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JP2924055B2 - 反射型液晶表示素子 - Google Patents

反射型液晶表示素子

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Publication number
JP2924055B2
JP2924055B2 JP2074149A JP7414990A JP2924055B2 JP 2924055 B2 JP2924055 B2 JP 2924055B2 JP 2074149 A JP2074149 A JP 2074149A JP 7414990 A JP7414990 A JP 7414990A JP 2924055 B2 JP2924055 B2 JP 2924055B2
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JP
Japan
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liquid crystal
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twist angle
cell
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JP2074149A
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治 奥村
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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Priority to CN90109958A priority patent/CN1053302A/zh
Priority to US07/624,156 priority patent/US5139340A/en
Priority to EP90313291A priority patent/EP0431952B1/en
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Priority to HK98106295A priority patent/HK1007194A1/xx
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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は反射型の液晶表示素子に関する。
［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。
第27図に、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。
［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。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。
第28図に、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。但しセル条
件は、ツイスト角が255度、Δｎ×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。
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。
［課題を解決するための手段］ 本発明の反射型液晶表示素子は、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、他方の前記基板に形成された反
射手段とを備えた反射型液晶表示素子において、前記液
晶層は前記液晶層への入射光を前記液晶層内で楕円偏光
状態に変換し、その後ほぼ直線偏光状態に変換して前記
反射手段側に射出することを特徴とする。また、前記他
方の基板の前記液晶層側に反射手段が形成されてなるこ
とを特徴とする。また、前記他方の基板の前記液晶層と
は異なる側に反射手段が形成されてなることを特徴とす
る。
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。
［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。
さらに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。
第４図に基づいて詳しく説明する。第４図（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、第４図
（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。
この現象は次のように説明できる。第５図（ａ）に示
した本発明の反射型液晶モードは、第５図（ｂ）の透過
型液晶モードと光学的に等価である。この第５図（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。
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。第５図（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。
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、この光学特性に変化が無い事実から、容
易に確かめられる。
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。
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、第８図のハッチングで示した領域である。一方第
12図は、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Δｎ×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
なる角度θである。また51、52、53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、90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。
さて、第12図より、60度ツイストの場合には、Δｎ×
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。
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。
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、第６
図にまとめた。
第７図は、第６図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、CIE1976L＊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。
第７図より、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。
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、250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。
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、Δ
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第６図と、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
示した第９図〜第23図をその根拠としている。なお第９
図〜第23図においては、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。
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、第12図において、△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。
［実施例］ （実施例１） 第１図は、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（Δｎ＝0.087
1）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Δｎ×ｄは0.46μｍであ
る。
第３図は、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、32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。
第24図は、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。
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。
第12図には、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5
1、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。
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、Δｎ×ｄ＝0.60μｍ
でθ＝16度の時には、C.R.＝1:16、Yoff＝80％である。
また、Δｎ×ｄ＝0.34μｍでθ＝−６度の時には、C.R.
＝1:10、Yoff＝71％である。また、Δｎ×ｄ＝0.48μｍ
でθ＝−６度の時には、C.R.＝1:6、Yoff＝84％であ
る。
逆にカーブの外側では、良好な表示ができない。例え
ば、Δｎ×ｄ＝0.28μｍでθ＝−12度の時には、C.R.＝
1:3、Yoff＝62％である。また、Δｎ×ｄ＝0.72μｍで
θ＝４度の時には、C.R.＝1:2、Yoff＝76％である。ま
た、Δｎ×ｄ＝0.40μｍでθ＝30度の時には、C.R.＝1:
0.4、Yoff＝24％である。
従って、ツイスト角60度の場合には、少なくともΔｎ
×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。
（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、第１図の液晶セル１には、メルク社製のZLI
−4436（Δｎ＝0.1100）を用いた。セルギャップは5.4
μｍであり、リターデーションΔｎ×ｄは0.59μｍであ
る。また、第３図において、角度31（θ）を60度、ツイ
スト角32を左200度に設定した。
第25図は、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。
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、マルチブ
レックス駆動に適している。
第17図には、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。
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、Δｎ×ｄ＝0.
66μｍでθ＝64度の時には、C.R.＝1:11、Yoff＝75％で
ある。また、Δｎ×ｄ＝0.58μｍでθ＝52度の時には、
C.R.＝1:8、Yoff＝77％である。
逆にカーブの外側では、良好な表示ができない。例え
ば、Δｎ×ｄ＝0.70μｍでθ＝46度の時には、C.R.＝1:
2、Yoff＝62％である。また、Δｎ×ｄ＝0.5μｍでθ＝
90度の時には、C.R.＝1:0.3、Yoff＝19％である。
従って、ツイスト角200度の場合には、少なくともΔ
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。
（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、第１図の液晶セル１には、メルク社製のZLI
−4427（Δｎ＝0.1127）を用いた。セルギャップは6.6
μｍであり、リターデーションΔｎ×ｄは0.74μｍであ
る。ここで、配向膜は日産化学工業社製のポリイミド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、第３図に
おいて、角度31（θ）を14度、ツイスト角32を左255度
に設定した。
第26図は、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。
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。
第20図には、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。
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、Δｎ×ｄ＝0.
70μｍでθ＝５度の時には、C.R.＝1:11、Yoff＝78％で
ある。また、Δｎ×ｄ＝0.90μｍでθ＝28度の時には、
C.R.＝1:9、Yoff＝71％である。
逆にカーブの外側では、良好な表示ができない。例え
ば、Δｎ×ｄ＝0.50μｍでθ＝55度の時には、C.R.＝1:
1、Yoff＝81％である。また、Δｎ×ｄ＝1.1μｍでθ＝
30度の時には、C.R.＝1:3、Yoff＝63％である。
従って、ツイスト角255度の場合には、少なくともΔ
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。
（実施例４） 第２図は、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（Δｎ＝0.0871）を用
いて平均のΔｎ×ｄを0.46μｍとし、ツイスト角を60
度、角度θを４度にした。
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。
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。
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、Δｎ×ｄ値の0.04
μｍ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、第12図より明らかで
ある。
（実施例５） 実施例１において、ツイスト角を０度、Δｎ×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。
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。
第９図には、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Δｎ×ｄ値が0.22μｍ以上0.32μ
ｍ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。
（実施例６） 実施例１において、ツイスト角を30度、Δｎ×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。
第10図には、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Δｎ×ｄ値が0.22μｍ以上0.39μ
ｍ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。
（実施例７） 実施例１において、ツイスト角を45度、Δｎ×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。
第11図には、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Δｎ×ｄ値が0.25μｍ以上0.50μ
ｍ以下に、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。
（実施例８） 実施例１において、ツイスト角を70度、Δｎ×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。
第13図には、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Δｎ×ｄ値が0.36μｍ以上0.61μ
ｍ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。
（実施例９） 実施例２において、ツイスト角を170度、Δｎ×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。
第14図には、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Δｎ×ｄ値が0.60μｍ以上0.82
μｍ以下に、角度θが37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。
（実施例10） 実施例２において、ツイスト角を175度、Δｎ×ｄを
0.70μｍ、角度θを48度にした以外は、実施例２と同様
にした。この時C.R.＝1:16、Yoff＝71％であった。
第15図には、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Δｎ×ｄ値が0.58μｍ以上0.81
μｍ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。
（実施例11） 実施例２において、ツイスト角を180度、Δｎ×ｄを
0.68μｍ、角度θを50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。
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。
第16図には、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Δｎ×ｄ値が0.55μｍ以上0.79
μｍ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。
（実施例12） 実施例２において、ツイスト角を190度、Δｎ×ｄを
0.62μｍ、角度θを54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。
（実施例13） 実施例２において、ツイスト角を210度、Δｎ×ｄを
0.58μｍ、角度θを66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。
第18図には、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Δｎ×ｄ値が0.46μｍ以上0.71
μｍ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。
（実施例14） 実施例２において、ツイスト角を225度、Δｎ×ｄを
0.56μｍ、角度θを76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。
（実施例15） 実施例３において、ツイスト角を240度、Δｎ×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。
（実施例16） 実施例３において、ツイスト角を250度、Δｎ×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。その時C.R.＝1:27、Yoff＝74％であった。
第19図には、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Δｎ×ｄ値が0.51μｍ以上1.05
μｍ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。
（実施例17） 実施例３において、ツイスト角を260度、Δｎ×ｄを
0.74μｍ、角度θを16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。
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。
第21図には、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Δｎ×ｄ値が0.55μｍ以上0.96
μｍ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。
（実施例18） 実施例３において、ツイスト角を265度、Δｎ×ｄを
0.74μｍ、角度θを18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。
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。
第22図には、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Δｎ×ｄ値が0.57μｍ以上0.90
μｍ以下に、角度θが４度以上30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。
（実施例19） 実施例３において、ツイスト角を270度、Δｎ×ｄを
0.70μｍ、角度θを18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。
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。
第23図には、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Δｎ×ｄ値が0.64μｍ以上0.81
μｍ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。
（比較例１） 実施例１において、ツイスト角を75度、Δｎ×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。
（比較例２） 実施例２において、ツイスト角を165度、Δｎ×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。
（比較例３） 実施例３において、ツイスト角を285度、Δｎ×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。
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。
［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】
第１図は、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。 第２図は、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。 第３図は、本発明の液晶表示素子の各軸の関係を示す図
である。 第４図は、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。 第５図は、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。 第６図は、コントラスト比が最大になるセル条件を示す
図である。 第７図は、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。 第８図は、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。 第９図は、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す図である。 第10図は、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す図である。 第11図は、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す図である。 第12図は、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。 第13図は、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す図である。 第14図は、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す図であ
る。 第15図は、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す図であ
る。 第16図は、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す図であ
る。 第17図は、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。 第18図は、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す図であ
る。 第19図は、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す図であ
る。 第20図は、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。 第21図は、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す図であ
る。 第22図は、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す図であ
る。 第23図は、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す図であ
る。 第24図は、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。 第25図は、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。 第26図は、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。 第27図は、従来の液晶表示素子の断面図である。 第28図は、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。 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 (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】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、他方の前記基板に形成された反射手段とを備えた反
    射型液晶表示素子において、 前記液晶層は前記液晶層への入射光を前記液晶層内で楕
    円偏光状態に変換し、その後ほぼ直線偏光状態に変換し
    て前記反射手段側に射出することを特徴とする反射型液
    晶表示素子。
  2. 【請求項２】前記他方の基板の前記液晶層側に反射手段
    が形成されてなることを特徴とする請求項１記載の反射
    型液晶表示素子。
  3. 【請求項３】前記他方の基板の前記液晶層とは異なる側
    に反射手段が形成されてなることを特徴とする請求項１
    記載の反射型液晶表示素子。
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