ、あるい
は極性を変化させることによって実現できる。直線偏光
化した外光L1は、この液晶動作層11を通過することに
よって、左円偏光となる。この左円偏光は右螺旋のコレ
ステリック偏光素子12によって反射されず、そのまま該
素子12を通過する。そこで、この図1の右半分に示す液
晶動作層11の部分は暗表示となる。
【0021】以上のようにして、この反射型液晶表示素
子においては、液晶動作層11の光軸のスイッチ状態に応
じて明表示、暗表示が得られるので、2値画像を表示可
能となる。なお上述のようなコレステリック偏光素子12
としては、例えば特開平6−281814号に示されて
いるものを用いることができる。
【0022】次に図2を参照して、外光が不足している
際の画像表示について説明する。このような環境で反射
型液晶表示素子を使用する場合は、例えばバックライト
スイッチ(図示せず)がONにされ、同図に示されるよ
うにバックライト13が点灯される。なおこの図2の液晶
動作層11の右半分、左半分における光軸のスイッチ状態
は、図1におけるものと同じである。
【0023】このとき、バックライト13から放たれた光
の右円偏光成分は右螺旋のコレステリック偏光素子12に
よってバックライト13側に反射され、左円偏光成分のみ
がコレステリック偏光素子12を通過する。
【0024】図2の左半分に示す、所定電圧が印加され
た液晶動作層11の部分では、上記左円偏光成分が偏光板
10の透過軸と垂直な向きの直線偏光に変換される。この
直線偏光は偏光板10を透過できないので、上記左半分の
液晶動作層11の部分は暗表示となる。
【0025】それに対して、図2の右半分に示す液晶動
作層11の部分では、上記左円偏光成分が偏光板10の透過
軸と同じ向きの直線偏光に変換される。この直線偏光は
偏光板10を透過し、透過光L3として観察されるので、
結局、同図の右半分に示す液晶動作層11の部分は明表示
となる。
【0026】なお以上の実施形態では、液晶動作層11に
対する電圧印加状態と明暗表示との対応が、反射モード
時とバックライト使用時とで互いに反対になっている。
そこで、バックライト13への給電ON、OFFと連動し
て、液晶動作層11における明暗表示を反転させる制御手
段を設ければ、上記電圧印加状態と明暗表示との対応
を、反射モード時とバックライト使用時とで共通にする
ことができる。
【0027】(実施例)ITO透明電極を備えた厚さ7
mmの2枚のガラス基板の各表面に、日産化学工業
(株)製のポリイミドSE−130からなる配向膜をス
ピンコートで形成し、次いでラビング処理を行なった。
それらのガラス基板を、互いに蒸着方向が反平行となる
ように配し、ギャップ2μmのセルに組み込んだ。この
セルに、大日本インキ化学工業(株)製の強誘電性液晶
組成物DOF−0005を真空加熱注入し、液晶層とし
た。
【0028】この液晶層に対して、上記ITO透明電極
を介して直流電圧を印加する駆動回路を設けた。また、
この直流電圧が一方の極性とされたときに、セルを通過
する直線偏光の進行方向から見てその直線偏光方向から
右方向に45°光軸が回転した状態となるように、液晶の
ディレクターを設定した。そして、このガラス基板に液
晶層を設けてなる液晶動作層を間に置いて、右螺旋のコ
レステリック偏光素子および偏光板を互いに反対側に配
置し、またコレステリック偏光素子の外側(液晶動作層
と反対側)にバックライトを配した。
【0029】上記構成の反射型液晶表示素子を十分な照
明光の下に置き、液晶層に+10V、−10Vの直流電
圧を順次印加すると、各電圧極性に応じた明瞭な反射率
変化を示した。
【0030】さらに、この反射型液晶表示素子を外光の
照射が無い環境に置いてバックライト光を照射し、上記
と同様に液晶層に+10V、−10Vの直流電圧を順次
印加すると、この場合も各電圧極性に応じた明瞭な反射
率変化を示した。
【0031】なお、本発明の反射型液晶表示素子に好適
に採用し得る液晶層動作モードとしては、上記実施例の
強誘電性液晶を用いるモードの他に、反強誘電性液晶を
用いるモードや、インプレインスイッチングモード等が
挙げられる。
【0032】どのような動作モードを適用する場合で
も、液晶動作層は、ほぼλ/4のレターデーションを有
し、電圧印加状態に応じてその光軸を層表面と平行な面
内でほぼ90°回転させるものであることが必要である。
これらのことにより、円偏光から楕円偏光へのズレが防
止され、結果として、素子のコントラストが良好にな
る。
【0033】上記のように光軸のスイッチング角をほぼ
90°とすることは、強誘電性液晶や反強誘電性液晶を用
いる場合は、そのティルト角が約45°の液晶組成物を使
用することによって達成できるし、インプレインスイッ
チングモードの場合は、印加電圧を十分大きく設定する
ことによって達成できる。一方、レターデーションを所
望値に設定するには、液晶層の厚みを調整するか、適切
な屈折率異方性Δnを有する液晶材料を選択使用すれば
よい。
【0034】また、液晶動作層のレターデーションの波
長分散は小さい程好ましく、そのためには例えば、波長
分散の小さい液晶材料を選択使用すればよい。また、波
長分散の程度が液晶組成物と大きく異なるレターデーシ
ョンフィルム等をその光軸が液晶動作層のそれと直交す
るように配置し、総合のレターデーションがλ/4とな
るようにフィルムや液晶動作層の厚みを調整することに
よって、波長分散を小さくすることもできる。
【0035】他方、コレステリック偏光素子としては、
右、左いずれの螺旋方向のものも使用可能である。また
このコレステリック偏光素子の配置位置は、液晶動作層
のすぐ外側でもよいし、あるいは、透明電極とガラス基
板との間、さらには透明電極と配向膜との間等としても
よい。
【0036】また本発明の反射型液晶表示素子の駆動モ
ードは、単純マトリックスでも、アクティブマトリック
スでもよい。さらに、本発明の反射型液晶表示素子にお
いては、表面反射防止処理やアンチグレア処理が施され
てもよいし、カラーフィルターが付加されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態による反射型液晶表示素子
の、反射モード時の状態を示す概略構成図
【図2】上記反射型液晶表示素子の、バックライト使用
時の状態を示す概略構成図
【符号の説明】
10 偏光板 11 液晶動作層 12 コレステリック偏光素子 13 バックライト

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 偏光板と、 ほぼλ/4のレターデーションを有し、電圧印加状態に
    応じて光軸を層表面と平行な面内でほぼ90°回転させる
    液晶動作層と、 コレステリック偏光素子と、 バックライトとが、この順に配設されてなる反射型液晶
    表示素子。
  2. 【請求項2】 前記バックライトへの給電ON、OFF
    と連動して、前記液晶動作層における明暗表示を反転さ
    せる制御手段が設けられたことを特徴とする請求項1記
    載の反射型液晶表示素子。
JP9078073A 1997-03-28 1997-03-28 反射型液晶表示素子 Withdrawn JPH10268283A (ja)

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