JPH1073799A - 液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 大容量、高コントラストの表示を必要とする
表示用途に特に好適に用いられるコレステリック液晶を
用いた双安定性液晶表示素子の提供。 【解決手段】 配向処理の方向が基板に対して傾斜し、
傾きが上下基板で略平行となるように配向処理された一
対の基板間に、液晶層厚の略２倍の自然ピッチを有する
コレステリック液晶を挾持し、液晶分子が厚み方向に液
晶分子のねじれ角が略３６０゜である状態と該状態から
ねじれ角が３６０°減じられた状態との二つの安定配向
状態を電界を印加する事によって切り替えることのでき
る液晶セルと、該液晶セルの上下に配置された一対の偏
向板とから少なくとも構成される液晶表示素子におい
て、一方または両方の偏向板と液晶層との間に、一方の
配向状態による複屈折を減少させる作用を有するように
位相差板を設けたことを特徴とする液晶表示素子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、双安定性を有する液晶
表示素子に関する。

【０００２】

【従来技術】コレステリック液晶を用いた双安定性の液
晶表示素子が特公平１−５１８１８には開示されてい
る。これは、液晶のピッチを液晶層厚の略２倍の自然ピ
ッチを有するコレステリック液晶を挾持し、液晶分子が
厚み方向に略３６０゜ねじれた状態（以降ツイスト状態
と呼ぶ）とねじれていない状態（同ユニホーム状態と呼
ぶ）との二つの安定配向状態を電界を印加する事によっ
て切り替えることのできる液晶セルと、該液晶セルを挾
み込むようにして配置された一対の偏向板とから代表的
には構成される。このような配置において、偏向板の透
過軸を直交させ、ユニホーム状態の液晶の配向方向と偏
向板の透過軸と４５度程度ずらして配置すると、この状
態では液晶層の複屈折色が観察されることになる。液晶
の光学異方性をΔｎ、液晶層の厚さをｄとしたとき、Δ
ｎｄを２７０ｎｍ程度に設定することによりこの複屈折
色をほぼ白色とすることができる。このときツイスト状
態でも複屈折を生ずるがそのときの複屈折は比較的小さ
いため黒に近い色が得られる。このように従来のコレス
テリック液晶を用いた双安定性液晶素子ではほぼ白黒の
表示が得られるが、実際にはツイスト状態の複屈折のた
めに黒状態での光抜けがあり、コントラストとしては十
分なものではなかった。これは、特にカラーフィルター
を設けてカラー表示を行う際には大きな問題となり、十
分な色純度は得られていなかった。

【０００３】

【解決すべき課題】本発明は、従来のコレステリック液
晶を用いた双安定性液晶素子にみられる上述のような問
題点が解決された高コントラストの液晶表示素子を提供
することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、配向処
理の方向が略平行であって、界面での液晶の傾きが上下
基板で略平行となるように配向処理の施された一対の基
板間に、液晶層厚の略２倍の自然ピッチを有するコレス
テリック液晶を挾持し、液晶分子が厚み方向に液晶分子
のねじれ角が略３６０゜である状態と該状態からねじれ
角が３６０°減じられた状態との二つの安定配向状態を
電界を印加する事によって切り替えることのできる液晶
セルと、該液晶セルの上下に配置された一対の偏向板と
から少なくとも構成される液晶表示素子において、一方
または両方の偏向板と液晶層との間に、一方の配向状態
による複屈折を減少させる作用を有するように位相差板
を設けたことを特徴とする液晶表示素子を提供すること
により前記技術課題を解決した。ここで配向処理の方向
が略平行とは、図５または図７におけるＲ_LとＲ_Uが略平
行であり、Ｒ_LとＲ_Uの成す角が３０°以下であることを
言う。また、液晶の傾きが上下基板で略平行とは、配向
処理の方向が基板に対して傾斜したものであって、該傾
きが上下基板で同一の方向であることを言う。前記略３
６０゜とは、３３０°〜３９０゜、好ましくは３４０°
〜３８０°の範囲を言う。図１は従来のコレステリック
液晶を用いた双安定性液晶素子の構成を示したものであ
る。下基板１１と上基板１２間に液晶層３０が挾持され
ている。２１と２２は液晶層に電圧を印加するための透
明電極、３１と３２は液晶を配向させるための配向膜で
あり、４１と４２は偏向板である。図２は本発明になる
液晶表示素子の構成例を示したものである。図１の従来
例の構成に加えて液晶層の複屈折を減少させるための位
相差板５１が上基板１２と偏向板４１の間に設けられて
いる。図３は液晶セル中における液晶の配向状態を模式
的に示したものである。Ｕはねじれのない状態、Ｐは１
８０゜ねじれた状態、Ｃは３６０゜ねじれた状態を表し
ている。液晶層は、ネマティック液晶にコレステリック
液晶を添加した全体としてはコレステリック液晶相を呈
する液晶組成物が好ましく用いられる。配向膜によって
液晶は基板面からわずかに傾斜した方向に配向させられ
る。この図の構成では、上下基板での液晶の傾きが逆と
なるように構成されている。液晶の自然ピッチＰは液晶
層の厚さｄの略２倍に設定されており、配向膜による配
向規制が無い場合には略１８０゜ねじれた状態が安定と
なるように構成される。前記略２倍とは、具体的には、
液晶層の厚さをｄ、液晶の自然ピッチをＰとしたとき
に、ｄ／Ｐが０．３〜０．８の範囲が好ましい。前記略
１８０゜とは、例えば１５０°〜２１０゜の範囲を言
う。しかしながら、この図のように上下基板での液晶の
傾きが逆となるように構成すると、１８０゜ねじれは液
晶のスプレイ変形を伴うために、弾性エネルギーが高く
なりＵのねじれのない状態とＣの３６０゜ねじれた状態
が準安定となる。両配向状態は印加電圧の波形により切
り替えることができる。

【０００５】図４は図１に示すような従来の位相差板を
用いない素子の透過スペクトルを示している。図中ＴＳ
は３６０゜ねじれた状態のスペクトルを表し、ＵＳはね
じれのないユニホーム状態の透過スペクトルを表す。Ｕ
Ｓでは波長依存性はあるもののほぼ白色のスペクトルが
得られており、ＴＳ状態では黒に近いスペクトルが得ら
れているが、透過率が高く、特に短波長域での光抜けが
大きい。これは、ＴＳ状態での複屈折によるものであ
る。なお、各図で用いられている「透過率」は、図４の
ＵＳのピークを５０％として、これを基準として示して
いる。本発明は、このような液晶の配向に伴う複屈折を
位相差板を設けることにより減じ、より高いコントラス
トを有する液晶表示素子を提供するものである。このよ
うな効果を発現させることのできる第一の構成例につい
て説明する。この例では、位相差板として液晶層とは逆
の方向にねじれた配向構造を有するものを用い、ツイス
ト状態の複屈折を補償する。図１は液晶層と位相差板の
ねじれ角が等しい場合の光学配置の説明図である。この
とき、位相差板の光学異方性と厚さの積Δｎｄを液晶層
と位相差板で略等しくすることが必要である。図５は本
例の光学配置の説明図である。図中Ｒ_L、Ｒ_Uはそれぞれ
下基板側、上基板側での液晶の配向方向を表し、Ｐ_L、
Ｐ_Uはそれぞれ下側と上側の偏向板の透過軸を表す。液
晶分子はＲ_L、Ｒ_Uの間でねじれのないユニホーム配向ま
たは図中ωＬｃで表す３６０゜ねじれたツイスト配向を
とる。液晶セルと上側偏向板との間にねじれた配向構造
を有する位相差板が配置される。図中ｒＬはこのねじれ
位相差板の下側、すなわち液晶セル側の配向方向、ｒＵ
はねじれ位相差板の上側、すなわち偏向板側の配向方向
である。位相差板はこの二つの配向方向の間でωＲねじ
れた配向構造をとる。θｐＬは下側の液晶の配向方向Ｒ
_Lと下側偏向板の透過軸Ｐ_Uの成す角、θｐＵは位相差板
の上側の配向方向ｒＵと上側偏向板Ｐ_Uの成す角、θｒ
は上側の液晶分子の配向方向と位相差板の下側の配向方
向ｒＬの成す角を表す。位相差板のωＲの絶対値とΔｎ
ｄの最も好ましい値は、用いる液晶のΔｎｄに関連づけ
られた下記数１の関係を満たすことが好ましい。ここで
ΔｎｄとωＲの単位はそれぞれμｍとｄｅｇである。

【数１】Δｎｄ（液晶）＝２０×Δｎｄ（位相差板）／
｜ωＲ｜^0.5 位相差板のねじれ角としてはωＬＣ−２７０°以上、ω
ＬＣ＋１８００°以下が好ましい。ねじれ角が小さくな
るとコントラストが低下し、また、大きすぎる場合には
このような配向を均一に制御することが困難となる。ね
じれ角のより好ましい範囲はωＬＣ−１８０°からωＬ
Ｃ＋３６０°の範囲である。そのときの位相差板のΔｎ
ｄは数１を満足するように選ぶが、計算される最適値と
の差は４０％まで許容され、２０％以内に設定すること
がより好ましい。なかでも、ωＲの絶対値がツイスト状
態のねじれ角と略等しく、光学異方性と厚さの積Δｎｄ
を液晶層と位相差板で略等しくすることが最も好まし
い。ここでねじれ角が略等しいとはおおむねねじれ角の
絶対値の差が９０°以内であることをいう。また、Δｎ
ｄが略等しいとはΔｎｄの差がおおむね４０％以内、好
ましくは２０％以内であることをいう。θｒは７０°〜
１１０°の範囲とすることが必要で、８０°〜１００°
の範囲がより好ましい。この範囲外であると良好な補償
効果が得られず、コントラストが低下する。θＰＬおよ
びθｐＵは３０°〜６０°の範囲がより好ましい。この
範囲外の場合にもコントラストの低下が起こる。

【０００６】このような構成により、ツイスト状態の複
屈折はほぼ完全に補償することができ、図６のＴＳに示
すように完全な黒状態を得ることができる。このとき、
ユニホーム状態のスペクトルは図６のＵＳに示すように
補償前とほとんど変化せず、むしろ、スペクトルの幅が
広がり、透過率の波長依存性が小さくなりより白色に近
づく効果もある。結局、コントラストが非常に優れたコ
ントラストを得ることができる。液晶のΔｎｄはユニホ
ーム状態のスペクトルに影響する。図６はΔｎｄ＝０．
２７μｍのものであるが、さらにΔｎｄが大きい場合に
はユニホーム状態は着色した表示となる。逆に小さすぎ
る場合には青みを帯び、さらに小さくなると透過率が低
下する。良好な白黒表示を行わせるためには、液晶層の
Δｎｄは０．１５μｍ〜０．４μｍの範囲が好ましく、
０．２μｍ〜０．３５μｍの範囲がより好ましい。した
がって、位相差板のΔｎｄも０．１５μｍ〜０．４μｍ
の範囲が好ましく、０．２μｍ〜０．３５μｍの範囲が
より好ましい。さらに、本構成において液晶と位相差板
のΔｎの波長依存性もコントラストに影響する。両者の
Δｎの波長依存性が大きく異なる場合には、完全な補償
が得られるのは特定の波長に限られ、他の波長域では光
抜けを生ずることとなる。このため、両者のΔｎの波長
依存性は、高いコントラストを得るためには、近似もし
くは同一であること、例えば、

【数２】ν＝（Δｎ_F−Δｎ_C）／Δｎ_D （式中、Δｎ_Dは５８９ｎｍでのΔｎ、Δｎ_Fは４８６ｎ
ｍでのΔｎ、Δｎ_Cは６５８ｎｍでのΔｎ）で、波長分
散の大きさを定義した場合、液晶と位相差板のνの差
は、５０％以内、好ましくは３０％以内である。前記第
一の構造のもので使用するねじれ構造を有する位相差板
としては、具体的にはねじれ構造を有する液晶セルやね
じれ配向した高分子液晶および高分子液晶の液晶状態で
のねじれ配向を固体状態に固定化した配向固定化高分子
液晶を好適に用いることができる。特に配向固定化高分
子液晶は自己保持性を有し、それ自体を非常に薄く形成
することが可能であるため、特に好ましく用いる。位相
差板としては上述のような連続したねじれ構造を有する
もののほか、光学的に一軸性のフィルムをその軸をずら
せながら複数枚重ね合わせて実質的にねじれ配向と同様
の光学特性を有するよう調製したものも用いることがで
きる。この場合、コントラストは連続したねじれのもの
に比べて若干低下するが、延伸フィルムのような安価な
材料を用いることができるので、コストを低下させるこ
とができる。位相差板はそれ自身すべてが上述のような
光学特性を有していてもよいが、別の透光性基板上また
は基板間に形成されていてもよい。以上の説明では、液
晶セルの上に位相差板を配置する構成で説明したが、位
相差板は液晶セルの下側あるいは両側に配置してもよ
い。その場合の角度配置は素子を裏返した際には図５と
同一となる。また、以上の説明ではＰ_L、Ｐ_Uを偏向板の
透過軸として説明したが、これを吸収軸としても全く同
様の効果が得られる。

【０００７】次に本発明の第二の構成例について説明す
る。この例では、位相差板が光学的に遅相軸を面内方向
に有する略一軸性でのものを用い、位相差板のΔｎｄを
液晶のΔｎｄの０．１倍〜０．２倍の範囲に設定する。
この場合にも第一の例と同様にツイスト状態の複屈折を
補償するものである。図７は本例の光学配置の説明図で
ある。液晶セルと上側偏向板との間に略一軸性の位相差
板が配置される。図中ｒＬおよびｒＵは位相差板の遅相
軸、θｐＵは位相差板の上側の配向方向と上側偏向板の
成す角、θｒは上側の液晶分子の配向方向と位相差板の
遅相軸の成す角を表す。θｐＵは位相差板の遅相軸と上
側偏向板の透過軸の成す角を表す。また他の記号につい
ては図５と同じ意味を持つ。θｒは６０゜〜１２０゜の
範囲とすることが必要で、７０゜〜１１０゜の範囲がよ
り好ましい。この範囲外であると良好な補償効果が得ら
れず、コントラストが低下する。θｐＬは３０゜〜６０
゜の範囲が好ましく、３５゜〜５５゜の範囲がより好ま
しい。この範囲外の場合にもコントラストの低下がおこ
る。θｐＵは２５゜〜５０゜の範囲が好ましく、３０゜
〜４５゜の範囲がより好ましい。この範囲外の場合にも
コントラストの低下がおこる。本例の場合にもＵ状態の
色は液晶のΔｎｄに依存するが、位相差板のΔｎｄにも
影響される。良好な白黒表示を行わせるための好適な液
晶層のΔｎｄの範囲は、第一の例よりわずかに大きくな
り０．１７μｍ〜０．４７μｍの範囲が好ましく、０．
２２μｍ〜０．４２μｍの範囲がより好ましい。位相差
板のΔｎｄは０．０２μｍ〜０．０７μｍの範囲が好ま
しい。図８は本例の透過スペクトルの例であるが、ＴＳ
に示すような改善された黒状態とＵＳに示す白状態を得
ることができる。本例ではねじれ配向した位相差板に比
べ、黒状態で若干の光抜けを生ずるが、従来例に比べれ
ば大幅な改善が成されており、さらにまたは本構成にお
いても液晶と位相差板のΔｎの波長依存性もコントラス
トに影響する。液晶の波長依存性に比べて位相差板のΔ
ｎの波長依存性が大きかったり同等である場合には可視
波長域全体での補償効果が小さく黒状態での光抜けが大
きくなる。高いコントラストを得るためには、位相差板
のΔｎの波長依存性を液晶のΔｎの波長依存性より小さ
く設定することが好ましい。本発明で用いる略一軸性の
位相差板は、具体的にはポリカーボネート、ポリビニル
アルコール、トリアセチルセルロース、ポリエチレン、
ポリプロピレンなどのポリマーフィルムやホモジニアス
配向させた液晶セル、配向した高分子液晶および高分子
液晶の液晶状態でのホモジニアス配向を固体状態に固定
化した配向固定化高分子液晶を用いることにより実現す
ることができる。位相差板としては上述のように単独で
用いるほか、遅相軸をずらして配置された複数の略一軸
性の位相差板を用いることもできる。位相差板はそれ自
身すべてが上述のような光学特性を有していてもよい
が、別の透光性基板上または基板間に形成されていても
よい。また、液晶の基板がフィルム基板である場合に
は、基板のΔｎｄを調整することにより基板自体を位相
差板とすることもできる。このように構成した場合に
は、部品点数を減らせる上、素子の厚みを減ずる効果を
も有する。また本例でも位相差板を液晶セルの下部に配
置することもできる。

【０００８】次に本発明の第三の構成例について説明す
る。この例では、位相差板が光学的に遅相軸を面内方向
に有する略一軸性でのものを用い、位相差板のΔｎｄを
液晶のΔｎｄとほぼ等しく設定する。この構成は前の二
つの例とは異なり、ユニホーム状態の複屈折を補償する
ものである。光学配置は図７と同じであるが、位相差板
のΔｎｄを液晶のΔｎｄと略等しく設定する点で第２の
例と異なる。θｒは７０゜〜１１０゜の範囲とすること
が必要で、８０゜〜１００゜の範囲がより好ましい。こ
の範囲外であると良好な補償効果が得られず、コントラ
ストが低下する。θｐＬおよびθｐＵは３０゜〜６０゜
の範囲が好ましく、３５゜〜５５゜の範囲がより好まし
い。この範囲外の場合にもコントラストの低下がおこ
る。位相差板の光学異方性と厚さの積Δｎｄを液晶層と
位相差板で略等しくすることが必要である。Δｎｄの差
は２０％以内が好ましく、１０％以内であることがより
好ましい。良好な白黒表示を行わせるためには、液晶層
のΔｎｄは０．１５μｍ〜０．４μｍの範囲が好まし
く、０．２μｍ〜０．３５μｍの範囲がより好ましい。
図９は本例の透過スペクトルであるが、ＵＳに示すよう
にユニホーム状態が黒となり、ＴＳに示すツイスト状態
が白となる。しかも、ユニホーム状態の黒は光抜けのな
い完全なもので、非常に高いコントラストが得られる。
また、ツイスト状態のスペクトルは、従来のユニホーム
状態のスペクトルより幅が広がり、透過率の波長依存性
が低減されている。このため、白さも大きく改善される
という効果をも有する。本例は完全な黒状態が得られる
上、延伸フィルムのような安価な位相差板を用いること
ができるため、コストの上昇が少ないという利点をも有
する。本構成において高いコントラストを得るために
は、位相差板のΔｎの波長依存性を液晶のΔｎの波長依
存性と略等しく設定すること、例えば、

【数３】ν＝（Δｎ_F−Δｎ_C）／Δｎ_D （式中、Δｎ_Dは５８９ｎｍでのΔｎ、Δｎ_Fは４８６ｎ
ｍでのΔｎ、Δｎ_Cは６５８ｎｍでのΔｎ）で、波長分
散の大きさを定義した場合、液晶と位相差板のν差は、
５０％以内、好ましくは３０％以内である。本発明で用
いる略一軸性の位相差板は、具体的には延伸したポリマ
ーフィルムやホモジニアス配向させた液晶セル、配向し
た高分子液晶および高分子液晶の液晶状態でのホモジニ
アス配向を固体状態に固定化した配向固定化高分子液晶
を用いることにより実現することができる。特に配向固
定化高分子液晶はそれ自体を非常に薄く形成することが
可能であり、屈折率の波長分散を多く設定できるため特
に好ましく用いる。位相差板としては上述のように単独
で用いるほか、遅相軸をずらして配置された複数の略一
軸性位相差板を用いることもできる。位相差板はそれ自
身すべてが上述のような光学特性を有していてもよい
が、別の透光性基板上または基板間に形成されていても
よい。また、液晶の基板がフィルム基板である場合に
は、基板のΔｎｄを調整することにより基板自体を位相
差板とすることもできる。本発明で用いる液晶は誘電異
方性が正のネマティック液晶にコレステリック液晶を添
加した液晶組成物を好適に用いる。また、ネマティック
液晶として周波数によって誘電異方性の正負が変化する
二周波駆動用のネマティック液晶をも用いることもでき
る。液晶の自然ピッチは前述のように液晶層の厚さの略
２倍であることが好ましい。配向膜界面での液晶の配向
は、基板面に対して液晶分子が０．５゜〜３０゜の範囲
で傾いて配向したチルト配向が好ましい。このような配
向は、ポリイミドやポリアミド、ポリビニルアルコール
などの高分子膜をラビングする方法や、金属酸化物を斜
め蒸着する方法など従来公知の方法を用いることができ
る。なお、以上の説明では素子を透過型として説明した
が、透過型として用いる際にはバックライトユニットを
背面に設けることも可能である。また、バックライトユ
ニットの代わりに反射板を設け、素子を反射型として用
いることもできる。また、カラーフィルターを併用する
ことによりカラー表示を行わせることもできる。

【０００９】

【実施例】

実施例１ 透明電極を有するガラス基板にポリミイド（日本合成ゴ
ム社製ＡＬ３０４６）を塗布し、ラビング処理を行っ
た。同様の処理を行った別の基板と先の基板を配向処理
面が対向するようにシリカビーズスペーサーを介して重
ね合わせ、基板間の空隙に液晶を注入した。液晶として
は、ネマティック液晶（Δｎ＝０．７９）（メルク社製
ＺＬＩ３４１２−０００）に右回りねじれを誘起するキ
ラルネマティック液晶（メルク社製 Ｓ８１１）を１．
１％添加してピッチを８．２μｍに調製した液晶を用い
た。液晶層の厚さはスペーサーの粒径により４．１μｍ
に調整した。また、上下のラビングの方向は反平行とな
るように構成した。このセルの上にΔｎｄが４０ｎｍで
あるポリマーカーボネートフィルムをその遅相軸が上基
板のラビング方向と直交するようにして重ね合わせ、さ
らに一対の偏向板で挾み込むことにより本発明になる液
晶表示素子を構成した。上下の偏向板の透過軸の方向は
θｐＬ＝４５゜、θｐＵ＝３５゜とした。この素子の透
過スペクトルをＴＳ状態とＵＳ状態について測定したと
ころ図８のようであり、位相差板を用いない場合の図４
に比べてＴＳ状態の光抜けが大きく改善されていた。

【００１０】実施例２ 実施例１の液晶セルを液晶層の厚さを３．５μｍに、液
晶のピッチを１．８μｍに変更して液晶セルを作製し
た。また、実施例１と同様にして作製した別のセルに、
第一のセルとは逆のねじれを誘起する（メルク社製Ｒ８
１１）を添加してピッチを３．５μｍに調整した前記Ｚ
ＬＩ３４１２−０００液晶を注入し、ねじれの方向が逆
で３６０゜ねじれた第二の液晶セルを作製した。第一の
液晶セルの上に第二の液晶セルを、第一のセルの上側の
ラビング方向と、第二のセルの下側のラビング方向が直
交するように重ね合わせ、さらに一対の偏向板で挾み込
むことにより本発明になる液晶表示素子を構成した。上
下の偏向板の透過軸の方向はθｐＬ＝４５゜、θｐＵ＝
４５゜とした。この素子の透過スペクトルをＴＳ状態と
ＵＳ状態について測定したところ図６のようであり、Ｔ
Ｓ状態で完全な黒表示が得られた。また、ＵＳ状態のス
ペクトルの幅が広がり、より白色に近づいた良好な表示
が行えた。

【００１１】実施例３ 実施例１において、ポリカーボネートフィルムの代わり
にΔｎｄが０．２７μｍである平行配向の液晶セルを用
い、θｐＬ＝４５゜、θｐＵ＝４５゜として本発明にな
る液晶表示素子を作製した。この素子の透過スペクトル
をＴＳ状態とＵＳ状態について測定したところ図９のよ
うであり、位相差板を用いない場合の図４に比べて黒状
態が完全に補償された高いコントラストが得られた。

【００１２】実施例４ 実施例３において、液晶セルの代わりにΔｎｄが０．２
７μｍであるポリカーボネートフィルムを用いて本発明
になる液晶表示素子を作製した。なお、ポリカーボネー
トフィルムのΔｎの波長依存は液晶の１／３程度であっ
た。本発明の液晶表示素子においても実用上十分な良好
なコントラストが得られたが、黒状態でわずかな光もれ
を生じ、コントラストとしては実施例３の方が優れてい
た。

【００１３】実施例５ 実施例１において、ポリカーボネートフィルムの代わり
にΔｎｄが０．２７μｍである平行配向の液晶セルを用
いて本発明になる液晶表示素子を作製した。本発明の液
晶表示素子においても実用上十分な良好なコントラスト
が得られたが、黒状態でわずかな光もれを生じ、コント
ラストとしては実施例１の方が優れていた。

【００１４】実施例６ 実施例１の上側の基板をΔｎｄが０．０４μｍである１
００μｍ厚のポリカーボネートフィルムを用いて形成
し、別途位相差板を設けずに液晶表示素子を作製した。
この素子の特性は実施例１と同様に優れたものであり、
１．１ｍｍのガラス基板を用いたセルに比べて約１／２
の厚さで素子を構成することができた。

【００１５】実施例７ Δｎが０．１２でピッチが左回りに２．３μｍであるサ
ーモトロピックコレステリック高分子液晶の溶液を、ラ
ビング処理を施した１００μｍ厚のトリアセチルセルロ
ースフィルムに２．３μｍ厚に塗布、乾燥後、高分子液
晶がコレステリック相を呈する温度に加熱して高分子液
晶を３６０゜ねじれた状態に配向させた。ついで、高分
子液晶がガラス状態となる室温に急冷してねじれ構造を
固定化した。このようにして作製したねじれ位相差板を
実施例２の逆ねじれの補償セルの代わりに用いて本発明
になる液晶表示素子を作製した。この素子は、実施例２
と同様に優れた光学特性を有するものであり、しかも補
償セルを用いた場合に比べ１／２厚さで素子を構成する
ことができた。

【００１６】実施例８ 実施例２において、補償セルと液晶セルのΔｎｄを等し
く保ったまま、種々のΔｎｄの素子を作製したところ、
Δｎｄが０．１５未満または０．４を越えると色づきが
顕著となった。

【表１】

【００１７】実施例９ 実施例１において補償セルと液晶セルのΔｎｄの比を等
しく保ったまま、液晶のΔｎｄを変えて素子を作製した
ところ、Δｎｄが０．１７未満または０．４２を越える
と色づきが顕著となった。

【００１８】実施例１０ 実施例２において、補償用液晶セルの代わりに、Δｎｄ
が０．０７μｍであるポリカーボネートフィルムを遅相
軸が順に１２０゜ずつずれるようにして４枚重ね合わせ
た位相差板を用いた。この素子は、ＴＳ状態で実施例２
に比べれば光漏れが大きかったが、従来の素子に比べれ
ば２倍以上のコントラストが得られた。

【００１９】実施例１１ 実施例２において、第二の液晶セルのねじれ角を第一の
液晶セルとは逆方向に７２０°とし、セル厚は５．３μ
ｍに調整した。この素子は実施例２に比べてＴＳ状態時
に５５０ｎｍ付近の透過率において０．１％高かった
が、十分なコントラストを有していた。

【００２０】以下、本発明の具体的な実施態様を示す。 １．配向処理の方向が基板に対して傾斜したものであっ
て、該傾きが上下基板で略平行となるように配向処理の
施された一対の基板間に、液晶層厚の略２倍の自然ピッ
チを有するコレステリック液晶を挾持し、液晶分子が厚
み方向に液晶分子のねじれ角が略３６０゜である状態と
該状態からねじれ角が３６０°減じられた状態との二つ
の安定配向状態を電界を印加する事によって切り替える
ことのできる液晶セルと、該液晶セルの上下に配置され
た一対の偏向板とから少なくとも構成される液晶表示素
子において、一方または両方の偏向板と液晶層との間
に、一方の配向状態による複屈折を減少させる作用を有
するように位相差板を設けたことを特徴とする液晶表示
素子。 ２．位相差板が液晶層とは逆の方向にねじれた配向構造
を有し、かつ、位相差板の複屈折層表面の遅相軸と隣接
する液晶層の配向方向を略直交させた前記１の液晶表示
素子。 ３．光学異方性と厚さの積Δｎｄとねじれ角の絶対値を
液晶層と位相差板で略等しくした前記２の液晶表示素
子。 ４．位相差板が光学的に遅相軸を面内方向に有する略一
軸性であり、位相差板のΔｎｄを液晶のΔｎｄと略等し
くするとともに、位相差板の複屈折層表面の遅相軸と隣
接する液晶層の配向方向を位相差板表面の遅相軸と略直
交させた前記１の液晶表示素子。 ５．液晶層のΔｎｄが０．１５μｍ〜０．４μｍの範囲
である前記１〜４の液晶表示素子。 ６．液晶と位相差板のΔｎの波長分散を同一もしくは近
似のものとした前記１〜５の液晶表示素子。 ７．θｐＬおよびθｐＵが３０゜〜６０゜、好ましくは
３５゜〜５５゜の範囲である前記１〜６の液晶表示素
子。 ８．位相差板と液晶層のΔｎｄの差が４０％以内、好ま
しくは２０％以内である前記２または３の液晶表示素
子。 ９．位相差板と液晶層のΔｎｄの差が２０％以内、好ま
しくは１０％以内である前記４の液晶表示素子。 １０．液晶と位相差板のνの差が５０％以内、好ましく
は３０％以内である前記６の液晶表示素子。

【００２１】１１．位相差板が光学的に遅相軸を面内方
向に有する略一軸性であり、位相差板のΔｎｄを液晶の
Δｎｄの０．１倍〜０．２倍の範囲にした前記１の液晶
表示素子。 １２．液晶層のΔｎｄが０．１７μｍ〜０．４７μｍの
範囲である前記１１の液晶表示素子。 １３．位相差板のΔｎの波長分散を液晶のΔｎｄの波長
分散より小さくした前記１１〜１２の液晶表示素子。 １４．θｐＬが３０゜〜６０゜、好ましくは３５゜〜５
５゜である前記１１〜１３の液晶表示素子。 １５．θｐＵが２５゜〜５０゜、好ましくは３０゜〜４
５゜である前記１１〜１４の液晶表示素子。

【００２２】１６．位相差板が、延伸ポリマーフィル
ム、ホモジニアス配向させた液晶セル、配向した高分子
液晶および高分子液晶の液晶状態でのホモジニアス配向
を固体状態に固定化した配向固定化高分子液晶よりなる
群から選ばれたもので構成された前記１１ないし１５の
液晶表示素子。 １７．基板自体が位相差板である前記１１ないし１６の
液晶表示素子。 １８．基板のΔｎｄを調整することにより基板自体を位
相差板としたものである前記１７の液晶表示素子。 １９．位相差板が、遅相軸をずらして配置された複数の
略一軸性位相板からなる前記１１〜１８の液晶表示素
子。 ２０．位相差板が、遅相軸をずらして配置された複数の
略一軸性位相板からなる前記１１〜１８の液晶表示素
子。

【００２３】

【効果】

１．請求項１ 黒状態での光抜けが大幅に改善することができ、非常に
高いコントラストが得られる。また、素子のコントラス
トが高いため、カラーフィルターアレイを設けた場合に
は優れた色再現性が得られる。さらに、本発明になる液
晶表示素子は高い時分割駆動特性と速い応答性を有する
ため、大容量、高コントラストの表示を必要とする表示
用途に特に好適に用いられる。 ２．請求項２および３ 黒状態の透過率を特に低くできるため、きわめて高いコ
ントラストを得ることができる。また、白状態の色づき
をも低減することができるため、特に優れた表示性能が
得られる。 ３．請求項４ 黒状態の透過率を特に低くできるため、きわめて高いコ
ントラストを得ることができる。また、白状態の色づき
をも低減することができるため、特に優れた表示性能が
得られる。また、延伸フィルムのような安価な位相差板
を用いることができるため、コストの上昇が少ないとい
う利点をも有している。 ４．請求項５ 明瞭な黒表示に加えて、明るい白表示を行わせることが
できる。 ５．請求項６ さらに高いコントラストの表示素子を提供することがで
きる。 ６．請求項７ 改善された表示性能に加え、延伸フィルムのような安価
な位相差板を用いることができるため、コストの上昇が
少ないという利点を有する。 ７．請求項８ 明瞭な黒表示に加えて、明るい白表示を行わせることが
できる。 ８．請求項９ さらに高いコントラストの液晶表示素子を提供すること
ができる。 ９．請求項１０ 位相差板を配向した液晶または高分子液晶から構成した
液晶表示素子では、液晶と位相差板のΔｎの波長分散を
等しくすることが容易である上、ねじれ構造の位相差板
を簡便な方法で作製することができる。また、位相差板
を配向固定化された高分子液晶から構成した液晶表示素
子では、液晶と位相差板のΔｎの波長分散を等しくする
ことが容易である上、位相差板の配向制御が容易であ
り、また位相差板を薄く作製することができることから
素子の厚みの増加を抑えた上で表示性能の優れた本発明
の液晶表示素子を提供することができる。 １０．請求項１１ 少ない部品点数、工程で本発明の表示素子を構成するこ
とが可能であるため、低コストにて提供することができ
る。さらに、位相差板が不要となるために、素子の厚み
増加を防ぐこともできる。 １１．請求項１２ ねじれ配向を有する位相差板を用いたのと同等の優れた
光学特性を、廉価な延伸フィルムにより構成することが
できるため、表示性能とコストの両面に優れた液晶表示
素子を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のコレステリック液晶を用いた双安定性液
晶素子の構成を模式的に示した断面図である。

【図２】図１の液晶素子の構成に加えて上基板１２と偏
光板４１の間に位相差板５１を設けた液晶素子の構成を
模式的に示した断面図である。

【図３】液晶セル中における液晶の配向状態を模式的に
示した図である。

【図４】図１に示すような従来の位相差板を用いない素
子の透過スペクトルを示す図である。

【図５】請求項２の発明に対応する液晶表示素子の光学
配置の説明図である。

【図６】図５に示す液晶表示素子の透過スペクトルを示
す図である。

【図７】請求項６の発明に対応する液晶表示素子の光学
配置の説明図である。

【図８】図７に示す液晶表示素子の透過スペクトルを示
す図である。

【図９】実施例３の液晶表示素子の透過スペクトルを示
す図である。

【符号の説明】

Ｒ_L 下基板側の液晶の配向方向 Ｒ_U 上基板側の液晶の配向方向 Ｐ_L 下側の偏光板の透過軸 Ｐ_U 上側の偏光板の透過軸 ωＬｃ ３６０゜ねじれた液晶のツイスト配向角 ｒＬ ねじれ位相差板の下側（すなわち液晶セル側）の
配向方向 ｒＵ ねじれ位相差板の上側（すなわち偏光板側）の配
向方向 θｐＬ 下側の液晶の配向方向と下側偏光板の透過軸の
成す角 θｐＵ 位相差板の上側の配向方向と上側偏光板の成す
角 θｒ 上側の液晶分子の配向方向と位相差板の遅相軸の
成す角 ωＲ ｒＬとｒＵの間でねじれた配向角 Ｕ 液晶の配向状態（ねじれのない状態） Ｐ 液晶の配向状態（１８０゜ねじれた状態） Ｃ 液晶の配向状態（３６０゜ねじれた状態） ＴＳ ３６０゜ねじれた状態のスペクトル ＵＳ ねじれのない状態のスペクトル １１ 下基板 １２ 上基板 ２１ 透明電極 ２２ 透明電極 ３０ 液晶層 ３１ 配向膜 ３２ 配向膜 ４１ 偏光板 ４２ 偏光板 ５１ 位相差板

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 配向処理の方向が基板に対して傾斜した
   ものであって、該傾きが上下基板で略平行となるように
   配向処理の施された一対の基板間に、液晶層厚の略２倍
   の自然ピッチを有するコレステリック液晶を挾持し、液
   晶分子が厚み方向に液晶分子のねじれ角が略３６０゜で
   ある状態と該状態からねじれ角が３６０°減じられた状
   態との二つの安定配向状態を電界を印加する事によって
   切り替えることのできる液晶セルと、該液晶セルの上下
   に配置された一対の偏向板とから少なくとも構成される
   液晶表示素子において、一方または両方の偏向板と液晶
   層との間に、一方の配向状態による複屈折を減少させる
   作用を有するように位相差板を設けたことを特徴とする
   液晶表示素子。
2. 【請求項２】 位相差板が液晶層とは逆の方向にねじれ
   た配向構造を有し、かつ、位相差板の複屈折層表面の遅
   相軸と隣接する液晶層の配向方向を略直交させた請求項
   １記載の液晶表示素子。
3. 【請求項３】 光学異方性と厚さの積Δｎｄとねじれ角
   の絶対値を液晶層と位相差板で略等しくした請求項２記
   載の液晶表示素子。
4. 【請求項４】 位相差板が光学的に遅相軸を面内方向に
   有する略一軸性であり、位相差板のΔｎｄを液晶のΔｎ
   ｄと略等しくするとともに、位相差板の複屈折層表面の
   遅相軸と隣接する液晶層の配向方向を位相差板表面の遅
   相軸と略直交させた請求項１記載の液晶表示素子。
5. 【請求項５】 液晶層のΔｎｄが０．１５μｍ〜０．４
   μｍの範囲である請求項１、２、３または４記載の液晶
   表示素子。
6. 【請求項６】 液晶と位相差板のΔｎの波長分散を同一
   もしくは近似のものとした請求項１、２、３、４または
   ５記載の液晶表示素子。
7. 【請求項７】 位相差板が光学的に遅相軸を面内方向に
   有する略一軸性であり、位相差板のΔｎｄを液晶のΔｎ
   ｄの０．１倍〜０．２倍の範囲にした請求項１記載の液
   晶表示素子。
8. 【請求項８】 液晶層のΔｎｄが０．１７μｍ〜０．４
   ７μｍの範囲である請求項７記載の液晶表示素子。
9. 【請求項９】 位相差板のΔｎの波長分散を液晶のΔｎ
   ｄの波長分散より小さくした請求項７または８記載の液
   晶表示素子。
10. 【請求項１０】 位相差板が、延伸ポリマーフィルム、
    ホモジニアス配向させた液晶セル、配向した高分子液晶
    および高分子液晶の液晶状態でのホモジニアス配向を固
    体状態に固定化した配向固定化高分子液晶よりなる群か
    ら選ばれたもので構成された請求項４、５、６、７、８
    または９記載の液晶表示素子。
11. 【請求項１１】 基板自体が位相差板である請求項４、
    ５、６、７、８、９または１０記載の液晶表示素子。
12. 【請求項１２】 位相差板が、遅相軸をずらして配置さ
    れた複数の略一軸性位相板からなる請求項４、５、６、
    ７、８、９、１０または１１記載の液晶表示素子。