JP3612250B2

JP3612250B2 - 液晶表示素子

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Publication number: JP3612250B2
Application number: JP27750399A
Authority: JP
Inventors: 首達夫最; 田靖川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-09-29
Filing date: 1999-09-29
Publication date: 2005-01-19
Anticipated expiration: 2019-09-29
Also published as: JP2001100218A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶は、情報・映像表示装置、光シャッタ、ライトバルブなどに広く使用されており、液晶材料としてネマティック液晶を使用するものが主流である。液晶表示素子は、画像応答の高速化や広視野角化などの表示性能の向上のほか、低コスト化・軽量化などが求められている。高速・広視野角化のために、ネマティック液晶を使用するＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ−ＣｏｍｐｅｎｓａｔｅｄＢｅｎｄ−ｃｅｌｌ）方式、ＶＡＮ（Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ−ＡｌｉｇｎｅｄＮｅｍａｔｉｃ）方式、スメクティック液晶である強誘電性液晶・反強誘電性液晶を使用する方式などが検討されている。また、軽量化のために、ガラス基板に代わりプラスティック基板を使用することも検討されている。
【０００３】
強誘電性液晶や反強誘電性液晶を使用する液晶表示素子の課題の１つとして、衝撃や指押しに対する耐性が小さく配向破壊が生じ易い点がある。配向破壊が生じた部分は表示むらとして容易に認識される。破壊された配向状態を再生するには、軽度の場合には通常の駆動あるいは高めの電圧を印加することにより修復されるが、重度の場合には液体相まで加熱し徐冷するアニール処理が必要である。また、プラスティック基板を試用する液晶表示素子においても、ガラス基板を使用する液晶表示素子に比較して、衝撃や指押しに対する耐性が小さいことが問題である。
【０００４】
また、従来は、液晶表示素子の数μｍ〜数１０μｍの液晶層の厚みの制御には、球状あるいは円柱型のスペーサビーズが使用されてきている。しかしスペーサビーズ散布の工程は、コスト面のほか、余剰のスペーサが他の工程のダストとして影響を及ぼすなどの問題があった。また、液晶層中でスペーサが動き回ることによる表示ムラやカラーフィルタなど他の層が傷付くなどの問題もあった。
【０００５】
そこで最近、スペーサ材を成膜し、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングすることによって基板上に柱や壁状にスペーサ構造を形成する方法が開発されつつある。このようなスペーサは、配線などの非開口部に選択的に作成することが可能であるため表示に悪影響を及ぼさず、固定されているためにセルの剛性も向上して耐衝撃性が増すなどの利点がある。また、壁状のスペーサの側面を、液晶配向制御を行う界面として積極利用して、新規な液晶配列や表示モードに応用している例もある。
【０００６】
このような壁状の形状を持つセル構造の製造方法は、液晶とモノマーを混合した液体をセルに注入後、相分離によって高分子を液晶から分離させる方法、プラスティック基板の加圧変形による方法なども知られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
壁状、柱状、網目状などのスペーサが光学的に等方性でセルを挟む一対の偏光板が直交配置でない場合、あるいは偏光板配置によらず光学異方性の主軸方向が制御されていない場合には、スペーサが開口部にあれば黒表示時の光抜けや着色が生じてコントラストが低下し、さらに表示領域にわたって表示ムラとなる問題があった。また、カラーおよびニュートラル偏光フィルム３枚と液晶セル２枚を組合せたカラーシャッタの場合、スペーサ部からの光抜けが色純度を低下させる問題があった。またこの場合、２つの液晶セルのスペーサは互いに重なている部分と重なっていない部分があるが、重なる部分の面積は小さいため、おもに重ならない部分からの光抜けの影響が大きい。また、スペーサが黒色である場合や、スペーサ部が金属電極などの遮光層によって遮光されている場合は、色純度やコントラストの低下はないが、透過率が低下してしまう問題があった。なお、カラー表示画像の色純度の低下や、黒表示状態における光抜けによるコントラスト低下よりも、表示の明るさを優先させる場合には、明るさの低減や着色を防止する手段として、特開平８−２７８４３８号公報のように高分子壁に旋光性を持たせる方法が知られている。
【０００８】
このように、従来のカラーシャッタ等に用いられる液晶表示素子においては、壁状、柱状、網目状などのスペーサが開口部にある場合には光抜けや着色が生じたり、全体の透過率が低下し、良好な表示性能を得ることができないという問題があった。
【０００９】
本発明は上記事情を考慮してなされたものであって、可及的に良好な表示性能を得ることのできる液晶表示素子を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明による液晶表示素子の第１の態様は、第１の絶縁基板およびこの第１の絶縁基板上に形成された電極を有する表側基板と、第２の絶縁基板およびこの第２の絶縁基板上に形成された対向電極を有し、前記対向電極が前記表側基板の電極に対向するように配置される対向基板と、前記表側基板および前記対向基板のうちの一方の基板上に形成されて前記表側基板と前記対向基板とを所定の間隔に保持するスペーサ部と、前記表側基板と前記対向基板との間に挟持される液晶層と、を備えた液晶セルと、前記液晶セルの両面に設けられた一対の偏光フィルムと、を有し、前記スペーサ部が屈折率異方性を有し、この屈折率異方性の主軸が前記一対の偏光フィルムのうちの一方の偏光フィルムの吸収軸にほぼ平行な方向、および前記一対の偏光フィルムの吸収軸に平行な方向のほぼ中間の方向、ならびに一方の偏光フィルムの吸収軸に垂直な方向と他方の偏光フィルムの吸収軸に平行な方向とのほぼ中間の方向のうちのいずれか１つの方向に一致していることを特徴とする。
【００１１】
また本発明による液晶表示素子の第２の態様は、第１の絶縁基板およびこの第１の絶縁基板上に形成された電極を有する表側基板と、第２の絶縁基板およびこの第２の絶縁基板上に形成された対向電極を有し、前記対向電極が前記表側基板の電極に対向するように配置される対向基板と、前記表側基板および前記対向基板のうちの一方の基板上に形成されて前記表側基板と前記対向基板とを所定の間隔に保持するスペーサ部と、前記表側基板と前記対向基板との間に挟持される液晶層と、を備えた液晶セルと、前記液晶セルの両面に設けられた一対の偏光フィルムと、を有し、前記スペーサ部が赤、緑、青のうちの一色あるいは二色の波長域を選択的に吸収あるいは反射する特性を備えたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明による液晶表示素子の実施の形態を以下、図面を参照して説明する。
【００１３】
（第１の実施の形態）
本発明による液晶表示素子の第１の実施の形態を図１乃至図６を参照して説明する。本実施の形態の液晶表示素子の概略の構成を図１に示し、構成断面図を図２に示す。
【００１４】
この実施の形態の液晶表示素子１は図１に示すように、液晶セル２と、偏光板３ａ，３ｂとを備えており、例えば光シャッタに用いられる。そして液晶セル２は図２に示すように、表側基板２１ａと、対向基板２１ｂとを有している。表側基板２１ａは、透明な絶縁性基板２２ａ上にＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）からなるストライプ状の電極２３ａが形成され、この電極２３ａが形成された側の全面を覆うように無機絶縁膜２４ａが形成され、この絶縁膜２４ａ上に配向膜２５ａが形成された構成となっている。また対向基板２１ｂは透明な絶縁性基板２２ｂ上にＩＴＯからなる対向電極２３ｂが形成され、この対向電極２３ｂ上に無機絶縁膜２４ｂが形成され、この絶縁膜２４ｂ上に配向膜２５ｂが形成された構成となっている。
【００１５】
そして、表側基板２１ａまたは対向基板２１ｂのうちの一方の基板の配向膜が形成された表面には壁状のスペーサ部２６が形成されている。なお、配向膜はスペーサ部２６を覆う用に形成しても良い。表側基板２１ａと対向基板２１ｂはスペーサ部２６によって、所定の間隙を有するように対向配置され、表示領域（図示せず）を囲むように非表示領域（図示せず）上に塗布されたシール材によって貼り合せられる。このシール材には液晶材料を注入するための注入口が設けられている。この注入口を通して液晶組成物（以下、単に液晶ともいう）２７が上記間隙内に注入され、封止される。すなわち液晶２７は表側基板２１ａと対向基板２１ｂによって挟持された構成となっている。そして液晶セル２の表面および裏面には偏光板（偏光フィルム）３ａ，３ｂが貼付された構成となっている。
【００１６】
本実施の形態においては、図１に示すように偏光板３ａは吸収軸１５が図面上で鉛直方向に位置しており、偏光板３ｂは吸収軸１６が水平方向に位置している。したがって偏光板３ａ，３ｂの吸収軸は直交する配置となっている。そして液晶セル２のスペーサ部２６は屈折率異方性を有し、その主軸である進相軸あるいは遅相軸６の方向は偏光板３ａ，３ｂの吸収軸１５，１６の方向の丁度、中間の方向となるように配置されている。すなわち遅相軸６は偏光板３ａ，３ｂの吸収軸１５，１６とほぼ４５度を成すように配置されている。なお、屈折率異方性は、スペーサを構成する高分子鎖あるいは液晶性側鎖などの棒状分子が一方向に揃う構造を取ることによって得ることができる。
【００１７】
またスペーサ部２６は、図３に示すように表側基板または対向基板のうちの一方の基板２１の表示領域内に基板２１の一端から他端まで細長く延びるようにすなわち壁状に形成されている。そしてスペーサ部２６間の間隔は例えば約２００μｍであり、各スペーサ部２６の幅は約１０μｍで高さが約２μｍとなっている。このスペーサ部２６の形状は、図４に示すように基板２１の一方の端から他方の端まで連続していなくても良いし、網目状や格子状など様々な形状であっても良い。
【００１８】
本実施の形態のようにスペーサ部の屈折率異方性の主軸６の方向が、液晶セル２を挟み込む一対の偏光板３ａ，３ｂの、直交配置となっている吸収軸の方向の丁度中間の方向になっている。このため、スペーサ部２６の複屈折率が０．１以上であり、基板間の距離が数μｍであり、複屈折率と基板間距離の積が約０．２５μｍとなっていれば、この場合は一対の偏光板の吸収軸が直交した配置であるので、スペーサ部で直線偏光は９０度回転し、出射側の偏光フィルムを透過できる。これにより、スペーサ部２６は均一に光を透過することが可能となり、高透過率の液晶表示素子を得ることができる。
【００１９】
なお、上記実施の形態においては、スペーサ部２６の屈折率異方性の主軸（進相軸あるいは遅相軸）の方向は偏光板３ａ，３ｂの吸収軸のほぼ中間の方向であったが、上記主軸の方向は一対の偏光板３ａ，３ｂのうちの一方の偏光板の吸収軸に平行な方向であっても良く、この場合は均一に光を遮光して高コントラストが得られる。なおこのとき、偏光板３ａ，３ｂの吸収軸は直交配置とする。
【００２０】
また偏光板３ａ，３ｂの吸収軸が直交配置でない場合には、スペーサ部２６の主軸の方向は一対の偏光板３ａ，３ｂのうちの一方の偏光板の吸収軸に垂直な方向と、他方の偏光板の吸収軸の方向との中間の方向であれば良い。
【００２１】
異方性の主軸が、一方の偏光フィルムの吸収軸に平行な方向で直交配置の場合、また、一方の偏光フィルムの吸収軸に垂直な方向と他方の偏光フィルムの吸収軸の略中間方向である場合には、スペーサを透過した光は、光出射側の偏光フィルムの吸収軸方向の直線偏光となるため、スペーサ部は暗状態となる。この場合は、高コントラスト、高色純度を得たい場合に有効である。また、異方性の主軸が２つの偏光フィルムの吸収軸方向の略中間方向の場合は、スペーサを透過した光は、光出射側の偏光フィルムの透過軸方向の直線偏光となるため、スペーサ部は明状態となる。この場合は、高透過率、明るい表示を得たい場合に有効である。
【００２２】
なお、スペーサはアクリル系などの紫外線硬化型高分子やプラスティック基板表面の変形により成型し、偏光紫外光による露光、スペーサ材配向制御層による高分子の配向、もともと異方性をもつ基板を加圧変形などの手段により異方性を持たせることができる。
【００２３】
また、スペーサと他方の基板の間には、接着層によって固定化させてもよく、このスペーサの他に従来の黒色あるいは透明なパールあるいはファイバのスペーサが散布されていてもよい。十分な剛性を得るためにスペーサ部分は間隔０．５ｍｍ以下、幅５μｍ以上であることが望ましい。
【００２４】
液晶セルは、遅相軸が４５度スイッチングできる２分の１波長板として機能するものや、偏光状態を変えない状態と直線偏光を９０度回転させる状態の２状態をスイッチングできる液晶配列状態のものであれば、特に制限はないが、シャッタ用途としては高速性を有する液晶材料が望ましい場合が多い。液晶材料の例として、一般的に知られている低分子あるいは高分子の強誘電性液晶・反強誘電性液晶や、歪らせん型強誘電性液晶、高分子を混入した強誘電性液晶、エレクトロクリニック効果を示す強誘電性液晶、パイセルと呼ばれるモードのネマティック液晶などがある。
【００２５】
図５は反強誘電性液晶を使用した場合の液晶セル内における液晶配列状態の概略を示す平面図である。棒状の液晶分子５は、ほぼ基板に平行な面内に分子長軸方向をとり、基板に垂直な方向にスメクテイィック層構造４をとる。液晶材料の種類や電圧の印加状態により、液晶分子の配列状態は、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）のように分子長軸方向が異なる状態、あるいは図５（ａ）（ｂ）（ｃ）の中間の状態をとりうるが、層構造は不変である。層法線方向を図５、図６の１８の方向とし、正負電圧印加時の液晶の光軸（遅相軸）方向を図６の１６，１７とし、偏光板の吸収軸を図６の１５，１７方向とした。
【００２６】
なお、図５（ａ）、（ｃ）は強誘電性液晶の双安定状態のうちの１状態における液晶配列状態または反強誘電性液晶の三安定状態のうちの１状態における液晶配列状態を示し、図５（ｂ）は反強誘電性液晶の三安定状態のうちの１状態における液晶配列状態を示す。
【００２７】
以下、本発明の液晶表示素子を構成する液晶セルの製造方法を図１、２、６を参照して説明する。基板材料としては、ガラス、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、一軸あるいは二軸延伸ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのほか、片側の基板のみガラスでもよく、異なる材質、異なる厚さの基板を組み合せてもよく、異なる材質の基板の合板であってもよい。表基板２１ａは厚さ０．１ｍｍのＰＥＳであり、その上にはスパッタ、フォトリソグラフィ、エッチングの工程により厚さ１３０ｎｍの６本の横ストライプ状に形成されたＩＴＯのストライプ電極２３ａを有している。ストライプ電極２３ａの間隔は２０μｍ程度である。ＩＴＯ電極層２３ａの上に、幅２０μｍの金属補助電極配線（図示せず）を、各ＩＴＯストライプ電極につき長手方向に複数本ずつ形成してもよい。
【００２８】
ＩＴＯ電極の上には、全面にわたって絶縁層として１００ｎｍの厚さにＳｉＯ_２膜２４ａをスパッタ成膜した。絶縁層材料としては、他にＳｉＮ、Ｔａ_２Ｏ_５、ＳｒＴｉＯ_３、ＴｉＯ_２の単層あるいは多層膜であってもよい。絶縁層２３ａの上に、感光性樹脂を２μｍの厚さに塗布し、波長２００〜４００ｎｍの偏光紫外光によるフォトリソグラフィによってスペーサ壁を形成した。感光性樹脂材料としては、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ノボラック樹脂、ポリビニルシンナメート、カルコン系樹脂、感光性ポリイミド、ＰＭＭＡ、ポリケイ皮酸ビニルなどが好ましく、多官能モノマー、オリゴマー、重合反応開始剤、重合反応遅延剤を含んでいてもよく、多層膜であってもよい。
【００２９】
また、従来のパール状スペーサ等を使用してセルを作成した後、これらの光硬化性モノマーを液晶と混合させたものや、液晶性側鎖を持つプレポリマーをセルに注入し、同様にマスクを介して紫外光を照射し相分離させることによってスペーサ部を形成してもよい。このとき適当な電圧を印加しながら硬化させると、屈折率異方性を所望の方向にしやすい場合がある。また、屈折率異方性などの光学異方性をもともと持つプラスティック基板表面を、プレス加工などの加圧変形することによってスペーサ構造を形成する方法もある。この場合、セルを構成する２枚の基板は異方性の主軸を直交させることにより、位相補償を行うことが望ましい。対向基板２１ｂは厚さ０．１ｍｍのＰＥＳであり、その上にはスパッタ、フォトリソグラフィ、エッチングの工程により厚さ１３０ｎｍのＩＴＯの対向電極２３ｂを端部を除く全面に有している。ＩＴＯ電極層２３ｂの上に、金属補助電極配線を形成してもよい。ＩＴＯ電極２３ｂの上には、全面にわたって７０ｎｍの厚さにＳｉＯ_２膜２４ｂをスパッタ成膜した。各基板のＳｉＯ_２層２４ａ，２４ｂの上に、それぞれ液晶配向膜として低プレチルト性のポリイミド膜２５ａ，２５ｂを３０ｎｍの厚さに、オフセット印刷および１５０℃程度の温度における焼成によって成膜した。液晶配向膜としては、耐熱性のあるガラス基板の場合には、他にポリビニルアルコール、ポリアミドイミドなどを使用してもよい。各基板の配向膜は、セル長手方向に、液晶注入方向と逆向きにラビング処理した。ただし、ラビング方向と液晶のスメクティック層法線のずれを考慮し、両基板のラビング軸は、約１０度ずらした。ラビング処理方向は、セル長手方向から２２．５度ずらした角度として、偏光板の吸光軸をセル長手方向に垂直・平行となるように配置した。
【００３０】
一方の基板に約２．０μｍ径の透明あるいは黒色の球状あるいは円柱状のスペーサ２６を散布してもよい。球状スペーサの材質はシリカ、樹脂コートシリカ、硬質プラスティックなどであってもよく、接着性を有するものであってもよい。また、接着性のスペーサと非接着性のスペーサを混合して散布してもよい。対向基板に貼り合わせのためのエポキシ接着剤（シール剤）を周辺部に塗布し、加熱・加圧下で固着されセルが形成された。液晶材料として、チルト角２２．５度（コーン角４５度）反強誘電性液晶を使用し、真空注入により液晶層２７を形成した。
【００３１】
カラーシャッタ用途における発色手段として、液晶層には二色性色素が混入されていてもよい。また、液晶層形成方法は吸引注入や印刷、塗布など他の方法によってもよい。ガラス基板２２ａ，２２ｂの外側には、それぞれ偏光フィルム２１ａ，２１ｂを貼付した。偏光フィルムの偏光軸は、１５，１６で示す方向とした。また、偏光フィルムはモノクロシャッタとして使用する場合は、無彩色（ニュートラル）偏光フィルム、カラーシャッタとして使用する場合は、有彩色（カラー）偏光フィルムを使用する。色範囲特性や視野角特性を改善するために、偏光フィルムに加えて位相差フィルムを使用してもよい。駆動系は、最大印加電圧±２０Ｖのものを用い、各ストライプ電極１３の両端の端子に、振幅３０Ｖの矩形波の電圧を印加した。対向電極１４は接地し一定電位とした。この結果、優れた表示性能を得るために十分な約０．３ｍｓのスイッチング速度および高透過率が得られた。
【００３２】
比較のために、スペーサ部の屈折率異方性を制御しない以外は本実施の形態と同様の構成の液晶セルを作成して液晶シャッタ装置を構成した。この液晶シャッタ装置においては、スペーサ部の光学異方性（屈折率異方性）の不均一性による光漏れのムラが生じて、透過率が本実施の形態に比べて約１０％低く、暗い表示となり、表示品位は全体的に低下した。
【００３３】
（第２の実施の形態）
次に本発明による液晶表示素子の第２の実施の形態を図７乃至図１９を参照して説明する。
【００３４】
この第２の実施の形態の液晶表示素子は図７に示すように、２個の液晶セル２ａ，２ｂと、カラー偏光フィルム２８ａ，２８ｂと、ニュートラル偏光フィルム２８ｃとを備えており、液晶カラーシャッタ装置として用いられるものである。各液晶セル２ｉ（ｉ＝ａ，ｂ）、壁状のスペーサ部２６ｉ（ｉ＝ａ，ｂ）以外は第１の実施の形態の液晶セル２とほぼ同一の構成となっている。壁状のスペーサ２６ｉ（ｉ＝ａ，ｂ）は、一般的なカラーフィルタの製法と同様に、着色したベースポリマのフォトリソグラフィーによって、グリーンの波長域を吸収する色素材料を含有させて形成した。グリーンの波長域の透過率は数％以下、他の波長域は約８０％以上とした。壁状のスペーサ部２６ａ，２６ｂの方向は、液晶セル２ａ，２ｂ長辺に対し２２．５度とした。液晶セル２ａ，２ｂと、カラー偏光フィルム２８ａ，２８ｂ、ニュートラル偏光フィルム２８ｃを図７のように組み合わせ、カラーシャッタを形成した。２つの液晶セル２ａ，２ｂのスペーサ部２６ａ，２６ｂは、正面からみると図８に示すように４５度方向に交差しており、断面では図９（ａ）に示すように互いに重なる部分と図９（ｂ）に示すように重ならない部分があるが、重なる部分の面積は小さく表示特性上は無視できる。
【００３５】
この第２の実施の形態においては、カラー偏光フィルム２８ａ，２８ｂの吸収軸、吸収色は、下記の表１
【表１】

に示すように構成した。すなわち、偏光フィルム２８ａは垂直方向でグリーンの光を透過し、水平方向でマゼンタ色の光を透過するように２枚の偏光フィルムを貼り合せて構成した。また偏光フィルム２８ｂは垂直方向でシアン色の光を透過し、水平方向でレッドの光を透過するように２枚の偏光フィルムを貼り合わせて構成した。
【００３６】
このように構成された本実施の形態の液晶表示素子の３色光（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の透過状態を図１０に示す。図１０（ａ）は液晶セル２ａ（以下、ＬＣ１ともいう）および液晶セル２ｂ（以下、ＬＣ２ともいう）がともにＯＦＦの状態の場合を示し、図１０（ｂ）はＬＣ１がＯＮ状態でＬＣ２がＯＦＦ状態の場合を示し、図１０（ｃ）はＬＣ１がＯＦＦ状態で、ＬＣ２がＯＮ状態の場合を示す。なお、ＬＣ１およびＬＣ２は各々２分の１波長板として機能する液晶セルであって、ＯＮ状態で遅相軸が偏光フィルムの吸収軸に対して４５度方向となり、入射された直線偏光が９０度回転する。また図１０において、実線の矢印は液晶部分からの主要な透過光を示し、破線の矢印は液晶セルのスペーサ部を通った透過光を示している。また図１０において白丸は透過を示し、黒丸は吸収を示す。
【００３７】
図１０から分かるように、本実施の形態のように液晶セル２ａ，２ｂのスペーサ部２６ａ，２６ｂをグリーン光を吸収するように構成することにより、不要な色の光抜けは無くなり、必要な色の一部を、スペーサ部を透過させることができる。これにより良好な表示性能を得ることができる。
【００３８】
これに対して、液晶セル２ａ，２ｂのスペーサ部を、ほぼ無色透明として構成する以外は、本実施の形態と同様に構成した場合の３色光（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の透過状態を図１１に示す。
【００３９】
この場合は、図１１から分かるように、グリーンを表示する場合は良いが（図１１（ａ）参照）、ブルーやレッドを表示する場合はグリーンの光が漏れてきて、色純度が低下し、良好な表示性能を得ることができない。
【００４０】
また、この場合、色度座標表示によるレッド、グリーン、ブルーの３点からなる三角形による比較では色再現域は第２の実施の形態の場合の８０％であり、低下した。なおこの場合にスペーサ部に黒色の材料を使用する、あるいは遮光層を設ける遮光構造とすると、スペーサ部からの光漏れが無いために、色純度は十分であるが第２の実施の形態に比べて透過率が約１０％低下した。
【００４１】
（第３の実施の形態）
次に本発明の第３の実施の形態を図１２を参照して説明する。この第３の実施の形態の液晶表示素子は、第２の実施の形態とほぼ同様の構成となっており、液晶セル２ａ，２ｂおよび偏光フィルム２８ａ，２８ｂ，２８ｃの吸収軸、吸収光は下記の表２
【表２】

に示すように構成されている。すなわち、液晶セル２ａのスペーサ部２６ａはブルーの光を吸収し、液晶セル２ｂのスペーサ部はレッドの光を吸収する。また偏光フィルム２８ａは、垂直方向でグリーンの光を透過し、水平方向でマゼンタの光を透過し、偏光フィルム２８ｂは垂直方向でレッドの光を透過し、水平方向でシアンの光を透過するように構成されている。
【００４２】
この第３の実施の形態の３色光（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の透過状態を図１２に示す。この図１２から分かるように、不要な光抜けを防止することが可能となり、これにより良好な表示性能を得ることができる。
【００４３】
これに対して、液晶セルのスペーサ部を、ほぼ無色透明として構成する以外は本実施の形態と同様に構成した場合の３色光（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の透過状態を図１３に示す。
【００４４】
この場合は、図１３から分かるように、ブルーやレッドを表示する場合は良いが（図１３（ｂ），（ｃ）参照）、グリーンを表示する場合はレッドやブルーの光が漏れてきて色純度が低下し、良好な表示性能を得ることができない（図１３（ａ）参照）。
【００４５】
（第４の実施の形態）
次に本発明の第４の実施の形態を図１４を参照して説明する。この第４の実施の形態の液晶表示素子は、第２の実施の形態とほぼ同様の構成となっており、液晶セル２ａ，２ｂおよび偏光フィルム２８ａ，２８ｂ，２８ｃの吸収軸、吸収色は下記の表３
【表３】

に示すように構成されている。すなわち、液晶セル２ａのスペーサ部２６ａはグリーンの光を吸収し、液晶セル２ｂのスペーサ部２６ｂはブルーの光を吸収する。そして偏光フィルム２８ａは垂直方向でイエローの光を透過し、水平方向でブルーの光を透過し、偏光フィルム２８ｂは垂直方向でシアンの光を透過し、水平方向でレッドの光を透過するように構成されている。
【００４６】
この第４の実施の形態の３色光（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の透過状態を図１４に示す。この図１４から分かるように、不要な光抜けを防止することが可能となり、これにより良好な表示性能を得ることができる。
【００４７】
これに対して、液晶セルのスペーサ部をほぼ無色透明として構成する以外は本実施の形態と同様に構成した場合の３色光（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の透過状態を図１５に示す。
【００４８】
この場合は図１５から分かるように、グリーンの光を表示する場合は良いが（図１５（ａ）参照）、ブルーやレッドを表示する場合はグリーンやブルーの光が漏れてきて色純度が低下し、良好な表示性能を得ることができない（図１５（ｂ），（ｃ）参照）。
【００４９】
（第５の実施の形態）
次に本発明の第５の実施の形態を図１６を参照して説明する。この第５の実施の形態の液晶表示素子は、第２の実施の形態とほぼ同様の構成となっており、液晶セル２ａ，２ｂおよび偏光フィルム２８ａ，２８ｂ，２８ｃの吸収軸、吸収色は下記の表４
【表４】

に示すように構成されている。すなわち、液晶セル２ａのスペーサ部２６ａはグリーンの光を吸収し、液晶セル２ｂのスペーサ部２６ｂはレッドの光を吸収する。そして偏光フィルム２８ａは垂直方向でブルーの光を透過し、水平方向でイエローの色を透過し、偏光フィルム２８ｂは垂直方向でレッドの光を透過し、水平方向でシアンの光を透過するように構成されている。
【００５０】
この第５の実施の形態の３色光（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の透過状態を図１６に示す。この図１６から分かるように、不要な光抜けを防止することが可能となり、良好な表示性能を得ることができる。
【００５１】
これに対して液晶セル２ａ，２ｂのスペーサ部をほぼ無色透明として構成する以外は、本実施の形態と同様に構成した場合の３色光（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の透過状態を図１７に示す。
【００５２】
この場合は、図１７から分かるように、レッドやグリーンを表示するとき（図１７（ｂ），（ｃ）参照）は良いが、ブルーを表示するときにレッドやグリーンの光が漏れてきて、色純度が低下し、良好な表示性能を得ることができない（図１７（ａ）参照）。
【００５３】
（第６の実施の形態）
次に本発明の第６の実施の形態を図１８を参照して説明する。この第６の実施の形態の液晶表示素子は、第２の実施の形態とほぼ同様の構成となっており、液晶セル２ａ，２ｂおよび偏光フィルム２８ａ，２８ｂ，２８ｃの吸収軸、吸収光は下記の表５
【表５】

に示すように構成されている。すなわち、液晶セル２ａ，２ｂのスペーサ部２６ａ，２６ｂはグリーンの光を吸収するように構成されている。そして、偏光フィルム２８ａは垂直方向でレッドの光を透過し、水平方向は全色の光を透過し、偏光フィルム２８ｂは垂直方向で全色の光を透過し、水平方向でグリーンの光を透過するように構成されている。また偏光フィルム２８ｃは垂直方向でブルーの光を透過し、水平方向で全色の光を透過する構成となっている。
【００５４】
この第６の実施の形態の３色光（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の透過状態を図１８に示す。この図１８から分かるように不要な光抜けを防止することが可能となり、良好な表示性能を得ることができる。
【００５５】
これに対して液晶セル２ａ，２ｂのスペーサ部をほぼ無色透明として構成する以外は、本実施の形態と同様に構成した場合の３色光（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の透過状態を図１９に示す。
【００５６】
この場合は、図１９から分かるように、グリーンを表示するときは良いが（図１９（ａ）参照）、ブルーとレッドを表示するときにグリーンの色が漏れてきて、色純度が低下し、良好な表示性能を得ることができない。
【００５７】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、良好な表示性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による液晶表示素子の第１の実施の形態の構成を示す図。
【図２】本発明による液晶表示素子の構成を示す断面図。
【図３】本発明による液晶表示素子にかかるスペーサ部の配置を示す図。
【図４】本発明による液晶表示素子にかかるスペーサ部の配置を示す図。
【図５】本発明による液晶表示素子の液晶配列状態の概略を示す図。
【図６】本発明による液晶表示素子の構成を示す平面図。
【図７】本発明による液晶表示素子の第２の実施の形態の構成を示す図。
【図８】第２の実施の形態の２つの液晶セルのスペーサ部の位置関係を示す図。
【図９】第２の実施の形態の構成を示す断面図。
【図１０】第２の実施の形態の液晶表示素子の３色の光の透過状態を示す図。
【図１１】第２の実施の形態において、スペーサ部をほぼ無色透明として構成した場合の３色の光の透過状態を示す図。
【図１２】第３の実施の形態の液晶表示素子の３色の透過状態を示す図。
【図１３】第３の実施の形態において、スペーサ部をほぼ無色透明として構成した場合の３色の光の透過状態を示す図。
【図１４】第４の実施の形態の液晶表示素子の３色の光の透過状態を示す図。
【図１５】第４の実施の形態において、スペーサ部をほぼ無色透明として構成した場合の３色の光透過状態を示す図。
【図１６】第５の実施の形態の液晶表示素子の３色の光の透過状態を示す図。
【図１７】第５の実施の形態において、スペーサ部をほぼ無色透明として構成した場合の３色の光の透過状態を示す図。
【図１８】第６の実施の形態の液晶表示素子の３色の光の透過状態を示す図。
【図１９】第６の実施の形態において、スペーサ部をほぼ無色透明として構成した場合の３色の光の透過状態を示す図。
【符号の説明】
１液晶表示素子
２，２ａ，２ｂ液晶セル
３ａ，３ｂ偏光板（偏光フィルム）
４液晶のスメクティック層
５液晶分子
６，６ａ，６ｂスペーサ部の屈折率異方性の主軸の方向
１５表側の偏光板の偏光軸
１６裏側の偏光板の偏光軸
１７負電圧印加オン時の液晶層の光軸方向
１８スメクティック層の法線方向
２１ａ表側基板
２２ｂ対向基板
２２ａ，２ｂ基板
２３ａ，２３ｂＩＴＯ電極
２４ａ，２４ｂ無機絶縁膜
２５ａ，２５ｂ配向膜
２６ａ，２６ｂスペーサ部
２７液晶層
２８ａ，２８ｂ，２８ｃ偏光フィルム

Claims

第１の絶縁基板およびこの第１の絶縁基板上に形成された電極を有する第１の表側基板と、第２の絶縁基板およびこの第２の絶縁基板上に形成された第１の対向電極を有し、前記第１の対向電極が前記第１の表側基板の電極に対向するように配置される第１の対向基板と、前記第１の表側基板および前記第１の対向基板のうちの一方の基板上に形成されて前記第１の表側基板と前記第１の対向基板とを所定の間隔に保持する第１のスペーサ部と、前記第１の表側基板と前記第１の対向基板との間に挟持される第１の液晶層と、を備えた第１の液晶パネルと、
第３の絶縁基板およびこの第３の絶縁基板上に形成された電極を有する第２の表側基板と、第４の絶縁基板およびこの第４の絶縁基板上に形成された第２の対向電極を有し、前記第２の対向電極が前記第２の表側基板の電極に対向するように配置される第２の対向基板と、前記第２の表側基板および前記第２の対向基板のうちの一方の基板上に形成されて前記第２の表側基板と前記第２の対向基板とを所定の間隔に保持する第２のスペーサ部と、前記第２の表側基板と前記第２の対向基板との間に挟持される第２の液晶層と、を備えた第２の液晶パネルと、
前記第１液晶パネルと、前記第２の液晶パネルとの間に設けられた波長選択性を有する第１の偏光フィルムと、
前記第１液晶パネルの前記第１の偏光フィルムと反対側に設けられ波長選択性を有する第２の偏光フィルムと、
前記第２液晶パネルの前記第１の偏光フィルムと反対側に設けられ波長選択性を有する第３の偏光フィルムと、
を備え、
前記第１偏光フィルムは垂直偏光方向で赤色の光を透過し、水平偏光方向で緑、青色の光を透過し、
前記第２の偏光フィルムは垂直偏光方向で緑色の光を透過し、水平偏光方向で赤と青色の光を透過し、
前記第３の偏光フィルムは垂直偏光方向で赤、緑、青色の光を透過し、水平偏光方向で赤、緑、青色の光を吸収し、
前記第１のスペーサ部は青色の光を吸収し、前記第２のスペーサ部は赤色の光を吸収し、
前記第１および第２の液晶パネルはそれぞれ２分の１波長板として機能するとともにＯＮ状態で遅相軸がそれぞれ前記第２および第１の偏光フィルムの吸収軸に対して４５度方向となり、入射された直線偏光が９０度回転することを特徴とする液晶表示素子。
第１の絶縁基板およびこの第１の絶縁基板上に形成された電極を有する第１の表側基板と、第２の絶縁基板およびこの第２の絶縁基板上に形成された第１の対向電極を有し、前記第１の対向電極が前記第１の表側基板の電極に対向するように配置される第１の対向基板と、前記第１の表側基板および前記第１の対向基板のうちの一方の基板上に形成されて前記第１の表側基板と前記第１の対向基板とを所定の間隔に保持する第１のスペーサ部と、前記第１の表側基板と前記第１の対向基板との間に挟持される第１の液晶層と、を備えた第１の液晶パネルと、
第３の絶縁基板およびこの第３の絶縁基板上に形成された電極を有する第２の表側基板と、第４の絶縁基板およびこの第４の絶縁基板上に形成された第２の対向電極を有し、前記第２の対向電極が前記第２の表側基板の電極に対向するように配置される第２の対向基板と、前記第２の表側基板および前記第２の対向基板のうちの一方の基板上に形成されて前記第２の表側基板と前記第２の対向基板とを所定の間隔に保持する第２のスペーサ部と、前記第２の表側基板と前記第２の対向基板との間に挟持される第２の液晶層と、を備えた第２の液晶パネルと、
前記第１液晶パネルと、前記第２の液晶パネルとの間に設けられた波長選択性を有する第１の偏光フィルムと、
前記第１液晶パネルの前記第１の偏光フィルムと反対側に設けられ波長選択性を有する第２の偏光フィルムと、
前記第２液晶パネルの前記第１の偏光フィルムと反対側に設けられ波長選択性を有する第３の偏光フィルムと、
を備え、
前記第１偏光フィルムは垂直偏光方向で緑、青色の光を透過し、水平偏光方向で赤色の光を透過し、
前記第２の偏光フィルムは垂直偏光方向で赤、緑色の光を透過し、水平偏光方向で青色の光を透過し、
前記第３の偏光フィルムは垂直偏光方向で赤、緑、青色の光を透過し、水平偏光方向で赤、緑、青色の光を吸収し、
前記第１のスペーサ部は緑色の光を吸収し、前記第２のスペーサ部は青色の光を吸収し、
前記第１および第２の液晶パネルはそれぞれ２分の１波長板として機能するとともにＯＮ状態で遅相軸がそれぞれ前記第２および第１の偏光フィルムの吸収軸に対して４５度方向となり、入射された直線偏光が９０度回転することを特徴とする液晶表示素子。
第１の絶縁基板およびこの第１の絶縁基板上に形成された電極を有する第１の表側基板と、第２の絶縁基板およびこの第２の絶縁基板上に形成された第１の対向電極を有し、前記第１の対向電極が前記第１の表側基板の電極に対向するように配置される第１の対向基板と、前記第１の表側基板および前記第１の対向基板のうちの一方の基板上に形成されて前記第１の表側基板と前記第１の対向基板とを所定の間隔に保持する第１のスペーサ部と、前記第１の表側基板と前記第１の対向基板との間に挟持される第１の液晶層と、を備えた第１の液晶パネルと、
第３の絶縁基板およびこの第３の絶縁基板上に形成された電極を有する第２の表側基板と、第４の絶縁基板およびこの第４の絶縁基板上に形成された第２の対向電極を有し、前記第２の対向電極が前記第２の表側基板の電極に対向するように配置される第２の対向基板と、前記第２の表側基板および前記第２の対向基板のうちの一方の基板上に形成されて前記第２の表側基板と前記第２の対向基板とを所定の間隔に保持する第２のスペーサ部と、前記第２の表側基板と前記第２の対向基板との間に挟持される第２の液晶層と、を備えた第２の液晶パネルと、
前記第１液晶パネルと、前記第２の液晶パネルとの間に設けられた波長選択性を有する第１の偏光フィルムと、
前記第１液晶パネルの前記第１の偏光フィルムと反対側に設けられ波長選択性を有する第２の偏光フィルムと、
前記第２液晶パネルの前記第１の偏光フィルムと反対側に設けられ波長選択性を有する第３の偏光フィルムと、
を備え、
前記第１偏光フィルムは垂直偏光方向で赤色の光を透過し、水平偏光方向で緑と青色の光を透過し、
前記第２の偏光フィルムは垂直偏光方向で青色の光を透過し、水平偏光方向で赤と緑色の光を透過し、
前記第３の偏光フィルムは垂直偏光方向で赤、緑、青色の光を透過し、水平偏光方向で赤、緑、青色の光を吸収し、
前記第１のスペーサ部は緑色の光を吸収し、前記第２のスペーサ部は赤色の光を吸収し、
前記第１および第２の液晶パネルはそれぞれ２分の１波長板として機能するとともにＯＮ状態で遅相軸がそれぞれ前記第２および第１の偏光フィルムの吸収軸に対して４５度方向となり、入射された直線偏光が９０度回転することを特徴とする液晶表示素子。