JP3339334B2 - 反射型液晶表示素子 - Google Patents
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Description
ストの高い、反射型液晶表示素子に関する。
型の情報端末のディスプレイをはじめとして様々な用途
に広く用いられている。液晶表示素子は、自らは発光せ
ずに、光の透過強度を変化させて表示を行う受光型素子
であり、数ボルトの実効電圧で駆動できるため、液晶表
示素子の下側に反射板を備えて外部光の反射光で表示を
見る反射型として用いれば、極めて消費電力の低い表示
素子となる。
ラーフィルタを備えた液晶セルとこの液晶セルを挟んで
配置された一対の偏光フィルムからなっている。カラー
フィルタは上記液晶セルの一方の基板に設けられてお
り、基板上にカラーフィルターさらにその上に透明電極
が形成される。この液晶セルに電圧を印加することで、
液晶分子の配向状態を変化させて各カラーフィルタごと
の光の透過率を変化させカラー表示を行っている。
いぜい45%程度であり、このとき偏光フィルムの吸収
軸に平行な偏光成分の透過率はほぼ0%で、垂直な偏光
成分の透過率はほぼ90%である。従って、偏光フィル
ムを2枚用いる反射型の液晶表示素子では、全体の光の
うち上記垂直な偏光成分が50%として、光が偏光フィ
ルムを4回通って出射するため、カラーフィルタの吸収
を考えないとき、 (0.9)4×50%=32.8% となり、反射率は白黒パネルでも約33%で頭打ちとな
る。
ィルムを液晶セルの上側の1枚だけにして、液晶セルを
1枚の偏光フィルムと反射板で挟む構成がいくつか提案
されている。(例えば、特許公開公報:平07−146
469、特許公開公報:平07−84252)この場
合、偏光フィルムを2回しか通らないので、カラーフィ
ルタの吸収を考えないとき (0.9)2×50%=40.5% となり、最大で、偏光フィルム2枚用いた構成に対して
約23.5%の反射率の向上が期待できる。
のツイスト配向したネマティック液晶層の複屈折と偏光
フィルムによって着色表示を行う反射型カラー液晶表示
装置(特許公開公報:平06−308481)や、液晶
層と位相差フィルムの複屈折を利用するカラー液晶表示
装置(特許公開公報:平06−175125、特許公開
公報:平06−301006)が提案されている。
いる反射型液晶表示素子で、カラーフィルタを用いてカ
ラー表示を行う場合、充分な明るさを得られるだけの反
射率を確保できないという課題を有していた。また、偏
光フィルムを1枚にした反射型液晶表示素子で、カラー
フィルタを用いてカラー表示を行い反射率を高くして明
るさを確保するものであって、従来の構成では、白黒の
無彩色表示が困難、特に、反射率が低くて無彩色な黒の
表示が困難であり、さらに、光の入射方向や観察者の見
る方向に対する反射率や明るさの依存性、即ち、光学特
性の視角依存性が大きいという課題を有していた。1枚
偏光フィルム構成の反射型液晶表示素子で視角依存性が
大きいと、視角が狭いということにとどまらない。即
ち、特に黒輝度が光の入射方向の変化で大きく浮いてく
ると、光の入射方向の制御が透過型に比べて難しい反射
型の場合、結果として光学特性を大きく損ねてしまうと
いう課題に結びついていた。
のツイスト配向したネマティック液晶層の複屈折と偏光
フィルムによって着色表示を行う反射型液晶表示素子
や、液晶層と位相差フィルムの複屈折を利用するカラー
液晶表示素子では、カラーフィルタがないため、2枚の
偏光フィルムを用いても実用的な明るさを得られるだけ
の反射率を確保することできるものの、複屈折の着色を
用いたカラー表示であるため、16階調4096色表示
などの多階調・多色表示が原理的に難しく、また、色純
度・色再現範囲も狭いという課題を有していた。
素子も、偏光フィルムを2枚用いる構成では、高い白の
反射率がとれないという課題を有していた。本発明で
は、白表示が明るく、高いコントラストのとれる無彩色
の白黒表示が可能で、視角依存性の少なく光学特性の良
好な反射型液晶表示素子を提供することを目的とする。
の本発明の反射型液晶表示素子は以下に述べる構成を備
える。カラーフィルタ、透明電極、及び配向層が順次形
成された上側透明基板と、金属反射電極が形成されその
上に配向層が形成された下側基板とを、それぞれの配向
層が内側となるように対向させた一対の基板間にネマテ
ィック液晶を封入した液晶セルと、上記液晶セルの上側
透明基板の外に配置された2枚の高分子フィルムと、上
記高分子フィルムの外側に配置された偏光フィルムと、
からなる反射型液晶表示素子であって、上記ネマティッ
ク液晶のツイスト角度を220°〜260°とし、上記
ネマティック液晶の複屈折ΔnLCと液晶層厚dLCの積Δ
nLC・dLCを0.6〜1.2μmとし、上記2枚の高分
子フィルムを液晶セルに近い側から1、2と番号を付け
たときの各高分子フィルムの面内の異常屈折率をnx(i)
(i=1,2)、常屈折率をny(i)(i=1,2)、高分子フィルム
厚をdFilm(i)(i=1,2)としたときの高分子フィルムのレ
ターデーションRFilm(i)=(nx(i)−ny(i))・d
Film(i)(i=1,2)を用いて定義される複屈折差Δ(R)=
(RFilm(1)+RFilm(2))−ΔnLC・dLCが−0.1μm
〜−0.2μmを満たしており、各高分子フィルム面に
垂直な方向の屈折率n z (i)(i=1,2)を用いて定義される
Z係数Q Z (i)=(n x (i)−n z (i))/(n x (i)−n y (i))に
対して、Q Z (2)が0.3〜0.7を満たし、かつ、上側
透明基板側から見て、液晶のツイスト方向を正として水
平方向を基準線として角度を測定し、上側透明基板上の
液晶分子の配向方向と基準線とがなす角度をφLC、液晶
セル側の高分子フィルムの遅相軸の方向すなわち異常屈
折率の方向と基準線とがなす角度をφF1、上記偏光フィ
ルム側の高分子フィルムの遅相軸の方向すなわち異常屈
折率の方向と基準線とがなす角度をφF2、上記偏光フィ
ルムの吸収軸方向と基準線とがなす角度をφPとしたと
きに、φF1−φLCが90°±20°を満たし、φF2−φ
F1が45°±20°を満たし、φP−φF2が−45°±
20°を満たす構成をとることが望ましい。
220°〜260°とし、ΔnLC・dLCを0.6〜1.
2μmとし、Δ(R)が0.4μm〜0.5μmを満たし
ており、さらには、φF1−φLCが70°±20°を満た
し、φF2−φF1が60°±20°を満たし、φP−φF2
が−20°±20°を満たしている構成をとるものであ
る。そして、特に、RFilm(1)が0.75μm±0.1
μmを満たし、RFilm(2)が0.6μm±0.1μmを
満たしている構成をとることが望ましい。
220°〜260°とし、ΔnLC・dLCを0.6〜1.
2μmとし、Δ(R)が0.15μm〜0.3μmを満た
しており、さらには、φF1−φLCが145°±20°を
満たし、φF2−φF1が−120°±20°を満たし、φ
P−φF2が±45°±20°を満たしている構成をとる
ものである。そして、特に、RFilm(1)が0.3μm±
0.1μmを満たし、RFilm(2)が0.75μm±0.
1μmを満たしている構成をとることが望ましい。
220°〜260°とし、ΔnLC・dLCを0.6〜1.
2μmとし、Δ(R)が0.05μm〜0.15μmを満
たしており、さらには、φF1−φLCが90°±20°を
満たし、φF2−φF1が−45°±20°を満たし、φP
−φF2が60°±20°を満たしている構成をとるもの
である。そして、特に、RFilm(1)が0.6μm±0.
1μmを満たし、RFil m(2)が0.5μm±0.1μm
を満たしている構成をとることが望ましい。
ツイスト角度が240°〜260°を満たし、ΔnLC・
dLCが0.8〜1.1μmを満たしていることが望まし
い。このような、液晶のツイスト角、液晶や高分子フィ
ルムのレターデーションや角度構成をとることで、充分
に反射率の低い無彩色な黒表示および反射率の高い無彩
色な白表示を得て、コントラストが高く、かつ、視角依
存性の少ない反射型液晶表示素子を得ることができる。
に、ポリカーボネート、ポリアリレートまたはポリスル
フォンを用いることができる。
を満たしていることが望ましい。散乱フィルムを備えた
構成では、金属反射電極がアルミニウムまたは銀を構成
要素として含んでおり、かつ、鏡面反射タイプとするこ
とで、液晶の配向が乱れて特性劣化を生じることなく、
視角依存性の少ない自然な視角を有する反射型液晶表示
素子を得ることができる。
ムと液晶セルの間に1枚もしくは複数枚の散乱フィルム
を積層しているか、あるいは、偏光フィルムと高分子フ
ィルムの間に1枚もしくは複数枚の散乱フィルムを積層
している構成が望ましい。また、その散乱フィルムとし
ては前方散乱タイプを用いる方が良く、その前方散乱フ
ィルムの散乱範囲がフィルム法線方向に対して非対称で
ある方が、外部光を効率的に集光し、かつ、正面の反射
率特性やコントラスト特性が良好となり望ましい。
ムの前方散乱範囲を示す角度の二等分線方向のフィルム
面への射影方向が、すべて異なる方向であれば、より多
くの方位において自然な視角特性が得られて望ましい。
特に、2枚もしくは3枚もしくは4枚積層した前方散乱
フィルムを用いて、前方散乱範囲を示す角度の二等分線
方向のフィルム面への射影方向が互いに直交している
か、または、反平行方向であれば、自然な視角特性が得
られる。
射電極が拡散反射タイプ、または、鏡面金属反射電極の
上に散乱膜を積層したタイプとすることで、自然な視角
特性を持つ反射型液晶表示素子を得ることができる。ま
た、同様に、下側基板として透明基板を用い、下側基板
の上に反射電極ではなく透明電極を形成し、下側基板の
外側にアルミニウムまたは銀を構成要素として含む拡散
反射板を備えた構成をとることができる。
拡散反射板と液晶セルの間に空気層が介在していれば、
拡散効果が大きく、望ましい。また、上記述べたすべて
の構成において、カラーフィルタ層を備えた構成、ある
いは、カラーフィルター層を除いた構成にすることがで
きる。このとき、極めて高い白表示の反射率を得ること
ができ、明るい白黒表示モードの反射型液晶表示素子を
得ることができる。
て、図面を用いて説明する。 (実施の形態1)図1は第1の実施の形態の反射型液晶
表示素子の断面図である。10は偏光フィルム、11は
高分子フィルム層、12は散乱フィルム層、13は上側
透明基板、14はカラーフィルタ層、15a、15bは
配向層、16は透明電極、17は液晶層、18は金属反
射電極、19は下側基板を示す。
て無アルカリのガラス基板を用い、上側透明基板13上
に、カラーフィルタ層14として顔料分散タイプで赤、
緑、青のストライプ配列のものをフォトリソグラフィー
で形成し、その上に、透明電極16としてインジウム・
錫・オキサイドで画素電極を形成した。各画素電極16
は、上側透明基板13上に形成した薄膜トランジスタ
(TFT)でアクティブ駆動するようにした。また、下
側基板19上には、チタンを300nm蒸着した上にア
ルミニウムを200nm蒸着したものを形成することで
鏡面反射タイプの金属反射電極18を形成した。
は、ポリイミドのγ−ブチロラクトンの5wt%溶液を
印刷し、200℃で硬化したのち、ラビング方向が互い
に反平行になるようにレーヨン布を用いた回転ラビング
法による配向処理を行うことで配向層15a、15bを
形成した。そして、上側透明基板13上の周辺部には径
が5.7μmのガラスファイバーを1.0wt%混入し
た熱硬化性シール樹脂を印刷し、下側基板19上には径
が4.5μmの樹脂ビーズを200個/mm2の割合で
散布し、上側透明基板13と下側基板19を互いに貼り
合わせ、150℃でシール樹脂を硬化した後、Δn LC=
0.09のフッ素エステル系ネマティック液晶を真空注
入し、紫外線硬化性樹脂で封口した後、紫外線光により
硬化した。
板13の上に、散乱フィルム層12として、前方散乱フ
ィルムで散乱方向がフィルム法線から測って0度から5
0度のものを、その散乱角度の二等分線のフィルムへの
射影方向と上側透明基板13側のラビング方向とが一致
するように貼合した。その上に、高分子フィルム層11
として、レターデーションが385nmでZ係数Qzが
0.5のポリカーボネートを遅相軸が上側透明基板13
のラビング方向と直交するように貼付し、さらに、偏光
フィルム10としてニュートラルグレーの偏光フィルム
にアンチグレア(AG)処理とアンチリフレクション
(処理)を施したものを、吸収軸の方向が上側透明基板
13側のラビング方向と45度の角度をなすように貼付
した。
るノーマリーブラックモードのTFT駆動の反射カラー
液晶表示素子が得られた。これにより、鏡面反射タイプ
の金属反射電極18を用いながら、前方散乱フィルム1
2によって外部光の集光効率を大きくすることができ、
しかも、視角特性の自然な反射カラー液晶表示素子を得
ることができ、正面特性で、コントラスト12.5、白
のY値換算での反射率15.3%が得られた。
4を除いた反射型液晶表示素子を作製したところ、正面
特性で、コントラスト12.8、白のY値換算での反射
率32.3%が得られた。また、散乱フィルム層12を
偏光フィルム10の上に設置した構成と比較してみる
と、光学特性は変わらないものの、散乱フィルム層12
を上側透明基板13と高分子フィルム層11の間に設置
した本発明の構成の方が、観察者の視角変化や外部光の
入射方向の変化に伴って生じる視差による画像ボケが少
なくなったことが確認できた。これは、散乱フィルムが
液晶セルに近い方が視差を減らすことができることによ
る。
TFTで駆動するホモジニアス配向の電界効果複屈折モ
ードを用いたが、このモードに限定されるものではな
く、1枚の偏光フィルムを用いた反射型で表示可能な液
晶セルであれば、ここで用いた構成で同様な効果を得る
ことができる。また、反射電極もアルミニウムを用いた
が、銀を構成要素として含む金属反射電極など、鏡面反
射タイプの金属反射電極であれば、同様の効果を得るこ
とができる。
の反射型液晶表示素子の断面図である。20は偏光フィ
ルム、21は高分子フィルム層、22は散乱フィルム
層、23は上側透明基板、24はカラーフィルタ層、2
5a、25bは配向層、26は透明電極、27は液晶
層、28は金属反射電極、29は下側基板を示す。
て無アルカリのガラス基板を用い、上側透明基板23上
に、カラーフィルタ層24として顔料分散タイプで赤、
緑、青のストライプ配列のものをフォトリソグラフィー
で形成し、その上に、透明電極26としてインジウム・
錫・オキサイドで画素電極を形成した。各画素電極26
は、上側透明基板23上に形成した薄膜トランジスタ
(TFT)でアクティブ駆動するようにした。また、下
側基板29上には、チタンを300nm蒸着した上にア
ルミニウムを200nm蒸着したものを形成することで
鏡面反射タイプの金属反射電極28を形成した。
は、ポリイミドのγ−ブチロラクトンの5wt%溶液を
印刷し、200℃で硬化したのち、ラビング方向が互い
に反平行になるようにレーヨン布を用いた回転ラビング
法による配向処理を行うことで配向層25a、25bを
形成した。そして、上側透明基板13上の周辺部には径
が5.7μmのガラスファイバーを1.0wt%混入し
た熱硬化性シール樹脂を印刷し、下側基板29上には径
が4.5μmの樹脂ビーズを200個/mm2の割合で
散布し、上側透明基板23と下側基板29を互いに貼り
合わせ、150℃でシール樹脂を硬化した後、Δn LC=
0.09のフッ素エステル系ネマティック液晶を真空注
入し、紫外線硬化性樹脂で封口した後、紫外線光により
硬化した。
板23の上に、高分子フィルム層21として、レターデ
ーションが385nmでZ係数Qzが0.5のポリカー
ボネートを遅相軸が上側透明基板23のラビング方向と
直交するように貼付した。その上に、散乱フィルム層2
2として、前方散乱フィルムで散乱方向がフィルム法線
から測って0度から50度のものを、その散乱角度の二
等分線のフィルムへの射影方向と上側透明基板23側の
ラビング方向とが一致するように貼合した。そしてその
上に、偏光フィルム20としてニュートラルグレーの偏
光フィルムにアンチグレア(AG)処理とアンチリフレ
クション(処理)を施したものを、吸収軸の方向が上側
透明基板23側のラビング方向と45度の角度をなすよ
うに貼付した。
るノーマリーブラックモードのTFT駆動の反射カラー
液晶表示素子が得られた。これにより、鏡面反射タイプ
の金属反射電極28を用いながら、前方散乱フィルム2
2によって外部光の集光効率を大きくすることができ、
しかも、視角特性の自然な反射カラー液晶表示素子を得
ることができ、正面特性で、コントラスト12.4、白
のY値換算での反射率15.5%が得られた。
4を除いた反射型液晶表示素子を作製したところ、正面
特性で、コントラスト12.7、白のY値換算での反射
率32.2%が得られた。
20の上に設置した構成と比較してみると、光学特性は
変わらないものの、散乱フィルム層22を偏光フィルム
20と高分子フィルム層11の間に設置した本発明の構
成の方が、観察者の視角変化や外部光の入射方向の変化
に伴って生じる視差による画像ボケが少なくなったこと
が確認できた。これは、散乱フィルムが液晶セルに近い
方が視差を減らすことができることによる。
TFTで駆動するホモジニアス配向の電界効果複屈折モ
ードを用いたが、このモードに限定されるものではな
く、1枚の偏光フィルムを用いた反射型で表示可能な液
晶セルであれば、ここで用いた構成で同様な効果を得る
ことができる。また、反射電極もアルミニウムを用いた
が、銀を構成要素として含む金属反射電極など、鏡面反
射タイプの金属反射電極であれば、同様の効果を得るこ
とができる。
の反射型液晶表示素子の断面図である。30は偏光フィ
ルム、31aは高分子フィルム(2)、31bは高分子
フィルム(1)、32は散乱フィルム層、33は上側透
明基板、34はカラーフィルタ層、35a、35bは配
向層、36は透明電極、37は液晶層、38は金属反射
電極、39は下側基板を示す。
素子の光学構成図である。40は基準線、41は下側基
板上の液晶分子の配向方向、42は上側透明基板上の液
晶分子の配向方向、43は液晶セル側の高分子フィルム
(1)の遅相軸方向、44は偏光フィルム側の高分子フィ
ルム(2)の遅相軸方向、45は上側偏光フィルムの吸収
軸方向を示す。また、φLC0は下側基板39上の液晶分
子の配向方向41の、φLCは上側透明基板33上の液晶
分子の配向方向42の、φF1は高分子フィルム(1)31
bの遅相軸方向43の、φF2は高分子フィルム(2)31
aの遅相軸方向44の、φPは偏光フィルム30の吸収
軸方向45の、それぞれ液晶のツイスト方向を正として
基準線40から測った角度を示す。また、ΩLCは液晶の
ツイスト方向とツイスト角を示す。
てガラス基板を用い、上側透明基板33上に、カラーフ
ィルタ層34として顔料分散タイプで赤、緑、青のスト
ライプ配列のものをフォトリソグラフィーで形成し、そ
の上に、透明電極36としてインジウム・錫・オキサイ
ドで画素電極を形成した。また、下側基板39上には、
チタンを300nm蒸着した上に銀を200nm蒸着し
たものを形成することで鏡面反射タイプの金属反射電極
38を形成した。
は、ポリイミドのN−メチル−2−ピロリジノンの5w
t%溶液を印刷し、200℃で硬化したのち、所定のツ
イスト角を実現するようにレーヨン布を用いた回転ラビ
ング法による配向処理を行うことで配向層35a、35
bを形成した。そして、上側透明基板33上の周辺部に
は所定の径のガラスファイバーを1.0wt%混入した
熱硬化性シール樹脂を印刷し、下側基板39上には所定
の径の樹脂ビーズを200個/mm2の割合で散布し、
上側透明基板33と下側基板39を互いに貼り合わせ、
150℃でシール樹脂を硬化した後、ΔnLC=0.13
のエステル系ネマティック液晶に所定の量のカイラル液
晶を混ぜた液晶を真空注入し、紫外線硬化性樹脂で封口
した後、紫外線光により硬化した。
板33の上に、散乱フィルム層32として、前方散乱フ
ィルムで散乱方向がフィルム法線から測って0度から5
0度のものを、その散乱角度の二等分線のフィルムへの
射影方向と基準線40とが直交するように貼合した。そ
の上に、高分子フィルム(1)31bと高分子フィルム
(2)31aとしてポリカーボネートを遅相軸がそれぞ
れ所定の角度となるように貼付し、さらに、偏光フィル
ム30としてニュートラルグレーの偏光フィルムにアン
チグレア(AG)処理を施したものを、吸収軸の方向が
所定の角度をなすように貼付した。
250°、φF1=125°、φF2=170°、φP=1
25°とし、Δ(R)=(RFilm(1)+RFilm(2))−Δn
LC・dLCを−0.15μmを満たすようにしながら、Δ
nLC・dLCを変化させて反射モードで光学特性を測定す
ると、0.6μm〜1.2μmの範囲で、反射率が低く
て無彩色の黒と反射率が高くて無彩色の白を得ることが
できるノーマリーブラックモードの反射型液晶表示素子
が実現できた。これは、白と黒が充分とれるだけの液晶
の複屈折差があって、なおかつ、液晶の複屈折による色
付きを補償できる範囲であることによる。
mを満たしていると、黒表示から白表示へと電圧を印加
していったとき、表示の色が実用上で無彩色の範囲内で
変化することが確認できた。これは、Δ(R)を−0.1
μm〜−0.2μmとし、φ F1−φLCを90°±20
°、φF2−φF1を45°±20°にすることで、白から
黒への変化の間、特に、オフ電圧印加時の黒表示のとき
の、液晶層の複屈折による着色を解消できることによ
る。これにより、反射率の低い無彩色の黒表示と反射率
の高い無彩色の白表示のコントラストの高い反射型液晶
表示素子を実現できる。
ているので、複屈折を最大の効率に近いところで用いる
ことができて、光利用率を高くすることができている。
液晶のツイスト角は、単純マトリクスで駆動することを
考えたときの、可能な選択電極の本数であるデューティ
ー比に影響があり、ツイスト角が大きいほどデューティ
ー比が小さくでき、選択本数を増やすことができて、画
素数を増やすことができる。本発明の第3の実施の形態
では、ツイスト角を220°〜260°とすることで、
デューティー比1/200以下で駆動しても良好な特性
が得られることを確認した。
μmとしてツイスト角を240°〜260°としたとき
には、デューティー比1/240以下で駆動できること
を確認した。そして、RFilm(1)が0.3μm±0.1
μmを満たし、RFilm(2)が0.5μm±0.1μmを
満たしているとき、特に、オフ電圧印加時の黒の反射率
を低くすることができることが確認できた。
m、RFilm(1)=0.350μm、RFilm(2)=0.5
00μm、φLC0=−35°、φLC=35°、ΩLC=2
50°、φF1=125°、φF2=170°、φP=12
5°としたときの光学特性を測定した結果を示すことに
する。このとき、Δ(R)=(RFilm(1)+RFilm(2))−
ΔnLC・dLC=0.150μm、φF1−φLC=90°、
φF2−φF1=45°、φP−φF2=−45°であって上
記で確認した条件を満たしている。
測定した結果、コントラスト7.2、白のY値換算での
反射率が14.2%であった。また、黒から白まで無彩
色で変化するので、16階調4096色の表示が可能で
あることも確認できた。また、以上の構成で、カラーフ
ィルタ層34を除いた反射型液晶表示素子を作製したと
ころ、正面特性で、コントラスト7.1、白のY値換算
での反射率30.9%が得られた。
としてポリカーボネートを用いたが、発明の効果はそれ
に限定されるものではなく、例えば、ポリアリレートや
ポリスルフォンを用いても同様の効果を得ることができ
ることを確認した。また、本実施の形態では、反射電極
として銀を構成要素として含む金属反射電極を用いた
が、発明の効果はそれに限定されるものではなく、例え
ば、アルミニウムを構成要素として含む金属反射電極な
どを用いても同様の効果を得ることができる。
型液晶表示素子は、作製および構造は第3の実施の形態
と共通であるので、第3の実施の形態で用いた図3の反
射型液晶表示素子の断面図および図4の反射型液晶表示
素子の光学構成図を用いて説明する。φLC0=−35
°、φLC=35°、ΩLC=250°、φF1=105°、
φF2=165°、φP=145°とし、Δ(R)=(RFilm
(1)+RFilm(2))−ΔnLC・dLCを0.45μmを満
たすようにしながら、ΔnLC・dLCを変化させて反射モ
ードで光学特性を測定すると、0.6μm〜1.2μm
の範囲で、反射率が低くて無彩色の黒と反射率が高くて
無彩色の白を得ることができるノーマリーブラックモー
ドの反射型液晶表示素子が実現できた。これは、白と黒
が充分とれるだけの液晶の複屈折差があって、なおか
つ、液晶の複屈折による色付きを補償できる範囲である
ことによる。
満たしていると、黒表示から白表示へと電圧を印加して
いったとき、表示の色が実用上で無彩色の範囲内で変化
することが確認できた。これは、Δ(R)を0.4μm〜
0.5μmとし、φF1−φLCを70°±20°、φF2−
φF1を60°±20°にすることで、白から黒への変化
の間、特に、オフ電圧印加時の黒表示のときの、液晶層
の複屈折による着色を解消できることによる。これによ
り、反射率の低い無彩色の黒表示と反射率の高い無彩色
の白表示のコントラストの高い反射型液晶表示素子を実
現できる。
ているので、複屈折を最大の効率に近いところで用いる
ことができて、光利用率を高くすることができている。
液晶のツイスト角は、単純マトリクスで駆動することを
考えたときの、可能な選択電極の本数であるデューティ
ー比に影響があり、ツイスト角が大きいほどデューティ
ー比が小さくでき、選択本数を増やすことができて、画
素数を増やすことができる。本発明の第4の実施の形態
では、ツイスト角を220°〜260°とすることで、
デューティー比1/200以下で駆動しても良好な特性
が得られることを確認した。
μmとしてツイスト角を240°〜260°としたとき
には、デューティー比1/240以下で駆動できること
を確認した。そして、RFilm(1)が0.75μm±0.
1μmを満たし、RFilm(2)が0.6μm±0.1μm
を満たしているとき、特に、オフ電圧印加時の黒の反射
率を低くすることができることが確認できた。
m、RFilm(1)=0.800μm、RFilm(2)=0.6
10μm、φLC0=−35°、φLC=35°、ΩLC=2
50°、φF1=105°、φF2=165°、φP=14
5°としたときの光学特性を測定した結果を示すことに
する。このとき、Δ(R)=(RFilm(1)+RFilm(2))−
ΔnLC・dLC=0.450μm、φF1−φLC=70°、
φF2−φF1=60°、φP−φF2=−20°であって上
記で確認した条件を満たしている。
測定した結果、コントラスト7.4、白のY値換算での
反射率が15.3%であった。また、黒から白まで無彩
色で変化するので、16階調4096色の表示が可能で
あることも確認できた。また、以上の構成で、カラーフ
ィルタ層34を除いた反射型液晶表示素子を作製したと
ころ、正面特性で、コントラスト7.4、白のY値換算
での反射率31.8%が得られた。
としてポリカーボネートを用いたが、発明の効果はそれ
に限定されるものではなく、例えば、ポリアリレートや
ポリスルフォンを用いても同様の効果を得ることができ
ることを確認した。また、本実施の形態では、反射電極
として銀を構成要素として含む金属反射電極を用いた
が、発明の効果はそれに限定されるものではなく、例え
ば、アルミニウムを構成要素として含む金属反射電極な
どを用いても同様の効果を得ることができる。
型液晶表示素子は、作製および構造は第3の実施の形態
と共通であるので、第3の実施の形態で用いた図3の反
射型液晶表示素子の断面図および図4の反射型液晶表示
素子の光学構成図を用いて説明する。φLC0=−35
°、φLC=35°、ΩLC=250°、φF1=180°、
φF2=60°、φP=15°および105°とし、Δ
(R)=(RFilm(1)+RFilm(2))−ΔnLC・dLCを0.
2μmを満たすようにしながら、ΔnLC・dLCを変化さ
せて反射モードで光学特性を測定すると、0.6μm〜
1.2μmの範囲で、反射率が低くて無彩色の黒と反射
率が高くて無彩色の白を得ることができるノーマリーブ
ラックモードの反射型液晶表示素子が実現できた。これ
は、白と黒が充分とれるだけの液晶の複屈折差があっ
て、なおかつ、液晶の複屈折による色付きを補償できる
範囲であることによる。
を満たしていると、黒表示から白表示へと電圧を印加し
ていったとき、表示の色が実用上で無彩色の範囲内で変
化することが確認できた。これは、Δ(R)を0.15μ
m〜0.3μmとし、φF1−φLCを145°±20°、
φF2−φF1をー120°±20°にすることで、白から
黒への変化の間、特に、オフ電圧印加時の黒表示のとき
の、液晶層の複屈折による着色を解消できることによ
る。これにより、反射率の低い無彩色の黒表示と反射率
の高い無彩色の白表示のコントラストの高い反射型液晶
表示素子を実現できる。
ているので、複屈折を最大の効率に近いところで用いる
ことができて、光利用率を高くすることができている。
液晶のツイスト角は、単純マトリクスで駆動することを
考えたときの、可能な選択電極の本数であるデューティ
ー比に影響があり、ツイスト角が大きいほどデューティ
ー比が小さくでき、選択本数を増やすことができて、画
素数を増やすことができる。本発明の第5の実施の形態
では、ツイスト角を220°〜260°とすることで、
デューティー比1/200以下で駆動しても良好な特性
が得られることを確認した。
μmとしてツイスト角を240°〜260°としたとき
には、デューティー比1/240以下で駆動できること
を確認した。そして、RFilm(1)が0.3μm±0.1
μmを満たし、RFilm(2)が0.75μm±0.1μm
を満たしているとき、特に、オフ電圧印加時の黒の反射
率を低くすることができることが確認できた。
m、RFilm(1)=0.310μm、RFilm(2)=0.7
60μm、φLC0=−35°、φLC=35°、ΩLC=2
50°、φF1=180°、φF2=75°、φP=25°
としたときの光学特性を測定した結果を示すことにす
る。このとき、Δ(R)=(RFilm(1)+RFilm(2))−Δ
nLC・dLC=0.210μm、φF1−φLC=145°、
φF2−φF1=−105°、φP−φF2=−50°であっ
て上記で確認した条件を満たしている。
測定した結果、コントラスト7.3、白のY値換算での
反射率が14.8%であった。また、黒から白まで無彩
色で変化するので、16階調4096色の表示が可能で
あることも確認できた。また、以上の構成で、カラーフ
ィルタ層34を除いた反射型液晶表示素子を作製したと
ころ、正面特性で、コントラスト7.2、白のY値換算
での反射率30.7%得られた。
としてポリカーボネートを用いたが、発明の効果はそれ
に限定されるものではなく、例えば、ポリアリレートや
ポリスルフォンを用いても同様の効果を得ることができ
ることを確認した。また、本実施の形態では、反射電極
として銀を構成要素として含む金属反射電極を用いた
が、発明の効果はそれに限定されるものではなく、例え
ば、アルミニウムを構成要素として含む金属反射電極な
どを用いても同様の効果を得ることができる。
型液晶表示素子は、作製および構造は第3の実施の形態
と共通であるので、第3の実施の形態で用いた図3の反
射型液晶表示素子の断面図および図4の反射型液晶表示
素子の光学構成図を用いて説明する。φLC0=−35
°、φLC=35°、ΩLC=250°、φF1=125°、
φF2=80°、φP=140°とし、Δ(R)=(R
Film(1)+RFilm(2))−ΔnLC・dL Cを0.1μmを
満たすようにしながら、ΔnLC・dLCを変化させて反射
モードで光学特性を測定すると、0.6μm〜1.2μ
mの範囲で、反射率が低くて無彩色の黒と反射率が高く
て無彩色の白を得ることができるノーマリーブラックモ
ードの反射型液晶表示素子が実現できた。これは、白と
黒が充分とれるだけの液晶の複屈折差があって、なおか
つ、液晶の複屈折による色付きを補償できる範囲である
ことによる。
mを満たしていると、黒表示から白表示へと電圧を印加
していったとき、表示の色が実用上で無彩色の範囲内で
変化することが確認できた。これは、Δ(R)を0.05
μm〜0.15μmとし、φ F1−φLCを90°±20
°、φF2−φF1を−45°±20°にすることで、白か
ら黒への変化の間、特に、オフ電圧印加時の黒表示のと
きの、液晶層の複屈折による着色を解消できることによ
る。これにより、反射率の低い無彩色の黒表示と反射率
の高い無彩色の白表示のコントラストの高い反射型液晶
表示素子を実現できる。
いるので、複屈折を最大の効率に近いところで用いるこ
とができて、光利用率を高くすることができている。液
晶のツイスト角は、単純マトリクスで駆動することを考
えたときの、可能な選択電極の本数であるデューティー
比に影響があり、ツイスト角が大きいほどデューティー
比が小さくでき、選択本数を増やすことができて、画素
数を増やすことができる。本発明の第6の実施の形態で
は、ツイスト角を220°〜260°とすることで、デ
ューティー比1/200以下で駆動しても良好な特性が
得られることを確認した。
μmとしてツイスト角を240°〜260°としたとき
には、デューティー比1/240以下で駆動できること
を確認した。そして、RFilm(1)が0.6μm±0.1
μmを満たし、RFilm(2)が0.5μm±0.1μmを
満たしているとき、特に、オフ電圧印加時の黒の反射率
を低くすることができることが確認できた。
m、RFilm(1)=0.560μm、RFilm(2)=0.4
60μm、φLC0=−35°、φLC=35°、ΩLC=2
50°、φF1=125°、φF2=80°、φP=140
°としたときの光学特性を測定した結果を示すことにす
る。このとき、Δ(R)=(RFilm(1)+RFilm(2))−Δ
nLC・dLC=0.110μm、φF1−φLC=90°、φ
F2−φF1=−45°、φP−φF2=60°であって上記
で確認した条件を満たしている。
測定した結果、コントラスト7.2、白のY値換算での
反射率が14.0%であった。また、黒から白まで無彩
色で変化するので、16階調4096色の表示が可能で
あることも確認できた。また、以上の構成で、カラーフ
ィルタ層34を除いた反射型液晶表示素子を作製したと
ころ、正面特性で、コントラスト7.4、白のY値換算
での反射率30.8%られた。
としてポリカーボネートを用いたが、発明の効果はそれ
に限定されるものではなく、例えば、ポリアリレートや
ポリスルフォンを用いても同様の効果を得ることができ
ることを確認した。また、本実施の形態では、反射電極
として銀を構成要素として含む金属反射電極を用いた
が、発明の効果はそれに限定されるものではなく、例え
ば、アルミニウムを構成要素として含む金属反射電極な
どを用いても同様の効果を得ることができる。
型液晶表示素子は、作製および構造は第3の実施の形態
と共通であるので、第3の実施の形態で用いた図3の反
射型液晶表示素子の断面図および図4の反射型液晶表示
素子の光学構成図を用いて説明する。φLC0=−35
°、φLC=35°、ΩLC=250°、φF1=145°、
φF2=85°、φP=20°とし、Δ(R)=(RFilm(1)
+RFilm(2))−ΔnLC・dLCを0.35μmを満たす
ようにしながら、ΔnLC・dLCを変化させて反射モード
で光学特性を測定すると、0.6μm〜1.2μmの範
囲で、反射率が低くて無彩色の黒と反射率が高くて無彩
色の白を得ることができるノーマリーブラックモードの
反射型液晶表示素子が実現できた。これは、白と黒が充
分とれるだけの液晶の複屈折差があって、なおかつ、液
晶の複屈折による色付きを補償できる範囲であることに
よる。
満たしていると、黒表示から白表示へと電圧を印加して
いったとき、表示の色が実用上で無彩色の範囲内で変化
することが確認できた。これは、Δ(R)を0.3μm〜
0.4μmとし、φF1−φLCを110°±20°、φF2
−φF1を−60°±20°にすることで、白から黒への
変化の間、特に、オフ電圧印加時の黒表示のときの、液
晶層の複屈折による着色を解消できることによる。これ
により、反射率の低い無彩色の黒表示と反射率の高い無
彩色の白表示のコントラストの高い反射型液晶表示素子
を実現できる。
±20°、すなわち、25°±20°または−65°±
20°としているので、複屈折を最大の効率に近いとこ
ろで用いることができて、光利用率を高くすることがで
きている。液晶のツイスト角は、単純マトリクスで駆動
することを考えたときの、可能な選択電極の本数である
デューティー比に影響があり、ツイスト角が大きいほど
デューティー比が小さくでき、選択本数を増やすことが
できて、画素数を増やすことができる。本発明の第7の
実施の形態では、ツイスト角を220°〜260°とす
ることで、デューティー比1/200以下で駆動しても
良好な特性が得られることを確認した。
μmとしてツイスト角を240°〜260°としたとき
には、デューティー比1/240以下で駆動できること
を確認した。そして、RFilm(1)が0.5μm±0.1
μmを満たし、RFilm(2)が0.7μm±0.1μmを
満たしているとき、特に、オフ電圧印加時の黒の反射率
を低くすることができることが確認できた。
m、RFilm(1)=0.550μm、RFilm(2)=0.7
20μm、φLC0=−35°、φLC=35°、ΩLC=2
50°、φF1=145°、φF2=85°、φP=20°
としたときの光学特性を測定した結果を示すことにす
る。このとき、Δ(R)=(RFilm(1)+RFilm(2))−Δ
nLC・dLC=0.360μm、φF1−φLC=110°、
φF2−φF1=−60°、φP−φF2=−65°であって
上記で確認した条件を満たしている。
測定した結果、コントラスト7.1、白のY値換算での
反射率が14.7%であった。また、黒から白まで無彩
色で変化するので、16階調4096色の表示が可能で
あることも確認できた。また、以上の構成で、カラーフ
ィルタ層34を除いた反射型液晶表示素子を作製したと
ころ、正面特性で、コントラスト7.3、白のY値換算
での反射率31.2%が得られた。
としてポリカーボネートを用いたが、発明の効果はそれ
に限定されるものではなく、例えば、ポリアリレートや
ポリスルフォンを用いても同様の効果を得ることができ
ることを確認した。また、本実施の形態では、反射電極
として銀を構成要素として含む金属反射電極を用いた
が、発明の効果はそれに限定されるものではなく、例え
ば、アルミニウムを構成要素として含む金属反射電極な
どを用いても同様の効果を得ることができる。
型液晶表示素子は、作製および構造は第3の実施の形態
と共通であるので、第3の実施の形態で用いた図3の反
射型液晶表示素子の断面図および図4の反射型液晶表示
素子の光学構成図、および、図5を用いて説明する。
ら見たときの散乱方向を示す概念図である。50は前方
散乱フィルム、51は入射光の方向、52は散乱範囲を
示す角、53は散乱角の二等分線方向、54は散乱角の
二等分線方向の散乱フィルムへの射影方向を示す。図5
(b)は前方散乱フィルム1枚を用いた散乱フィルム層
を上から見たときの散乱方向を示す概念図である。55
は散乱角の二等分線方向の散乱フィルムへの射影方向を
示す。
た散乱フィルム層を上から見たときの散乱方向を示す概
念図である。56、57、58は散乱角の二等分線方向
の散乱フィルムへの射影方向を示す。本実施の形態で
は、第3の実施の形態の構成のうちで、ΔnLC・dLC=
1.000μm、RFilm(1)=0.350μm、RFilm
(2)=0.500μm、φLC0=−35°、φLC=35
°、ΩLC=250°、φF1=125°、φF2=170
°、φP=125°とした。
2として、前方散乱フィルムで散乱方向がフィルム法線
から測って0度から50度のものを、その散乱角度の二
等分線のフィルムへの射影方向52即ち55が基準線4
0とが直交するように貼合している。即ち、図5bのよ
うに貼合している。この構成でも、かなり集光効率も高
く視角依存性も少ない反射型液晶表示素子を得ることが
できたが、本実施の形態では、散乱フィルム層32とし
て、前方散乱フィルムを3枚用い、1枚は、散乱方向が
フィルム法線から測って0度から50度のものを、その
散乱角度の二等分線のフィルムへの射影方向が56とな
るようにし、残り2枚は散乱方向がフィルム法線から測
って10度から60度のものを、その散乱角度の二等分
線のフィルムへの射影方向がそれぞれ57および58と
なるように貼合したものを用いた。
り、特性の視角変化も自然で視角依存性の少ないものと
なり、良好となった。なお、ここでは、前方散乱フィル
ムを1枚もしくは3枚用いたが、2枚や4枚あるいはそ
れ以上の枚数の構成でも、散乱角度の二等分線のフィル
ムへの射影方向がすべて異なる方向であり、特に、2枚
もしくは3枚もしくは4枚用いた場合には、散乱角度の
二等分線のフィルムへの射影方向が直交あるいは反平行
方向であれば、同じような効果を得ることができる。
型液晶表示素子は、作製および構造は第3の実施の形態
と共通であるので、第3の実施の形態で用いた図3の反
射型液晶表示素子の断面図および図4の反射型液晶表示
素子の光学構成図、および、図6を用いて説明する。
フ電圧印加時の黒の反射率変化を示す特性図である。図
6(b)は上方向の視角変化に対するオフ電圧印加時の
黒の反射率変化を示す特性図である。本実施の形態で
は、ΔnLC・dLC=0.910μm、RFilm(1)=0.
560μm、RFilm(2)=0.460μm、φLC0=−
35°、φLC=35°、ΩLC=250°、φF1=125
°、φF2=80°、φP=140°として、高分子フィ
ルム(1)31bと高分子フィルム(2)31aのZ係
数Qz(1)とQz(2)をそれぞれ、0.0から1.5まで
変化させて視角特性変化を調べた。
ィルム30に近い側の高分子フィルム(2)31aが視
角特性変化に大きな影響を及ぼしており、Qz(2)が小さ
いとき視角依存性の少ない良好な黒の反射率特性が得ら
れることがわかる。また、同じQz(2)ならば、Qz(1)が
小さいとき視角依存性の少ない良好な黒の反射率特性が
得られることがわかる。
1.0を満たしていることで、視角依存性の少ない反射
型液晶表示素子を得ることができることが確認できた。
そして、特に、Qz(2)が0.3〜0.7を満たしている
方がより望ましい視角特性が得られることが確認でき
た。そして、Qz(1)としては、0.3〜0.7を満たし
ていることがより望ましいことも確認できた。
形態の反射型液晶表示素子の断面図である。70は偏光
フィルム、71aは高分子フィルム(2)、71bは高
分子フィルム(1)、73は上側透明基板、74はカラ
ーフィルタ層、75a、75bは配向層、76は透明電
極、77は液晶層、78は拡散金属反射電極、79は下
側基板を示す。
は、第3の実施の形態と同じであるので図4を用いる。
上側透明基板73および下側基板74としてガラス基板
を用い、上側透明基板73上に、カラーフィルタ層74
として顔料分散タイプで赤、緑、青のストライプ配列の
ものをフォトリソグラフィーで形成し、その上に、透明
電極76としてインジウム・錫・オキサイドで画素電極
を形成した。また、下側基板79上には、チタンを30
0nm蒸着した上に銀を200nm蒸着したものの上を
YAGレーザーで表面形状を凹凸化して拡散金属反射電
極78を形成した。
は、ポリイミドのN−メチル−2−ピロリジノンの5w
t%溶液を印刷し、200℃で硬化したのち、所定のツ
イスト角を実現するようにレーヨン布を用いた回転ラビ
ング法による配向処理を行うことで配向層75a、75
bを形成した。そして、上側透明基板73上の周辺部に
は所定の径のガラスファイバーを1.0wt%混入した
熱硬化性シール樹脂を印刷し、下側基板79上には所定
の径の樹脂ビーズを200個/mm2の割合で散布し、
上側透明基板73と下側基板79を互いに貼り合わせ、
150℃でシール樹脂を硬化した後、ΔnLC=0.13
のエステル系ネマティック液晶に所定の量のカイラル液
晶を混ぜた液晶を真空注入し、紫外線硬化性樹脂で封口
した後、紫外線光により硬化した。
板73の上に、高分子フィルム(1)71bと高分子フ
ィルム(2)71aとしてポリカーボネートを遅相軸が
それぞれ所定の角度となるように貼付し、さらに、偏光
フィルム70としてニュートラルグレーの偏光フィルム
にアンチグレア(AG)処理を施したものを、吸収軸の
方向が所定の角度をなすように貼付した。
10μm、RFilm(1)=0.560μm、RFilm(2)=
0.460μm、φLC0=−35°、φLC=35°、Ω
LC=250°、φF1=125°、φF2=80°、φP=
140°とした。散乱フィルムではなく、拡散反射タイ
プの金属反射電極を用いても、視角特性変化の自然な反
射型液晶表示素子を得られることが確認できた。
0、白のY値換算の反射率13.8%が得られた。ま
た、以上の構成で、カラーフィルタ層34を除いた反射
型液晶表示素子を作製したところ、正面特性で、コント
ラスト7.1、白のY値換算での反射率29.8%が得
られた。
の金属反射電極として、YAGレーザーで凹凸をつけた
銀を構成要素として含む金属電極を用いたが、発明の効
果は、それに限定されるものではなく、拡散反射タイプ
の金属反射板、例えば、シリコンの微粒子を表面に分散
して拡散効果を付与した金属反射電極などでも同様の発
明効果を得られる。
形態の反射型液晶表示素子の断面図である。80は偏光
フィルム、81aは高分子フィルム(2)、81bは高
分子フィルム(1)、83は上側透明基板、84はカラ
ーフィルタ層、85a、85bは配向層、86は透明電
極、87は液晶層、88は透明電極、89は下側透明基
板、90は拡散反射板を示す。
は、第3の実施の形態と同じであるので図4を用いる。
上側透明基板83および下側透明基板84としてガラス
基板を用い、上側透明基板83上に、カラーフィルタ層
84として顔料分散タイプで赤、緑、青のストライプ配
列のものをフォトリソグラフィーで形成した。そしてカ
ラーフィルタ層84および下側透明基板89の上に、透
明電極86および88としてインジウム・錫・オキサイ
ドで画素電極を形成した。
ドのN−メチル−2−ピロリジノンの5wt%溶液を印
刷し、200℃で硬化したのち、所定のツイスト角を実
現するようにレーヨン布を用いた回転ラビング法による
配向処理を行うことで配向層85a、85bを形成し
た。そして、上側透明基板83上の周辺部には所定の径
のガラスファイバーを1.0wt%混入した熱硬化性シ
ール樹脂を印刷し、下側透明基板89上には所定の径の
樹脂ビーズを200個/mm2の割合で散布し、上側透
明基板83と下側透明基板89を互いに貼り合わせ、1
50℃でシール樹脂を硬化した後、ΔnLC=0.13の
エステル系ネマティック液晶に所定の量のカイラル液晶
を混ぜた液晶を真空注入し、紫外線硬化性樹脂で封口し
た後、紫外線光により硬化した。
板83の上に、高分子フィルム(1)81bと高分子フ
ィルム(2)81aとしてポリカーボネートを遅相軸が
それぞれ所定の角度となるように貼付し、さらに、偏光
フィルム80としてニュートラルグレーの偏光フィルム
にアンチグレア(AG)処理を施したものを、吸収軸の
方向が所定の角度をなすように貼付した。
反射板90として銀の拡散反射板を設置した。本実施の
形態では、ΔnLC・dLC=0.910μm、RFilm(1)
=0.560μm、RFilm(2)=0.460μm、φ
LC0=−35°、φLC=35°、ΩLC=250°、φF1
=125°、φF2=80°、φP=140°とした。
として、下側に拡散反射板を用いたとき、視差の影響に
よる画像ボケが多少現れたが、視角特性変化の自然な反
射型液晶表示素子を得られることが確認できた。正面特
性を測定すると、コントラスト6.8、白のY値換算の
反射率13.0%が得られた。
4を除いた反射型液晶表示素子を作製したところ、正面
特性で、コントラスト6.9、白のY値換算での反射率
28.2%が得られた。また、拡散反射板90を下側透
明基板89の下に設置する際に、完全に粘着剤で接着せ
ず、間に空気層を入れることで、樹脂の屈折率の約1.
6と空気の屈折率1.0との差によって起こる拡散効果
の拡大により、より自然な視角特性を得られることが確
認できた。
て銀を用いたが、アルミニウムの反射板でも同様の発明
効果を得られることを確認した。
示素子で以下に述べる効果を得ることができる。カラー
フィルタ、透明電極、及び配向層が順次形成された上側
透明基板と、金属反射電極が形成されその上に配向層が
形成された下側基板とを、それぞれの配向層が内側とな
るように対向させた一対の基板間にネマティック液晶を
封入した液晶セルと、上記液晶セルの上側透明基板の外
に配置された2枚の高分子フィルムと、上記高分子フィ
ルムの外側に配置された偏光フィルムと、からなる反射
型液晶表示素子であって、上記ネマティック液晶のツイ
スト角度を220°〜260°とし、上記ネマティック
液晶の複屈折ΔnLCと液晶層厚dLCの積ΔnLC・dLCを
0.6〜1.2μmとし、上記2枚の高分子フィルムを
液晶セルに近い側から1、2と番号を付けたときの各高
分子フィルムの面内の異常屈折率をnx(i)(i=1,2)、
常屈折率をny(i)(i=1,2)、高分子フィルム厚をd
Film(i)(i=1,2)としたときの高分子フィルムのレターデ
ーションRFilm(i)=(nx(i)−ny(i))・dFilm(i)(i
=1,2)を用いて定義される複屈折差Δ(R)=(RFilm(1)
+RFilm(2))−ΔnLC・dLCが−0.1μm〜−0.2
μmを満たしており、各高分子フィルム面に垂直な方向
の屈折率n z (i)(i=1,2)を用いて定義されるZ係数Q
Z (i)=(n x (i)−n z (i))/(n x (i)−n y (i))に対して、
Q Z (2)が0.3〜0.7を満たし、かつ、上側透明基板
側から見て、液晶のツイスト方向を正として水平方向を
基準線として角度を測定し、上側透明基板上の液晶分子
の配向方向と基準線とがなす角度をφLC、液晶セル側の
高分子フィルムの遅相軸の方向すなわち異常屈折率の方
向と基準線とがなす角度をφF1、上記偏光フィルム側の
高分子フィルムの遅相軸の方向すなわち異常屈折率の方
向と基準線とがなす角度をφF2、上記偏光フィルムの吸
収軸方向と基準線とがなす角度をφPとしたときに、φ
F1−φLCが90°±20°を満たし、φF2−φF1が45
°±20°を満たし、φP−φF2が−45°±20°を
満たす構成、特に、RFilm(1)が0.3μm±0.1μ
mを満たし、RFilm(2)が0.5μm±0.1μmを満
たす構成をとることで、充分に反射率の低い無彩色な黒
表示および反射率の高い無彩色な白表示を得て、コント
ラストが高く、かつ、視角依存性の少ない反射型液晶表
示素子を得ることができる。
220°〜260°とし、ΔnLC・dLCを0.6〜1.
2μmとし、Δ(R)が0.4μm〜0.5μmを満たし
ており、さらには、φF1−φLCが70°±20°を満た
し、φF2−φF1が60°±20°を満たし、φP−φF2
が−20°±20°を満たしている構成、特に、RFilm
(1)が0.75μm±0.1μmを満たし、RFilm(2)が
0.6μm±0.1μmを満たしている構成をとること
で、充分に反射率の低い無彩色な黒表示および反射率の
高い無彩色な白表示を得て、コントラストが高く、か
つ、視角依存性の少ない反射型液晶表示素子を得ること
ができる。
220°〜260°とし、ΔnLC・dLCを0.6〜1.
2μmとし、Δ(R)が0.15μm〜0.3μmを満た
しており、さらには、φF1−φLCが145°±20°を
満たし、φF2−φF1が−120°±20°を満たし、φ
P−φF2が±45°±20°を満たしている構成、特
に、RFilm(1)が0.3μm±0.1μmを満たし、R
Film(2)が0.75μm±0.1μmを満たしている構
成をとることで、充分に反射率の低い無彩色な黒表示お
よび反射率の高い無彩色な白表示を得て、コントラスト
が高く、かつ、視角依存性の少ない反射型液晶表示素子
を得ることができる。
220°〜260°とし、ΔnLC・dLCを0.6〜1.
2μmとし、Δ(R)が0.05μm〜0.15μmを満
たしており、さらには、φF1−φLCが90°±20°を
満たし、φF2−φF1が−45°±20°を満たし、φP
−φF2が60°±20°を満たしている構成、特に、R
Film(1)が0.6μm±0.1μmを満たし、RFilm(2)
が0.5μm±0.1μmを満たしている構成をとるこ
とで、充分に反射率の低い無彩色な黒表示および反射率
の高い無彩色な白表示を得て、コントラストが高く、か
つ、視角依存性の少ない反射型液晶表示素子を得ること
ができる。
ツイスト角度が240°〜260°を満たし、ΔnLC・
dLCが0.8〜1.1μmを満たしていると、より、反
射率の低い無彩色な黒表示を得ることができて望まし
い。以上における高分子フィルムとしては、特に、ポリ
カーボネート、ポリアリレートまたはポリスルフォンを
用いることで、充分に反射率の低い無彩色な黒表示およ
び反射率の高い無彩色な白表示を得て、コントラストの
高い反射型液晶表示素子を得ることができ、望ましい。
を満たしていることが望ましい。散乱フィルムを備えた
構成では、金属反射電極がアルミニウムまたは銀を構成
要素として含んでおり、かつ、鏡面反射タイプとするこ
とで、液晶の配向が乱れて特性劣化を生じることなく、
視角依存性の少ない自然な視角を有する反射型液晶表示
素子を得ることができる。
ムと液晶セルの間に1枚もしくは複数枚の散乱フィルム
を積層しているか、あるいは、偏光フィルムと高分子フ
ィルムの間に1枚もしくは複数枚の散乱フィルムを積層
している構成が望ましい。また、その散乱フィルムとし
ては前方散乱タイプを用いる方が良く、その前方散乱フ
ィルムの散乱範囲がフィルム法線方向に対して非対称で
ある方が、外部光を効率的に集光し、かつ、正面の反射
率特性やコントラスト特性が良好となり望ましい。
ムの前方散乱範囲を示す角度の二等分線方向のフィルム
面への射影方向が、すべて異なる方向であれば、より多
くの方位において自然な視角特性が得られて望ましい。
特に、2枚もしくは3枚もしくは4枚積層した前方散乱
フィルムを用いて、前方散乱範囲を示す角度の二等分線
方向のフィルム面への射影方向が互いに直交している
か、または、反平行方向であれば、自然な視角特性が得
られる。
射電極が拡散反射タイプ、または、鏡面金属反射電極の
上に散乱膜を積層したタイプとすることで、自然な視角
特性を持つ反射型液晶表示素子を得ることができる。ま
た、同様に、下側基板として透明基板を用い、下側基板
の上に反射電極ではなく透明電極を形成し、下側基板の
外側にアルミニウムまたは銀を構成要素として含む拡散
反射板を備えた構成をとることでも、自然な視角特性を
持つ反射型液晶表示素子を得ることができる。
拡散反射板と液晶セルの間に空気層が介在していれば、
拡散効果が大きく、望ましい。また、上記述べたすべて
の構成において、カラーフィルタ、あるいは、カラーフ
ィルター層を除いた構成にすることにより、極めて高い
白表示の反射率を得ることができ、明るい白黒表示モー
ドの反射型液晶表示素子を得ることができる。
図
図
の断面図
子の光学構成図
の散乱方向を示す概念図 (b)前方散乱フィルム1枚を用いた散乱フィルム層を
上から見たときの散乱方向を示す概念図 (c)前方散乱フィルム3枚を用いた散乱フィルム層を
上から見たときの散乱方向を示す概念図
時の黒の反射率変化を示す特性図 (b)上方向の視角変化に対するオフ電圧印加時の黒の
反射率変化を示す特性図
面図
面図
Claims (22)
- 【請求項1】カラーフィルタ、透明電極、及び配向層が
順次形成された上側透明基板と、金属反射電極が形成さ
れその上に配向層が形成された下側基板とを、それぞれ
の配向層が内側となるように対向させた一対の基板間に
ネマティック液晶を封入した液晶セルと、 上記液晶セルの上側透明基板の外に配置された2枚の高
分子フィルムと、 上記高分子フィルムの外側に配置された偏光フィルム
と、からなる反射型液晶表示素子であって、 上記ネマティック液晶のツイスト角度を220°〜26
0°とし、上記ネマティック液晶の複屈折ΔnLCと液晶
層厚dLCの積ΔnLC・dLCを0.6〜1.2μmとし、 上記2枚の高分子フィルムを液晶セルに近い側から1、
2と番号を付けたときの各高分子フィルムの面内の異常
屈折率をnx(i)(i=1,2)、常屈折率をny(i)(i=1,2)、
高分子フィルム厚をdFilm(i)(i=1,2)としたときの高分
子フィルムのレターデーションRFilm(i)=(nx(i)−
ny(i))・dFilm(i)(i=1,2)を用いて定義される複屈折
差Δ(R)=(RFilm(1)+RFilm(2))−ΔnLC・dLCが−
0.1μm〜−0.2μmを満たしており、各高分子フィルム面に垂直な方向の屈折率n z (i)(i=1,
2)を用いて定義されるZ係数Q Z (i)=(n x (i)−n z (i))
/(n x (i)−n y (i))に対して、Q Z (2)が0.3〜0.7
を満たし、 かつ、 上側透明基板側から見て、液晶のツイスト方向を正とし
て水平方向を基準線として角度を測定し、上側透明基板
上の液晶分子の配向方向と基準線とがなす角度をφLC、
液晶セル側の高分子フィルムの遅相軸の方向すなわち異
常屈折率の方向と基準線とがなす角度をφF1、上記偏光
フィルム側の高分子フィルムの遅相軸の方向すなわち異
常屈折率の方向と基準線とがなす角度をφF2、上記偏光
フィルムの吸収軸方向と基準線とがなす角度をφPとし
たときに、φF1−φLCが90°±20°を満たし、φF2
−φF1が45°±20°を満たし、φP−φF2が−45
°±20°を満たす反射型液晶表示素子。 - 【請求項2】カラーフィルタ、透明電極、及び配向層が
順次形成された上側透明基板と、金属反射電極が形成さ
れその上に配向層が形成された下側基板とを、それぞれ
の配向層が内側となるように対向させた一対の基板間に
ネマティック液晶を封入した液晶セルと、 上記液晶セルの上側透明基板の外に配置された2枚の高
分子フィルムと、 上記高分子フィルムの外側に配置された偏光フィルム
と、からなる反射型液晶表示素子であって、 上記ネマティック液晶のツイスト角度を220°〜26
0°とし、上記ネマティック液晶の複屈折ΔnLCと液晶
層厚dLCの積ΔnLC・dLCを0.6〜1.2μmとし、 上記2枚の高分子フィルムを液晶セルに近い側から1、
2と番号を付けたときの各高分子フィルムの面内の異常
屈折率をnx(i)(i=1,2)、常屈折率をny(i)(i=1,2)、
高分子フィルム厚をdFilm(i)(i=1,2)としたときの高分
子フィルムのレターデーションRFilm(i)=(nx(i)−
ny(i))・dFilm(i)(i=1,2)を用いて定義される複屈折
差Δ(R)=(RFilm(1)+RFilm(2))−ΔnLC・dLCが
0.4μm〜0.5μmを満たしており、各高分子フィルム面に垂直な方向の屈折率n z (i)(i=1,
2)を用いて定義されるZ係数Q Z (i)=(n x (i)−n z (i))
/(n x (i)−n y (i))に対して、Q Z (2)が0.3〜0.7
を満たし、 かつ、 上側透明基板側から見て、液晶のツイスト方向を正とし
て水平方向を基準線として角度を測定し、上側透明基板
上の液晶分子の配向方向と基準線とがなす角度をφLC、
液晶セル側の高分子フィルムの遅相軸の方向すなわち異
常屈折率の方向と基準線とがなす角度をφF1、上記偏光
フィルム側の高分子フィルムの遅相軸の方向すなわち異
常屈折率の方向と基準線とがなす角度をφF2、上記偏光
フィルムの吸収軸方向と基準線とがなす角度をφPとし
たときに、φF1−φLCが70°±20°を満たし、φF2
−φF1が60°±20°を満たし、φP−φF2が−20
°±20°を満たす反射型液晶表示素子。 - 【請求項3】カラーフィルタ、透明電極、及び配向層が
順次形成された上側透明基板と、金属反射電極が形成さ
れその上に配向層が形成された下側基板とを、それぞれ
の配向層が内側となるように対向させた一対の基板間に
ネマティック液晶を封入した液晶セルと、 上記液晶セルの上側透明基板の外に配置された2枚の高
分子フィルムと、 上記高分子フィルムの外側に配置された偏光フィルム
と、からなる反射型液晶表示素子であって、 上記ネマティック液晶のツイスト角度を220°〜26
0°とし、上記ネマティック液晶の複屈折ΔnLCと液晶
層厚dLCの積ΔnLC・dLCを0.6〜1.2μmとし、 上記2枚の高分子フィルムを液晶セルに近い側から1、
2と番号を付けたときの各高分子フィルムの面内の異常
屈折率をnx(i)(i=1,2)、常屈折率をny(i)(i=1,2)、
高分子フィルム厚をdFilm(i)(i=1,2)としたときの高分
子フィルムのレターデーションRFilm(i)=(nx(i)−
ny(i))・dFilm(i)(i=1,2)を用いて定義される複屈折
差Δ(R)=(RFilm(1)+RFilm(2))−ΔnLC・dLCが
0.15μm〜0.3μmを満たしており、各高分子フィルム面に垂直な方向の屈折率n z (i)(i=1,
2)を用いて定義されるZ係数Q Z (i)=(n x (i)−n z (i))
/(n x (i)−n y (i))に対して、Q Z (2)が0.3〜0.7
を満たし、 かつ、 上側透明基板側から見て、液晶のツイスト方向を正とし
て水平方向を基準線として角度を測定し、上側透明基板
上の液晶分子の配向方向と基準線とがなす角度をφLC、
液晶セル側の高分子フィルムの遅相軸の方向すなわち異
常屈折率の方向と基準線とがなす角度をφF1、上記偏光
フィルム側の高分子フィルムの遅相軸の方向すなわち異
常屈折率の方向と基準線とがなす角度をφF2、上記偏光
フィルムの吸収軸方向と基準線とがなす角度をφPとし
たときに、φF1−φLCが145°±20°を満たし、φ
F2−φF1が−120°±20°を満たし、φP−φF2が
±45°±20°を満たす反射型液晶表示素子。 - 【請求項4】カラーフィルタ、透明電極、及び配向層が
順次形成された上側透明基板と、金属反射電極が形成さ
れその上に配向層が形成された下側基板とを、それぞれ
の配向層が内側となるように対向させた一対の基板間に
ネマティック液晶を封入した液晶セルと、 上記液晶セルの上側透明基板の外に配置された2枚の高
分子フィルムと、 上記高分子フィルムの外側に配置された偏光フィルム
と、からなる反射型液晶表示素子であって、 上記ネマティック液晶のツイスト角度を220°〜26
0°とし、上記ネマティック液晶の複屈折ΔnLCと液晶
層厚dLCの積ΔnLC・dLCを0.6〜1.2μmとし、 上記2枚の高分子フィルムを液晶セルに近い側から1、
2と番号を付けたときの各高分子フィルムの面内の異常
屈折率をnx(i)(i=1,2)、常屈折率をny(i)(i=1,2)、
高分子フィルム厚をdFilm(i)(i=1,2)としたときの高分
子フィルムのレターデーションRFilm(i)=(nx(i)−
ny(i))・dFilm(i)(i=1,2)を用いて定義される複屈折
差Δ(R)=(RFilm(1)+RFilm(2))−ΔnLC・dLCが
0.05μm〜0.15μmを満たしており、各高分子フィルム面に垂直な方向の屈折率n z (i)(i=1,
2)を用いて定義されるZ係数Q Z (i)=(n x (i)−n z (i))
/(n x (i)−n y (i))に対して、Q Z (2)が0.3〜0.7
を満たし、 かつ、 上側透明基板側から見て、液晶のツイスト方向を正とし
て水平方向を基準線として角度を測定し、上側透明基板
上の液晶分子の配向方向と基準線とがなす角度をφLC、
液晶セル側の高分子フィルムの遅相軸の方向すなわち異
常屈折率の方向と基準線とがなす角度をφF1、上記偏光
フィルム側の高分子フィルムの遅相軸の方向すなわち異
常屈折率の方向と基準線とがなす角度をφF2、上記偏光
フィルムの吸収軸方向と基準線とがなす角度をφPとし
たときに、φF1−φLCが90°±20°を満たし、φF2
−φF1が−45°±20°を満たし、φP−φF2が60
°±20°を満たす反射型液晶表示素子。 - 【請求項5】ネマティック液晶のツイスト角度が240
°〜260°を満たし、ΔnLC・dLCが0.8〜1.1
μmを満たす請求項1〜4のいずれかに記載の反射型液
晶表示素子。 - 【請求項6】RFilm(1)が0.3μm±0.1μmを満
たし、RFilm(2)が0.5μm±0.1μmを満たす請
求項1または5に記載の反射型液晶表示素子。 - 【請求項7】RFilm(1)が0.75μm±0.1μmを
満たし、RFilm(2)が0.6μm±0.1μmを満たす
請求項2または5に記載の反射型液晶表示素子。 - 【請求項8】RFilm(1)が0.3μm±0.1μmを満
たし、RFilm(2)が0.75μm±0.1μmを満たす
請求項3または5に記載の反射型液晶表示素子。 - 【請求項9】RFilm(1)が0.6μm±0.1μmを満
たし、RFilm(2)が0.5μm±0.1μmを満たす請
求項4または5に記載の反射型液晶表示素子。 - 【請求項10】高分子フィルムが、ポリカーボネート、
ポリアリレートまたはポリスルフォンである請求項1〜
9のいずれかに記載の反射型液晶表示素子。 - 【請求項11】QZ(1)が0.3〜0.7を満たす請求項
1〜10のいずれかに記載の反射型液晶表示素子。 - 【請求項12】金属反射電極が、アルミニウムまたは銀
を構成要素として含んでおり、かつ、鏡面反射タイプで
ある請求項1〜11のいずれかに記載の反射型液晶表示
素子。 - 【請求項13】高分子フィルムと液晶セルとの間に1枚
もしくは複数枚の散乱フィルムを積層している請求項1
〜12のいずれかに記載の反射型液晶表示素子。 - 【請求項14】偏光フィルムと高分子フィルムとの間に
1枚もしくは複数枚の散乱フィルムを積層している請求
項1〜12のいずれかに記載の反射型液晶表示素子。 - 【請求項15】散乱フィルムが前方散乱タイプである請
求項13または14に記載の反射型液晶表示素子。 - 【請求項16】前方散乱フィルムの散乱範囲がフィルム
法線方向に対して非対称である請求項15記載の反射型
液晶表示素子。 - 【請求項17】複数枚積層した前方散乱フィルムを用
い、各前方散乱フィルムの前方散乱範囲を示す角度の二
等分線方向のフィルム面への射影方向が、すべて異なる
方向である請求項16記載の反射型液晶表示素子。 - 【請求項18】2枚もしくは3枚もしくは4枚積層した
前方散乱フィルムを用い、各前方散乱フィルムの前方散
乱範囲を示す角度の二等分線方向のフィルム面への射影
方向が互いに直交しているか、または、反平行方向であ
る請求項16記載の反射型液晶表示素子。 - 【請求項19】金属反射電極が拡散反射タイプ、また
は、鏡面金属反射電極の上に散乱膜を積層したタイプで
ある請求項1〜11のいずれかに記載の反射型液晶表示
素子。 - 【請求項20】下側基板は透明基板であり、下側基板の
上に反射電極ではなく透明電極を形成し、下側基板の外
側にアルミニウムまたは銀を構成要素として含む拡散反
射板を備える請求項1〜11のいずれかに記載の反射型
液晶表示素子。 - 【請求項21】下側基板の外側に備える拡散反射板と液
晶セルとの間に空気層が介在している請求項20記載の
反射型液晶表示素子。 - 【請求項22】カラーフィルタ、あるいは、カラーフィ
ルター層を除いた白黒表示モードである請求項1〜21
のいずれかに記載の反射型液晶表示素子。
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