JPH103068A - 液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】明るい表示の反射型液晶表示素子を得る。 【解決手段】１枚の偏光板と、液晶セルとからなり、液
晶セルに配置した反射板に達した光がほぼ直線偏光の状
態になるように液晶セルの液晶層を設定した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は反射型の液晶表示素
子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の反射型ＴＮモードや反射型ＳＴＮ
モードは、バックライトが不要で消費電力が小さいた
め、携帯型のパーソナルコンピュータやワードプロセッ
サ等に幅広く採用されている。

【０００３】図２７に、従来の反射型ＴＮモードや反射
型ＳＴＮモードを用いた液晶表示素子の断面図を示す。
従来の液晶表示素子は、液晶セル１と、これを挟んで両
側に配置した偏光板２と３、そして偏光板３の外側に設
けられる反射板４とから成り立っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
反射型ＴＮモードや反射型ＳＴＮモードを用いた液晶表
示素子には、表示が暗いという課題があった。特に反射
型ＳＴＮモードの場合には、表示の着色も課題になって
いた。

【０００５】さらには反射型モード特有の、表示が二重
に見えるという課題もあった。

【０００６】図２８に、従来の反射型ＳＴＮ液晶表示素
子の、電界オフ時とオン時の分光特性を示した。図中４
１は電界オフ時の、また４２は電界オン時の分光特性で
ある。但しセル条件は、ツイスト角が２５５度、△ｎ×
ｄが０．８５μｍ、偏光軸方向とラビング方向とのなす
角度が４５度である。ＳＴＮモードは、このようにオフ
時に黄緑、オン時に青と、表示の着色が著しい上、視感
反射率も６５％と低く、視認性に劣っていた。

【０００７】本発明はこのような課題を解決するもの
で、その目的とするところは、新しい反射型液晶モード
を導入することによって、明るく、色付きが少なく、し
かも表示が二重に見えない液晶表示素子を提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示素子
は、対向する２枚の基板間にツイスト配向した液晶を挟
持してなる液晶セルと、１枚の偏光板と、１枚の反射板
とを備えた液晶表示素子において、該液晶セルに入射し
反射板に達した光が、ほぼ直線偏光の状態になるような
液晶を用いたことを特徴とする。より好ましくは、反射
板に達した光の偏光方向が、該反射板に隣接する液晶分
子の長軸方向とほぼ平行あるいは垂直の関係にあること
が望ましい。

【０００９】また、前記液晶セルにおいて、液晶のツイ
スト角が０度以上７０度以下であり、△ｎ×ｄ値が０．
２μｍ以上０．７μｍ以下であり、角度θが３５度以上
１１５度以下であることを特徴とする。より好ましく
は、ツイスト角が３０度以上７０度以下であり、△ｎ×
ｄ値が０．２５μｍ以上０．６４μｍ以下であり、角度
θが５８度以上１１１度以下であることが望ましい。

【００１０】また、前記液晶セルにおいて、液晶のツイ
スト角が１７０度以上２７０度以下であり、△ｎ×ｄ値
が０．４μｍ以上１．０μｍ以下であることを特徴とす
る。より好ましくは、ツイスト角が１７５度以上２１０
度以下であり、△ｎ×ｄ値が０．５１μｍ以上０．７５
μｍ以下であり、角度θが４２度以上７１度以下である
か、あるいはツイスト角が２５０度以上２６５度以下で
あり、△ｎ×ｄ値が０５５μｍ以上０．９６μｍ以下で
あり、角度θが−２度以上３０度以下であることが望ま
しい。

【００１１】また、前記液晶セルの２枚の基板のうち、
少なくとも一方の基板の液晶側表面に、段差０．１μｍ
以上２μｍ以下の凹凸を有することを特徴とする。

【００１２】また、前記反射板が、前記液晶セル基板の
液晶側表面に設けられていることを特徴とする。

【００１３】なお、以上の数値限定の根拠については、
以下の作用の項において、詳しく述べる。

【００１４】

【作用】本発明の液晶表示素子では、特に明るさの改良
を重視し、従来２枚用いていた偏光板を１枚とした。偏
光板を１枚とすることによって、少なくとも偏光板の効
率分だけ明るくなり、これだけでも約１２％の明るさ向
上が見込まれる。

【００１５】さら理想的な明るさを得るためには、偏光
板を通って液晶セルに入射した直線偏光が、液晶層を２
回通過して再び同じ直線偏光の状態で偏光板を通過する
必要がある。ところがこのような偏光の変化は、限られ
た条件のもとでしか生じない。この条件を鋭意検討した
結果、液晶セルに入射し反射面に到達した光が直線偏光
になるように、液晶セルの諸条件を整えればよいことが
判明した。

【００１６】図４に基づいて詳しく説明する。図４
（ａ）は、液晶分子の配向を示す図であり、２は偏光
板、１１は上基板、１６は液晶分子、４は反射板であ
る。一方、図４（ｂ）は、偏光状態の変化を示す図であ
る。左方から入射した光は偏光板２によって直線偏光と
なる。次に液晶分子の複屈折性によって位相差を生じな
がら、一般的には楕円偏光に変化する。この光が反射板
に到達したときに、図のような直線偏光になっている
と、光が反射されて左方に進む復路において、往路と全
く同じ偏光変化をたどって元の直線偏光に戻り、光量の
損失無しに偏光板を通過することができる。

【００１７】この現象は次のように説明できる。図５
（ａ）に示した本発明の反射型液晶モードは、図５
（ｂ）の透過型液晶モードと光学的に等価である。この
図５（ｂ）は、反射板が存在した面１７に対称になるよ
うに液晶分子と偏光板を配置したものである。

【００１８】ところで、リターデーションが等しい２枚
の位相差板を、光学的な異常軸が直交するように重ね合
わせると、位相差板の位相差が補償される現象は、古く
からよく知られている。この原理を液晶表示素子に応用
したのが、特公昭６４−５１９号等で提案されているニ
ューツイステッドネマテチックモード（以下ＮＴＮモー
ドと呼ぶ）である。ＮＴＮモードは、リターデーション
が等しく、ツイスト方向が逆の関係にある２枚の液晶セ
ルを積層したモードである。図５（ｃ）は、その液晶分
子配列を示す図であって、液晶層の中心面１７に対称な
位置関係にある一対の液晶分子が互いに直交しており、
まさに上記の原理によって、補償がなされている。

【００１９】反射型の液晶表示素子において、入射した
直線偏光が同じ直線偏光の状態で出射するためには、
（ｂ）図の液晶分子配列が、（ｃ）図のそれと同様の働
きをする必要がある。本発明人は液晶層の中心面１７に
おいて、光が直線偏光の状態にある時に、この条件が満
たされることを発見した。これは、液晶セルを挟む一対
の偏光板を９０度回転させても、その光学特性に変化が
無い事実から、容易に確かめられる。

【００２０】さて、液晶セルに入射し反射面に到達した
光がほぼ直線偏光となるセル条件は決して少なくない。
ところがその全ての条件が液晶表示体として使えるわけ
ではなく、電圧を印加したときに十分なコントラスト比
が得られるセル条件は、さらに限定される。

【００２１】例えばツイスト角が６０度のときに、液晶
セルに入射し反射面に到達した光がほぼ直線偏光になる
セル条件の範囲は、図８のハッチングで示した領域であ
る。一方図１２は、同じくツイスト角が６０度のとき
に、良好なコントラスト比が得られるセル条件の範囲を
示す図である。但し、ここで横軸はリターデーション△
ｎ×ｄであり、縦軸は偏光板の偏光軸方向が上基板の液
晶の配向方向となす角度θである。また５１、５２、５
３は、それぞれ１：２０、１：１０、１：５以上のコン
トラスト比が取れる領域である。ここで角度θには、９
０度の整数倍を加えても全く同じ結果が得られるので、
これらの図においては、０度と９０度が連続していると
考えてよい。

【００２２】さて、図１２より、６０度ツイストの場合
には、△ｎ×ｄ＝０．４６μｍ、θ＝４度でコントラス
ト比が最大になり、十分なコントラスト比が得られるセ
ル条件は、その近傍に限られていることがわかる。

【００２３】このように、液晶セルに入射し反射面に到
達した光がほぼ直線偏光になるという条件は、良好な表
示を得る上での十分条件ではないが、必要条件であると
は云える。

【００２４】同様にして、０度から２７０度の各ツイス
ト角において、コントラスト比が最大になるセル条件を
調べ、図６にまとめた。

【００２５】図７は、図６の各条件下で得られる液晶セ
ルの光学特性をまとめたものである。横軸は液晶のツイ
スト角であり、縦軸は上から順にコントラスト比Ｃ．
Ｒ．、オフ時の視感反射率Ｙｏｆｆ、そして色付きの度
合い△Ｅである。Ｙｏｆｆは偏光板を貼った反射板の明
るさを１００％としているが、表面反射の影響で、最大
でも８５％程度にしかならない。また△Ｅは、ＣＩＥ１
９７６Ｌ＊Ａ＊Ｂ＊表色系におけるａ＊、ｂ＊を用い
て、ａ＊² ＋ｂ＊² の平方根で定義される値であり、こ
の値が小さいほど表示の色付きの度合いが小さいことを
示している。

【００２６】図７より、高画質ディスプレイとして十分
な１：１０以上のコントラスト比を得るためには、ツイ
スト角が０度以上７０度以下であるか、あるいは１７０
度以上２６５度以下の範囲にあることが必要である。な
おツイスト角が２６５度以上２７０度以下の場合は、コ
ントラスト比が１：６程度にまで低下するが、しかしそ
の電気光学特性は急峻性で大容量ディスプレイに適して
いるため、十分実用になる。

【００２７】また、特にツイスト角が３０度以上７０度
以下であるか、１７５度以上２１０度以下であるか、２
５０度以上２６５度以下である場合には、表示の色付き
も少なくなるため、より良好な表示が可能である。

【００２８】なお、前述の請求の範囲、並びに課題を解
決するための手段の項において、ツイスト角範囲の限定
に伴い、△ｎ×ｄ値と角度θも限定したが、これは、最
大コントラストを取るセル条件をまとめた図６と、各ツ
イスト角において良好なコントラスト比を示すセル条件
の範囲を示した図９〜図２３をその根拠としている。な
お図９〜図２３においては、５１、５２、５３が、それ
ぞれコントラスト比１：２０、１：１０、１：５の等コ
ントラスト曲線になっており、通常の表示には１：５以
上、高画質表示には１：１０以上のコントラスト比が必
要であると判断した。

【００２９】一方、液晶セルの内面に凹凸を設けると、
表示の色付きを、さらに軽減することができる。これは
液晶層厚の変化によって着色が平均化される効果であ
る。また、特に凹凸のある金属膜をセル内面に設けた場
合には、これが無指向反射板を兼ねて、表示が二重に見
えるという問題を解決することもできる。ところが、凹
凸の段差が０．１μｍ未満の場合には、表示の色付き軽
減の効果が殆ど無い上に、金属膜も無指向性を示さずに
鏡面になってしまう。また、段差が２μｍを超えた場合
には、液晶の色付きがかえって大きくなる上に、コント
ラスト比の低下が著しい。これは、図１２において、△
ｎ＝０．０８という一般的な液晶を用いたときに生じ
る、０．１６μｍという△ｎ×ｄ値のばらつき考慮すれ
ば、容易に理解できる。以下、実施例により本発明の詳
細を示す。

【００３０】

【発明の実施の形態】

（実施例１）図１は、本発明の液晶表示素子の断面図で
ある。図中、１は液晶セル、２は偏光板、４は反射板で
ある。また、１１は上基板、１２は下基板、１３は透明
電極、１５は液晶である。液晶は、メルク社製のＺＬＩ
−４４７２（△ｎ＝０．０８７１）を用い、セルギャッ
プ５．３μｍの液晶セルにツイスト配向させた。リター
デーション△ｎ×ｄは０．４６μｍである。

【００３１】図３は、本発明の液晶表示素子の各軸の関
係を、観察方向から見た図である。２１は偏光板２の偏
光軸方向、２２は上基板のラビング方向、２３は下基板
のラビング方向である。また、３１は２１が２２となす
角度θ（液晶のツイスト方向が正の値）を、３２は液晶
のツイスト角を示す。ここでは角度θを４度、ツイスト
角を左６０度に設定した。

【００３２】図２４は、以上の条件の下で作製した液晶
表示素子の分光特性を示す図である。図中４１は電界オ
フ時の、また４２は電界オン時の分光特性である。オフ
時の視感反射率Ｙｏｆｆは８１％と高く、しかもその表
示色は白に近い。またオン時の視感反射率も２．４％と
低いため、最大取り得るコントラスト比Ｃ．Ｒ．は、
１：３４である。

【００３３】本実施例の液晶表示素子は、ツイスト角が
６０度と小さいが、その電圧透過率特性の急峻性は通常
のツイステッドネマチックモードと同程度であって、１
／２デューテイ〜１／１６デューテイのマルチプレック
ス駆動も可能である。

【００３４】図１２には、ツイスト角が本実施例と同じ
６０度のときに、良好な表示コントラストが得られるセ
ル条件の範囲を示した。なお、角度θには、９０度の整
数倍を加えても全く同じ結果が得られる。従ってθ＝−
１０度は、θ＝８０度や、θ＝１７０度の場合と等価で
ある。また、図中の５１、５２、５３は、それぞれコン
トラスト比１：２０、１：１０、１：５の等コントラス
トカーブである。

【００３５】これらの等コントラストカーブの内側で
は、それぞれ良好な表示が期待できる。例えば、△ｎ×
ｄ＝０．６０μｍでθ＝１６度の時には、Ｃ．Ｒ．＝
１：１６、Ｙｏｆｆ＝８０％である。また、△ｎ×ｄ＝
０．３４μｍでθ＝−６度の時には、Ｃ．Ｒ．＝１：１
０、Ｙｏｆｆ＝７１％である。また、△ｎ×ｄ＝０．４
８μｍでθ＝−６度の時には、Ｃ．Ｒ．＝１：６、Ｙｏ
ｆｆ＝８４％である。

【００３６】逆にカーブの外側では、良好な表示ができ
ない。例えば、△ｎ×ｄ＝０．２８μｍでθ＝−１２度
の時には、Ｃ．Ｒ．＝１：３、Ｙｏｆｆ＝６２％であ
る。また、△ｎ×ｄ＝０．７２μｍでθ＝４度の時に
は、Ｃ．Ｒ．＝１：２、Ｙｏｆｆ＝７６％である。ま
た、△ｎ×ｄ＝０，４０μｍでθ＝３０度の時には、
Ｃ．Ｒ．＝１：０．４、Ｙｏｆｆ＝２４％である。

【００３７】従って、ツイスト角６０度の場合には、少
なくとも△ｎ×ｄ値が０．３μｍ以上０．７μｍ以下
に、角度θが−１３度以上２５度以下に収まっている必
要がある。

【００３８】（実施例２）実施例２の液晶表示素子も実
施例１と同様の構成である。但し、図１の液晶セル１に
は、メルク社製のＺＬＩ−４４３６（△ｎ＝０．１１０
０）を用いた。セルギャップは５．４μｍであり、リタ
ーデーション△ｎ×ｄは０．５９μｍである。

【００３９】また、図３において、角度３１（θ）を６
０度、ツイスト角３２を左２００度に設定した。

【００４０】図２５は、以上の条件の下で作製した液晶
表示素子の分光特性を示す図である。オフ時の視感反射
率Ｙｏｆｆは７０％と比較的高く、しかもその表示色は
白に近い。またオン時の視感反射率も３．３％と低いた
め、最大取り得るコントラスト比Ｃ．Ｒ．は、１：２１
である。

【００４１】本実施例の液晶表示素子は、実施例１の液
晶表示素子よりもツイスト角が大きい分だけ急峻であ
り、マルチプレックス駆動に適している。

【００４２】図１７には、ツイスト角が本実施例と同じ
２００度のときに、良好な表示コントラストが得られる
セル条件の範囲を示した。

【００４３】５１、５２、５３の各等コントラストカー
ブの内側では、それぞれ良好な表示が期待できる。例え
ば、△ｎ×ｄ＝０．６６μｍでθ＝６４度の時には、
Ｃ．Ｒ．＝１：１１、Ｙｏｆｆ＝７５％である。

【００４４】また、△ｎ×ｄ＝０．５８μｍでθ＝５２
度の時には、Ｃ．Ｒ．＝１：８、Ｙｏｆｆ＝７７％であ
る。

【００４５】逆にカーブの外側では、良好な表示ができ
ない。例えば、△ｎ×ｄ＝０．７０μｍでθ＝４６度の
時には、Ｃ．Ｒ．＝１：２、Ｙｏｆｆ＝６２％である。
また、△ｎ×ｄ＝０．５μでθ＝９０度の時には、Ｃ．
Ｒ．＝１：０．３、Ｙｏｆｆ＝１９％である。

【００４６】従って、ツイスト角２００度の場合には、
少なくとも△ｎ×ｄ値が０．４８μｍ以上０．７２μｍ
以下に、角度θが４８度以上７０度以下に収まっている
必要がある。

【００４７】（実施例３）実施例３の液晶表示素子も実
施例１と同様の構成である。但し、図１の液晶セル１に
は、メルク社製のＺＬＩ−４４２７（△ｎ＝０．１１２
７）を用いた。セルギャップは６．６μｍであり、リタ
ーデーション△ｎ×ｄは０．７４μｍである。ここで、
配向膜には日産化学工業杜製のポリイミドＲＮ−７２１
を用い、レーヨン植毛布の回転ラビングによって液晶に
約１０度のプレチルト角を与えた。また、図３におい
て、角度３１（θ）を１４度、ツイスト角３２を左２５
５度に設定した。

【００４８】図２６は、以上の条件の下で作製した液晶
表示素子の分光特性を示す図である。オフ時の視感反射
率Ｙｏｆｆは７９％と高く、しかもその表示色は白に近
い。またオン時の視感反射率も３．２％と低いため、最
大取り得るコントラスト比Ｃ．Ｒ．は、１：２５であ
る。

【００４９】本実施例の液晶表示素子は、ツイスト角が
２５５度と大きく電圧透過率特性の急峻性が非常に良い
ため、１／４８０デューテイのマルチプレックス駆動を
行っても、１：１８という高い表示コントラストが得ら
れた。

【００５０】図２０には、ツイスト角が本実施例と同じ
２５５度のときに、良好な表示コントラストが得られる
セル条件の範囲を示した。

【００５１】５１、５２、５３の各等コントラストカー
ブの内側では、それぞれ良好な表示が期待できる。例え
ば、△ｎ×ｄ＝０．７０μｍでθ＝５度の時には、Ｃ．
Ｒ．＝１：１１、Ｙｏｆｆ＝７８％である。また、△ｎ
×ｄ＝０．９０μｍでθ＝２８度の時には、Ｃ．Ｒ．＝
１：９、Ｙｏｆｆ＝７１％である。

【００５２】逆にカーブの外側では、良好な表示ができ
ない。例えば、△ｎ×ｄ＝０．５０μｍでθ＝５５度の
時には、Ｃ．Ｒ．＝１：１、Ｙｏｆｆ＝８１％である。

【００５３】また、△ｎ×ｄ＝１．１μｍでθ＝３０度
の時には、Ｃ．Ｒ．＝１：３、Ｙｏｆｆ＝６３％であ
る。

【００５４】従って、ツイスト角２５５度の場合には、
少なくとも△ｎ×ｄ値が０．５２μｍ以上０．９８μｍ
以下に、角度θが−４度以上３２度以下に収まっている
必要がある。

【００５５】（実施例４）図２は、本実施例の液晶表示
素子の断面図である。図中、１は液晶セル、２は偏光板
である。また、１１は上基板、１２は下基板、１３は透
明電極、１４は画素電極を兼ねた反射膜、１５は液晶で
ある。液晶セルの条件は実施例１と同様に、液晶として
ＺＬＩ−４４７２（△ｎ＝０．０８７１）を用いて平均
の△ｎ×ｄを０．４６μｍとし、ツイスト角を６０度、
角度θを４度にした。

【００５６】反射膜１４は、表面凹凸０．５μｍのすり
ガラスの表面に、スパッタ法により金属アルミニウム薄
膜を設けたものであり、指向性の少ない反射特性を有す
る。なお、金属としてはアルミニウムの他にニッケルや
クロム等の銀白色を有する材料ならば何でもよく、表面
凹凸は金属の表面を荒く研磨したり、薬品処理を行うこ
とによって設けてもよい。

【００５７】この反射膜を櫛形等にパターン形成する場
合には、この金属薄膜を直接パターニングする方法と、
金属薄膜上に絶縁物を介して透明電極を設け、この透明
電極をパターニングする方法とがある。この絶縁物は、
表面凹凸を緩和する効果があるため、ツイスト角が大き
くｄ／ｐマージン（ｄ：セルギャップ、ｐ：自発ピッ
チ）が狭い場合には有効である。

【００５８】このように、反射板を液晶セルの中に設け
ることによって、従来の反射型液晶表示素子に特有の、
表示が二重に見えるという問題を解決することができ
る。さらに液晶厚の微小なばらつきが、表示色を平均化
し、色付きを少なくするという副次的な効果もある。な
おこの場合の０．５μｍという液晶厚のばらつきは、△
ｎ×ｄ値の０．０４μｍに相当するが、この程度のばら
つきがコントラスト比に殆ど影響を及ぼさないことは、
図１２より明らかである。

【００５９】（実施例５）実施例１において、ツイスト
角を０度、△ｎ×ｄを０．２８μｍ、角度θを４４度に
した以外は、実施例１と同様にした。この時Ｃ．Ｒ．＝
１：２７、Ｙｏｆｆ＝７６％であった。

【００６０】本実施例の液晶表示素子は、ツイスト角が
０度であるということで、製造が容易であるという特徴
がある。

【００６１】図９には、ツイスト角が０度のときに、良
好な表示コントラストが得られるセル条件の範囲を示し
た。この場合には、少なくとも△ｎ×ｄ値が０．２２μ
ｍ以上０．３２μｍ以下に、角度θが３４度以上５５度
以下に収まっていることが、良い表示を得る上で不可欠
である。

【００６２】（実施例６）実施例１において、ツイスト
角を３０度、△ｎ×ｄを０．３０μｍ、角度θを６６度
にした以外は、実施例１と同様にした。この時Ｃ．Ｒ．
＝１：３２、Ｙｏｆｆ＝７８％であった。

【００６３】図１０には、ツイスト角が３０度のとき
に、良好な表示コントラストが得られるセル条件の範囲
を示した。この場合には、少なくとも△ｎ×ｄ値が０．
２２μｍ以上０．３９μｍ以下に、角度θが５５度以上
７７度以下に収まっていることが、良い表示を得る上で
不可欠である。

【００６４】（実施例７）．実施例１において、ツイス
ト角を４５度、△ｎ×ｄを０．３４μｍ、角度θを７６
度にした以外は、実施例１と同様にした。この時Ｃ．
Ｒ．＝１：３４、Ｙｏｆｆ＝８０％であった。

【００６５】図１１には、ツイスト角が４５度のとき
に、良好な表示コントラストが得られるセル条件の範囲
を示した。この場合には、少なくとも△ｎ×ｄ値が０．
２５μｍ以上０．５０μｍ以下さに、角度θが６４度以
上９４度以下に収まっていることが、良い表示を得る上
で不可欠である。

【００６６】（実施例８）実施例１において、ツイスト
角を７０度、△ｎ×ｄを０．４８μｍ、角度θを８度に
した以外は、実施例１と同様にした。この時Ｃ．Ｒ．＝
１：１０、Ｙｏｆｆ＝８１％であった。

【００６７】図１３には、ツイスト角が７０度のとき
に、良好な表示コントラストが得られるセル条件の範囲
を示した。この場合には、少なくとも△ｎ×ｄ値が０．
３６μｍ以上０．６１μｍ以下に、角度θが−６度以上
２１度以下に収まっていることが、良い表示を得る上で
不可欠である。

【００６８】（実施例９）実施例２において、ツイスト
角を１７０度、△ｎ×ｄを０．７２μｍ、角度θを４６
度にした以外は、実施例２と同様にした。この時Ｃ．
Ｒ．＝１：１３、Ｙｏｆｆ＝６７％であった。

【００６９】図１４には、ツイスト角が１７０度のとき
に、良好な表示コントラストが得られるセル条件の範囲
を示した。この場合には、少なくとも△ｎ×ｄ値が０６
０μｍ以上０．８２μｍ以下に、角度θが３７度以上５
５度以下に収まっていることが、良い表示を得る上で不
可欠である。

【００７０】（実施例１０）実施例２において、ツイス
ト角を１７５度、△ｎ×ｄを０．７０μｍ、角度θを４
８度にした以外は、実施例２と同様にした。この時Ｃ．
Ｒ．＝１１６．Ｙｏｆｆ＝７１％であった。

【００７１】図１５には、ツイスト角が１７５度のとき
に、良好な表示コントラストが得られるセル条件の範囲
を示した。この場合には、少なくとも△ｎ×ｄ値が０．
５８μｍ以上０．８１μｍ以下に、角度θが３７度以上
５７度以下に収まっていることが、良い表示を得る上で
不可欠である。

【００７２】（実施例１１）実施例２において、ツイス
ト角を１８０度、△ｎ×ｄを０．６８μｍ、角度θを５
０度にした以外は、実施例２と同様にした。この時Ｃ．
Ｒ．＝１：１８、Ｙｏｆｆ＝７４％であった。

【００７３】本実施例の液晶表示素子は、表示の色付き
が少ないという点で、実施例２の液晶表示素子よりも優
秀である。

【００７４】図１６には、ツイスト角が１８０度のとき
に、良好な表示コントラストが得られるセル条件の範囲
を示した。この場合には、少なくとも△ｎ×ｄ値が０．
５５μｍ以上０．７９μｍ以下に、角度θが４０度以上
６０度以下に収まっていることが、良い表示を得る上で
不可欠である。

【００７５】（実施例１２）実施例２において、ツイス
ト角を１９０度、△ｎ×ｄを０．６２μｍ、角度θを５
４度にした以外は、実施例２と同様にした。この時Ｃ．
Ｒ．＝１：２１、Ｙｏｆｆ＝７４％であった。

【００７６】（実施例１３）実施例２において、ツイス
ト角を２１０度、△ｎ×ｄを０．５８μｍ、角度θを６
６度にした以外は、実施例２と同様にした。この時Ｃ．
Ｒ．＝１：２０、Ｙｏｆｆ＝６４％であった。

【００７７】図１８には、ツイスト角が２１０度のとき
に、良好な表示コントラストが得られるセル条件の範囲
を示した。この場合には、少なくとも△ｎ×ｄ値が０．
４６μｍ以上０．７１μｍ以下に、角度θが５４度以上
７６度以下に収まっていることが、良い表示を得る上で
不可欠である。

【００７８】（実施例１４）実施例２において、ツイス
ト角を２２５度、△ｎ×ｄを０．５６μｍ、角度θを７
６度にした以外は、実施例２と同様にした。この時Ｃ．
Ｒ．＝１：２０、Ｙｏｆｆ＝５４％であった。

【００７９】（実施例１５）実施例３において、ツイス
ト角を２４０度、△ｎ×ｄを０．６２μｍ、角度θを−
２度にした以外は、実施例２と同様にした。この時Ｃ．
Ｒ．＝１：２３、Ｙｏｆｆ＝６２％であった。

【００８０】（実施例１６）実施例３において、ツイス
ト角を２５０度、△ｎ×ｄを０．７０μｍ、角度θを８
度にした以外は、実施例３と同様にした。この時Ｃ．
Ｒ．＝１：２７、Ｙｏｆｆ＝７４％であった。

【００８１】図１９には、ツイスト角が２５０度のとき
に、良好な表示コントラストが得られるセル条件の範囲
を示した。この場合には、少なくとも△ｎ×ｄ値が０．
５１μ皿以上１．０５μｍ以下に、角度θが−７度以上
３５度以下に収まっていることが、良い表示を得る上で
不可欠である。

【００８２】（実施例１７）実施例３において、ツイス
ト角を２６０度、△ｎ×ｄを０．７４μｍ、角度θを１
６度にした以外は、実施例３と同様にした。この時Ｃ．
Ｒ．＝１：１６、Ｙｏｆｆ＝８０％であった。

【００８３】本実施例の液晶表示素子は、表示の色付き
が少ないという点で、実施例３の液晶表示素子よりも優
秀である。

【００８４】図２１には、ツイスト角が２６０度のとき
に、良好な表示コントラストが得られるセル条件の範囲
を示した。この場合には、少なくとも△ｎ×ｄ値が０５
５μｍ以上０．９６μｍ以下に、角度θが０度以上３２
度以下に収まっていることが、良い表示を得る上で不可
欠である。

【００８５】（実施例１８）実施例３において、ツイス
ト角を２６５度、△ｎ×ｄを０．７４μｍ、角度θを１
８度にした以外は、実施例３と同様にした。この時Ｃ．
Ｒ．＝１：１０、Ｙｏｆｆ＝８１％であった。

【００８６】本実施例の液晶表示素子は、表示の色付き
が少ないという点で、実施例３や実施例１６の液晶表示
素子よりも優秀である。

【００８７】図２２には、ツイスト角が２６５度のとき
に、良好な表示コントラストが得られるセル条件の範囲
を示した。この場合には、少なくとも△ｎ×ｄ値が０．
５７μｍ以上０．９０μｍ以下に、角度θが４度以上３
０度以下に収まっていることが、良い表示を得る上で不
可欠である。

【００８８】（実施例１９）実施例３において、ツイス
ト角を２７０度、△ｎ×ｄを０．７０μｍ、角度θを１
８度にした以外は、実施例３と同様にした。この時Ｃ，
Ｒ．＝１：６、Ｙｏｆｆ＝８０％であった。

【００８９】本実施例の液晶表示素子は、電気光学特性
の急峻性が良いという点で、実施例３や実施例１６、実
施例１７の液晶表示素子よりも優秀である。

【００９０】図２３には、ツイスト角が２７０度のとき
に、良好な表示コントラストが得られるセル条件の範囲
を示した。この場合には、少なくとも△ｎ×ｄ値が０．
６４μｍ以上０．８１μｍ以下に、角度θが１２度以上
２６度以下に収まっていることが、良い表示を得る上で
不可欠である。

【００９１】（比較例１）実施例１において、ツイスト
角を７５度、△ｎ×ｄを０．４８μｍ、角度θを１０度
にした以外は、実施例１と同様にした。この時Ｃ．Ｒ．
＝１：６、Ｙｏｆｆ＝８１％であった。この特性はこの
ツイスト角で取れる最良のものであり、１：５以上のコ
ントラスト比が取れる条件範囲は非常に狭い。これは本
発明の請求の範囲外であり、このような条件では満足な
表示を行うことができない。

【００９２】（比較例２）実施例２において、ツイスト
角を１６５度、△ｎ×ｄを０．７６μｍ、角度θを４６
度にした以外は、実施例２と同様にした。この時Ｃ，
Ｒ．＝１：１０、Ｙｏｆｆ＝６１％であった。また表示
の色付きが実施例１０等に比較して著しく大きい。これ
は本発明の請求の範囲外であり、このような条件では満
足な表示を行うことができない。

【００９３】（比較例３）実施例３において、ツイスト
角を２８５度、△ｎ×ｄを０．７０μｍ、角度θを２０
度にした以外は、実施例３と同様にした。この時Ｃ．
Ｒ．＝１：２、Ｙｏｆｆ＝８２％であった。この特性は
このツイスト角で取れる最良のものである。これは本発
明の請求の範囲外であり、このような条件では満足な表
示を行うことができない。

【００９４】尚、以上の実施例においては、ツイスト角
は５度単位の離散的な値を取っているが、これは単に実
験の都合によるものである。ツイスト角による特性の変
化は連続的なものであるから、請求項等で示したツイス
ト角範囲で、どの値を取ってもかまわない。

【００９５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、新
しい反射型液晶モードを導入することにより、明るく色
付きの少なく、しかも表示が二重に見えない液晶表示素
子を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１〜３及び実施例５〜１９及び
比較例１〜３における液晶表示素子の断面図である。

【図２】本発明の実施例４における液晶表示素子の断面
図である。

【図３】本発明の液晶表示素子の各軸の関係を示す図で
ある。

【図４】本発明の液晶表示素子の液晶分子配向（ａ）
と、偏光状態の変化（ｂ）を示す図である。

【図５】本発明の反射タイプの液晶表示素子の液晶分子
配向（ａ）と、これと光学的に等価な透過タイプの液晶
分子配向（ｂ）、それに従来のＮＴＮモードの液晶分子
配向（Ｃ）を示す図である。

【図６】コントラスト比が最大になるセル条件を示す図
である。

【図７】コントラスト比が最大になるセル条件において
得られる、液晶セルの３つの光学特性（コントラスト比
Ｃ．Ｒ．、オン時の視感反射率Ｙｏｆｆ、色付きの度合
い△Ｅ）を示す図である。

【図８】ツイスト角が６０度のときに、液晶セルに入射
した光が反射面でほぼ直線偏光になり、高い反射率が得
られる、セル条件の範囲を示す図である。

【図９】ツイスト角が０度のときに、良好な表示コント
ラストが得られる、セル条件の範囲を図である。

【図１０】ツイスト角が３０度のときに、良好な表示コ
ントラストが得られる、セル条件の範囲を示す図であ
る。

【図１１】ツイスト角が４５度のときに、良好な表示コ
ントラストが得られる、セル条件の範囲を示す図であ
る。

【図１２】ツイスト角が６０度のときに、良好な表示コ
ントラストが得られる、セル条件の範囲を示す図であ
る。

【図１３】ツイスト角が７０度のときに、良好な表示コ
ントラストが得られる、セル条件の範囲を示す図であ
る。

【図１４】ツイスト角が１７０度のときに、良好な表示
コントラストが得られる、セル条件の範囲を示す図であ
る。

【図１５】ツイスト角が１７５度のときに、良好な表示
コントラストが得られる、セル条件の範囲を示す図であ
る。

【図１６】ツイスト角が１８０度のときに、良好な表示
コントラストが得られる、セル条件の範囲を示す図であ
る。

【図１７】ツイスト角が２００度のときに、良好な表示
コントラストが得られる、セル条件の範囲を示す図であ
る。

【図１８】ツイスト角が２１０度のときに、良好な表示
コントラストが得られる、セル条件の範園を示す図であ
る。

【図１９】ツイスト角が２５０度のときに、良好な表示
コントラストが得られる、セル条件の範囲を示す図であ
る。

【図２０】ツイスト角が２５５度のときに、良好な表示
コントラストが得られる、セル条件の範囲を示す図であ
る。

【図２１】ツイスト角が２６０度のときに、良好な表示
コントラストが得られる、セル条件の範囲を示す図であ
る。

【図２２】ツイスト角が２６５度のときに、良好な表示
コントラストが得られる、セル条件の範囲を示す図であ
る。

【図２３】ツイスト角が２７０度のときに、良好な表示
コントラストが得られる、セル条件の範囲を示す図であ
る。

【図２４】本発明の実施例１における液晶表示素子の電
界オフ時と電界オン時の分光特性を示す図である。

【図２５】本発明の実施例２における液晶表示素子の電
界オフ時と電界オン時の分光特性を示す図である。

【図２６】本発明の実施例３における液晶表示素子の電
界オフ時と電界オン時の分光特性を示す図である。

【図２７】従来の液晶表示素子の断面図である。

【図２８】従来の液晶表示素子の電界オフ時と電界オン
時の分光特性を示す図である。

【符号の説明】

１．液晶セル ２．偏光板（上側） ３．偏光板（下側） ４．反射板 １１．上基板 １２．下基板 １３．透明電極 １４．画素電極を兼ねた反射膜 １５．液晶 １６．液晶分子 １７．液晶層の中心面 ２１．偏光板２の偏光軸（吸収軸あるいは透過軸）方向 ２２．上基板１１のラビング方向（液晶配向方向） ２３．下基板１２のラビング方向（液晶配向方向） ３１．２１が２２となす角度θ ３２．液晶１５のツイスト角 ４１．電界オフ時の反射光の分光特性 ４２．電界オン時の反射光の分光特性 ５１．コントラスト比１：２０の等コントラストカーブ ５２．コントラスト比１：１０の等コントラストカーブ ５３．コントラスト比１：５の等コントラストカーブ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成９年４月２３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示素子
は、対向する一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶
セルと、一方の前記基板側のみに配置された偏光手段
と、他方の前記基板側に配置された反射手段とを備えた
液晶表示素子において、前記偏光手段を介して前記液晶
セルに入射した光が前記反射手段の反射面でほぼ直線偏
光となるように、前記液晶層における液晶の分子のツイ
スト角を０度以上７０度以下、前記液晶の複屈折率（△
ｎ）と前記液晶層の厚さ（ｄ）との積を０．２２μｍ以
上０．７μｍ以下に設定したことを特徴とする。また、
前記偏光手段によって偏光される光の偏光方向が、前記
一方の基板に隣接する液晶の分子の配向方向とのなす角
（θ）を、−１３度以上９４度以下に設定したことを特
徴とする。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】また、前記反射手段は反射板からなり、前
記反射板が前記液晶セルの外側に配置されてなることを
特徴とする。または、前記反射手段は前記他方の基板の
内面に形成され、画素電極を兼ねた反射膜であることを
特徴とする。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】また、本発明の液晶表示素子は、対向する
一対の基板間に液晶層を挟持してなる液晶セルと、一方
の前記基板側のみに配置された偏光手段と、他方の前記
基板側に配置された反射手段とを備えた液晶表示素子に
おいて、前記偏光手段を介して前記液晶セルに入射した
光が前記反射手段の反射面でほぼ直線偏光となるよう
に、前記液晶層における液晶の分子のツイスト角を１７
０度以上２７０度以下、前記液晶の複屈折率（△ｎ）と
前記液晶層の厚さ（ｄ）との積を０．４６μｍ以上１．
０５μｍ以下に設定したことを特徴とする。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１１】好ましくは、前記液晶の分子のツイスト角
を１７５度以上２１０度以下、液晶の複屈折率（△ｎ）
と前記液晶層の厚さ（ｄ）との積を０．４８μｍ以上
０．８１μｍ以下に設定してなり、且つ前記偏光手段に
よって偏光された光の偏光方向と前記一方の基板に施さ
れた液晶の配向方向とのなす角（θ）を３７度以上７６
度以下に設定したことを特徴とする。又は、前記液晶の
分子のツイスト角を２５０度以上２６５度以下、液晶の
複屈折率（△ｎ）と前記液晶層の厚さ（ｄ）との積を
０．５１μｍ以上０．９８μｍ以下に設定されてなり、
且つ前記偏光手段によって偏光された光の偏光方向と前
記一方の基板に施された液晶の配向方向とのなす角
（θ）を−４度以上３５度以下に設定したことを特徴と
する。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】また、前記反射手段は反射板からなり、前
記反射板が前記液晶セルの外側に配置されてなることを
特徴とする。又は、前記反射手段は前記他方の基板の内
面に形成され、画素電極を兼ねた反射膜であることを特
徴とする。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す図であり、反射板を液晶
セルの外側に配置した場合の液晶表示素子の断面図。

【図２】本発明の実施例を示す図であり、反射板を液晶
セルの基板内面に配置した場合の液晶表示素子の断面
図。

【図２】本発明の実施例４における液晶表示素子の断面
図である。

【図３】本発明の液晶表示素子の各軸の関係を示す図で
ある。

【図４】本発明の液晶表示素子の液晶分子配向（ａ）
と、偏光状態の変化（ｂ）を示す図である。

【図５】本発明の反射タイプの液晶表示素子の液晶分子
配向（ａ）と、これと光学的に等価な透過タイプの液晶
分子配向（ｂ）、それに従来のＮＴＮモードの液晶分子
配向（Ｃ）を示す図である。

【図６】コントラスト比が最大になるセル条件を示す図
である。

【図７】コントラスト比が最大になるセル条件において
得られる、液晶セルの３つの光学特性（コントラスト比
Ｃ．Ｒ．、オン時の視感反射率Ｙｏｆｆ、色付きの度合
い△Ｅ）を示す図である。

【図８】ツイスト角が６０度のときに、液晶セルに入射
した光が反射面でほぼ直線偏光になり、高い反射率が得
られる、セル条件の範囲を示す図である。

【図９】ツイスト角が０度のときに、良好な表示コント
ラストが得られるセル条件の範囲を図である。

【図１０】ツイスト角が３０度のときに、良好な表示コ
ントラストが得られるセル条件の範囲を示す図である。

【図１１】ツイスト角が４５度のときに、良好な表示コ
ントラストが得られるセル条件の範囲を示す図である。

【図１２】ツイスト角が６０度のときに、良好な表示コ
ントラストが得られるセル条件の範囲を示す図である。

【図１３】ツイスト角が７０度のときに、良好な表示コ
ントラストが得られるセル条件の範囲を示す図である。

【図１４】ツイスト角が１７０度のときに、良好な表示
コントラストが得られるセル条件の範囲を示す図であ
る。

【図１５】ツイスト角が１７５度のときに、良好な表示
コントラストが得られるセル条件の範囲を示す図であ
る。

【図１６】ツイスト角が１８０度のときに、良好な表示
コントラストが得られるセル条件の範囲を示す図であ
る。

【図１７】ツイスト角が２００度のときに、良好な表示
コントラストが得られるセル条件の範囲を示す図であ
る。

【図１８】ツイスト角が２１０度のときに、良好な表示
コントラストが得られるセル条件の範園を示す図であ
る。

【図１９】ツイスト角が２５０度のときに、良好な表示
コントラストが得られるセル条件の範囲を示す図であ
る。

【図２０】ツイスト角が２５５度のときに、良好な表示
コントラストが得られるセル条件の範囲を示す図であ
る。

【図２１】ツイスト角が２６０度のときに、良好な表示
コントラストが得られるセル条件の範囲を示す図であ
る。

【図２２】ツイスト角が２６５度のときに、良好な表示
コントラストが得られるセル条件の範囲を示す図であ
る。

【図２３】ツイスト角が２７０度のときに、良好な表示
コントラストが得られるセル条件の範囲を示す図であ
る。

【図２４】本発明の実施例１における液晶表示素子の電
界オフ時と電界オン時の分光特性を示す図である。

【図２５】本発明の実施例２における液晶表示素子の電
界オフ時と電界オン時の分光特性を示す図である。

【図２６】本発明の実施例３における液晶表示素子の電
界オフ時と電界オン時の分光特性を示す図である。

【図２７】従来の液晶表示素子の断面図である。

【図２８】従来の液晶表示素子の電界オフ時と電界オン
時の分光特性を示す図である。

【符号の説明】 １．液晶セル ２．偏光板（上側） ３．偏光板（下側） ４．反射板 １１．上基板 １２．下基板 １３．透明電極 １４．画素電極を兼ねた反射膜 １５．液晶 １６．液晶分子 １７．液晶層の中心面 ２１．偏光板２の偏光軸（吸収軸あるいは透過軸）方向 ２２．上基板１１のラビング方向（液晶配向方向） ２３．下基板１２のラビング方向（液晶配向方向） ３１．２１が２２となす角度θ ３２．液晶１５のツイスト角 ４１．電界オフ時の反射光の分光特性 ４２．電界オン時の反射光の分光特性 ５１．コントラスト比１：２０の等コントラストカーブ ５２．コントラスト比１：１０の等コントラストカーブ ５３．コントラスト比１：５の等コントラストカーブ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】対向する２枚の基板間にツイスト配向した
   液晶を挟持してなる液晶セルと、１枚の偏光板と、１枚
   の反射板とを備えた液晶表示素子において、該液晶セル
   に入射し反射板に達した光が、ほぼ直線偏光の状態にな
   るような液晶を用いたことを特徴とする液晶表示素子。
2. 【請求項２】前記液晶セルにおいて、液晶のツイスト角
   が０度以上７０度以下であり、液晶の複屈折率△ｎとセ
   ルギャップｄとの積であるリターデーション△ｎ×ｄの
   値が０．２μｍ以上０．７μｍ以下であり、偏光板の偏
   光軸（吸収軸あるいは透過軸）方向が上基板における液
   晶配向方向となす角度θが、液晶のねじれ方向を正とし
   て、３５度以上１１５度以下であることを特徴とする請
   求項１記載の液晶表示素子。
3. 【請求項３】前記液晶セルにおいて、液晶のツイスト角
   が１７０度以上２７０度以下であり、△ｎ×ｄ値が０．
   ４μｍ以上１．０μｍ以下であることを特徴とする請求
   項１記載の液晶表示素子。
4. 【請求項４】前記液晶セルの２枚の基板のうち、少なく
   とも一方の基板の液晶側表面に、段差０．１μｍ以上２
   μｍ以下の凹凸を有することを特徴とする請求項１記載
   の液晶表示素子。
5. 【請求項５】前記反射板が、前記液晶セル基板の液晶側
   表面に設けられていることを特徴とする請求項１記載の
   液晶表示素子。