JP3399463B2 - カラ−液晶表示素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カラ−液晶表示素
子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の着色した表示が得られるカラ−液
晶表示素子は、カラ−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−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−フィルタ−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ることで
各カラ−フィルタごとの光の透過率を変化させカラ−表
示を行っている。

【０００３】また、カラ−フィルタを用いずに液晶セル
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カラ−液晶表示装置
（特開平６−３０８４８１号公報）や、液晶層と位相差
フィルムの複屈折も利用するカラ−液晶表示装置（特開
平６−１７５１２５号公報、特開平６−３０１００６号
公報）が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】カラ−フィルタを用い
たカラ−液晶表示パネルは、カラ−フィルタによる特定
波長の光の吸収により着色光を得るものであるため、原
理的に光の透過率やが低くなり、そのために表示が暗く
なってしまう。

【０００５】また、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カラ−液晶表示装置（特開平６−３
０８４８１号公報）では、白に色づきが生じ、また、無
彩色の黒表示が難しく、表示できる色数が少なく色純度
も低い。

【０００６】また、液晶層と位相差フィルムの複屈折を
用いたカラ−液晶表示装置（特開平６−１７５１２５号
公報、特開平６−３０１００６号公報）では、無彩色に
近い白黒表示が難しい。

【０００７】このカラ−液晶表示素子では、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、きれいな赤表示ができることが要求されている。

【０００８】本発明は、カラ−フィルタを用いることな
くカラ−表示ができて、明るい白、無彩色で高コントラ
スト表示できる白黒、および、きれいな赤表示を実現で
きるカラ−液晶表示素子を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を課題を解決す
るために本発明のカラ−液晶表示素子は、カラーフィル
タを有せず、デューティー駆動されるストライプ状の透
明電極を有する単純マトリクスのカラー液晶素子におい
て、内側に透明電極が形成された一対の透明基板間にネ
マティック液晶を封入した液晶セルと、液晶セルの一方
に配置された２枚のポリカ−ボネイトの高分子フィルム
と、上記液晶セルと高分子フィルムを挟んで両側に配置
された一対の偏光フィルムとからなり、上記ネマティッ
ク液晶のツイスト角度を２２０°から２６０°とし、上
記ネマティック液晶の複屈折Δｎ_LCと液晶層厚ｄ_LCとの
積Δｎ_LC・ｄ_LCを１．２μｍから１．７μｍ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
番号付けたときの各フィルムの面内の異常屈折率をｎ_x
（ｉ）（Ｉ＝１,２）、常屈折率をｎ_y（ｉ）（Ｉ＝１,
２）、フィルム厚をｄ_Film（ｉ）（Ｉ＝１,２）とした
ときのフィルムのレタ−デ−ションＲ_Film（ｉ）＝（ｎ
_x（ｉ）−ｎ_y（ｉ））・ｄ_Film（ｉ）（ｉ＝１,２）を
用いて定義される複屈折差Δ（Ｒ）＝（Ｒ_Film（１）＋
Ｒ_Film（２））−Δｎ_LC・ｄ_LCが、−０．１μｍから−
０．２μｍであり、さらに、上記２枚のポリカ−ボネイ
トの高分子フィルムを配置した側を上と考えて上から見
て、液晶のツイスト方向を正として水平方向を基準とし
て角度を測定し、下側偏光フィルムの吸収軸方向を
φ_P1、下側透明基板上の液晶分子の方向をφ_LC1、上側
透明基板上の液晶分子の方向をφ_LC2、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
をφ_F1、上側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をφ_F2、上側偏光フィ
ルムの吸収軸方向をφ_P2としたときに、φ_LC1−φ_P1が
±４５°±１０°であり、φ_F1−φ_LC2が９０°±１０
°であり、φ_F2−φ_F1が０°±２５°であり、φ_P2−φ
_F2が±４５°±１０°であり、そしてさらに、上記高分
子フィルムの面に垂直な方向の屈折率をｎｚを用いて定
義されるＺ係数Ｑ_z＝（ｎ_x−ｎ_z）／（ｎ_x−ｎ_y）が、
０．１から０．８であり、上記液晶セルへ電圧が印加さ
れ、上記電圧の低いところでのカラー表示が白か ら黒へ
と変化し、上記カラー表示が上記電圧とともに白、黒、
緑、赤と変化することを特徴とする。

【００１０】また、本発明のカラ−液晶表示素子は、ネ
マティック液晶のツイスト角度が２４０°から２６０°
であり、Δｎ_LC・ｄ_LCが１．５μｍから１．７μｍであ
ることを特徴とする。

【００１１】また、本発明は、いずれか一方の偏光フィ
ルムの外側に反射板を設けて反射型タイプとしたことを
特徴とするカラ−液晶表示素子である。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態と比較
例について、図面を用いて説明する。

【００１３】（比較例１）図１は比較例１のカラ−液晶
表示素子の断面図である。１０、１１は偏光フィルム、
１２、１３は透明基板、１４、１５は透明電極、１６は
液晶層、１７は反射板、１８は高分子フィルムを示す。

【００１４】図２は比較例１のカラ−液晶表示素子の光
学構成図である。２１は基準線、２２は下側偏光フィル
ムの吸収軸方向、２３は上側偏光フィルムの吸収軸方
向、２４は下側透明基板上の液晶分子の配向方向、２５
は上側透明基板上の液晶分子の配向方向、２６は高分子
フィルムの遅相軸方向を示す。また、φ_P1は下側偏光フ
ィルムの吸収軸方向２２の、φ_P2は上側偏光フィルムの
吸収軸方向２３の、φ_{LC 1}は下側透明基板上の液晶分子
の配向方向２４の、φ_LC2は上側透明基板上の液晶分子
の配向方向２５の、φ_Fは高分子フィルムの遅相軸方向
２６の、それぞれ液晶のツイスト方向を正として基準線
２１から測った角度を示す。また、Ω_LCは液晶のツイス
ト方向とツイスト角を示す。

【００１５】インジウム・錫・オキサイドでできたスト
ライプ状の透明電極１４、１５を形成した透明基板１
２、１３上に、ポリイミドの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−ヨン布を用
いて回転ラビング法による配向処理を行った。

【００１６】そして、透明基板１２上の周辺部には所定
の径のガラスファイバ−を１．０ｗｔ％混入した熱硬化
性シ−ル樹脂を印刷し、透明基板１３上には所定の径の
樹脂ビ−ズを１５０個／ｍｍの割合で散布し、ストライ
プ状の透明電極１４、１５がマトリクス状になるように
透明基板１２、１３を互いに貼り合わせ、１５０℃でシ
−ル樹脂を硬化した後、Δｎ_LC＝０．２５のトラン系ネ
マティック液晶に所定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。

【００１７】最後に、高分子フィルム１８としてポリカ
−ボネ−トを貼付し、さらに、偏光フィルム１０、１１
としてニュ−トラルグレ−の偏光フィルム（日東電工
（株）製ＮＰＦ−Ｆ１０２５ＤＵ）を貼付し、反射板１
７として拡散タイプのアルミ反射板を貼付した。

【００１８】φ_P1＝１０°、φ_LC1＝−３５°、φ_LC2＝
３５°、Ω_LC＝２５０°、φ_F＝１２５°、φ_P2＝８０
°とし、Δ（Ｒ）＝Ｒ_Film−Δｎ_LC・ｄ_LCを０．０８５
μｍを満たすようにしながら、Δｎ_LC・ｄ_LCを変化させ
て反射モ−ドで光学特性を測定すると、１．２μｍから
２．２μｍの範囲で良好な白黒表示と赤表示が実現でき
た。これは、液晶層の複屈折変化を用いてカラ−表示を
変化させるため、ある程度以上の液晶層の複屈折量によ
って、白から黒、緑、赤といった色変化が色純度良くで
きることによる。

【００１９】また、Δ（Ｒ）を０．０μｍから０．１μ
ｍを満たしていると、白表示と黒表示がともに無彩色で
あり、電圧を印加することで、白、黒、緑、赤と表示色
が変化することが確認できた。これは、Δ（Ｒ）を０．
０μｍから０．１μｍとし、φ_F−φ_LC2を９０°±１０
°にすることで、電圧の低いところで液晶層と高分子フ
ィルムの複屈折を打ち消し合った無彩色の状態で白から
黒へと変化させることができることによる。

【００２０】また、φ_LC1−φ_P1とφ_P2−φ_Fを±４５°
±１０°としているので、複屈折の利用を最大に近いと
ころで用いることができて、色純度と光利用率を高くす
ることができている。

【００２１】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−ティ−比に影響があり、ツイスト角が大きいほ
どデュ−ティ−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１
の実施の形態では、色が電圧とともに白、黒、緑、赤と
変化していくが、ツイスト角を２２０°から２６０°と
することで、デュ−ティ−比１／６４以下で駆動しても
赤表示まで可能であることを確認した。

【００２２】また、Δｎ_LC・ｄ_LCを１．５μｍから２．
０μｍとしてツイスト角を２４０°から２６０°とした
ときには、デュ−ティ−比１／２００以下で駆動できる
ことを確認した。

【００２３】ここで特に、Δｎ_LC・ｄ_LC＝１．９μｍ、
Ｒ_Film＝１．９８５μｍ、φ_P1＝１０°、φ_LC1＝−３
５°、φ_LC2＝３５°、Ω_LC＝２５０°、φ_F＝１２５
°、φ_{P 2}＝８０°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。

【００２４】このとき、Δ（Ｒ）＝Ｒ_Film−Δｎ_LC・ｄ
_LC＝０．０８５μｍ、φ_F−φ_LC2＝９０°、φ_LC1−φ
_P1＝−４５°、φ_P2−φ_F＝−４５°であって上記で確
認した条件を満たしている。

【００２５】１／２４０デュ−ティ−比で白、黒、緑、
赤と変化する色が利用可能であった。色変化の推移を図
３に示す。また、各色表示での反射率とｘｙ色度座標
（ＣＩＥ１９３１）の値を（表１）に示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】これにより、反射型モ−ドでコントラスト
５以上で白黒表示が無彩色、かつ、色純度の高い赤表示
が実現できていることがわかる。

【００２８】なお、同じ設定値で、ポリカ−ボネ−トの
高分子フィルム１８のＺ係数Ｑ_zを０．１から０．８で
変えながら光学特性の視角変化を測定したところ、いず
れも、Ｑ_z＝１．０の通常タイプ（ｎ_y＝ｎ_z）のものに
比べて、コントラスト変化、反射率変化、色彩変化のい
ずれも変化量が少なく良好となることを確認した。

【００２９】なお、以上の比較例においては、高分子フ
ィルムとしてポリカ−ボネ−トを用いたが、ポリアリレ
−トやポリスルフォンを用いても良い。

【００３０】また、以上の比較例では、反射板１７とし
てアルミの拡散反射板を用いた反射型としたが、反射板
としては銀反射板などを使用してもかまわない。また、
反射板１７の代わりにバックライトモジュ−ルを備えた
透過型とすることもできる。

【００３１】（比較例２）図４は比較例２のカラ−液晶
表示素子の断面図である。４０、４１は偏光フィルム、
４２、４３は透明基板、４４、４５は透明電極、４６は
液晶層、４７は反射板、４８、４９は高分子フィルムを
示す。

【００３２】図５は比較例２のカラ−液晶表示素子の光
学構成図である。５１は基準線、５２は下側偏光フィル
ムの吸収軸方向、５３は上側偏光フィルムの吸収軸方
向、５４は下側透明基板上の液晶分子の配向方向、５５
は上側透明基板上の液晶分子の配向方向、５６は液晶セ
ル側の高分子フィルム（１）の遅相軸方向、５７は上側
偏光フィルム側の高分子フィルム（２）の遅相軸方向を
示す。

【００３３】また、φ_P1は下側偏光フィルムの吸収軸方
向５２の、φ_P2は上側偏光フィルムの吸収軸方向５３
の、φ_LC1は下側透明基板上の液晶分子の配向方向５４
の、φ_{L C2}は上側透明基板上の液晶分子の配向方向５５
の、φ_F1は高分子フィルム（１）の遅相軸方向５６の、
φ_F2は高分子フィルム（２）の遅相軸方向５７の、それ
ぞれ液晶のツイスト方向を正として基準線５１から測っ
た角度を示す。また、Ω_LCは液晶のツイスト方向とツイ
スト角を示す。

【００３４】インジウム・錫・オキサイドでできたスト
ライプ状の透明電極４４、４５を形成した透明基板４
２、４３上に、ポリイミドの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−ヨン布を用
いて回転ラビング法による配向処理を行った。

【００３５】そして、透明基板４２上の周辺部には所定
の径のガラスファイバ−を１．０ｗｔ％混入した熱硬化
性シ−ル樹脂を印刷し、透明基板４３上には所定の径の
樹脂ビ−ズを１５０個／ｍｍの割合で散布し、ストライ
プ状の透明電極４４、４５がマトリクス状になるように
透明基板４２、４３を互いに貼り合わせ、１５０℃でシ
−ル樹脂を硬化した後、Δｎ_LC＝０．２５のトラン系ネ
マティック液晶に所定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。

【００３６】最後に、高分子フィルム４８、４９として
ポリカ−ボネ−トを貼付し、さらに、偏光フィルム４
０、４１としてニュ−トラルグレ−の偏光フィルム（日
東電工（株）製ＮＰＦ−Ｆ１０２５ＤＵ）を貼付し、反
射板４７として拡散タイプのアルミ反射板を貼付した。

【００３７】φ_P1＝１０°、φ_LC1＝−３５°、φ_LC2＝
３５°、Ω_LC＝２５０°、φ_F1＝１２４．５°、φ_F2＝
１３６°、φ_P2＝９３°とし、Δ（Ｒ）＝（Ｒ
_Film（１）＋Ｒ_Film（２））−Δｎ_LC・ｄ_LCを０．０８
６μｍを満たすようにしながら、Δｎ _LC・ｄ_LCを変化さ
せて反射モ−ドで光学特性を測定すると、１．２μｍか
ら２．２μｍの範囲で良好な白黒表示と赤表示が実現で
きた。これは、液晶層の複屈折変化を用いてカラ−表示
を変化させるため、ある程度以上の液晶層の複屈折量に
よって、白から黒、緑、赤といった色変化が色純度良く
できることによる。

【００３８】また、Δ（Ｒ）を０．０μｍから０．１μ
ｍを満たしていると、白表示と黒表示がともに無彩色で
あり、電圧を印加することで、白、黒、緑、赤と表示色
が変化することが確認できた。これは、Δ（Ｒ）を０．
０μｍから０．１μｍとし、φ_F1−φ_LC2を９０°±１
０°、φ_F2−φ_F1を０°±２５°にすることで、電圧の
低いところで液晶層と高分子フィルムの複屈折を打ち消
し合った無彩色の状態で白から黒へと変化させることが
できることによる。

【００３９】また、φ_LC1−φ_P1とφ_P2−φ_F2を±４５
°±１０°としているので、複屈折の利用を最大に近い
ところで用いることができて、色純度と光利用率を高く
することができている。

【００４０】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−ティ−比に影響があり、ツイスト角が大きいほ
どデュ−ティ−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。本実施の形態
では、色が電圧とともに白、黒、緑、赤と変化していく
が、ツイスト角を２２０°から２６０°とすることで、
デュ−ティ−比１／６４以下で駆動しても赤表示まで可
能であることを確認した。

【００４１】また、Δｎ_LC・ｄ_LCを１．５μｍから２．
０μｍとしてツイスト角を２４０°から２６０°とした
ときには、デュ−ティ−比１／２００以下で駆動できる
ことを確認した。

【００４２】ここで特に、Δｎ_LC・ｄ_LC＝１．６μｍ、
Ｒ_Film（１）＝０．３９２μｍ、Ｒ _Film（２）＝１．２
９４μｍ、φ_P1＝１０°、φ_LC1＝−３５°、φ_LC2＝３
５°、Ω_LC＝２５０°、φ_F1＝１２4．５°、φ_F1＝１
３６°、φ_P2＝９３°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。

【００４３】このとき、Δ（Ｒ）＝（Ｒ_Film（１）＋Ｒ
_Film（２））−Δｎ_LC・ｄ_LC＝０．０８６μｍ、φ_F1−
φ_LC2＝８９．５°、φ_F2−φ_F1＝１１．５°、φ_LC1−
φ_P1＝−４５°、φ_P2−φ_F2＝−４３°であって上記で
確認した条件を満たしている。

【００４４】１／２４０デュ−ティ−比で白、黒、緑、
赤と変化する色が利用可能であった。色変化の推移を図
６に示す。また、各色表示での反射率とＸＹ色度座標
（ＣＩＥ１９３１）の値を（表２）に示す。

【００４５】

【表２】

【００４６】これにより、反射型モ−ドでコントラスト
５以上で白黒表示が無彩色、かつ、色純度の高い赤表示
が実現できていることがわかる。

【００４７】なお、同じ設定値で、ポリカ−ボネ−トの
高分子フィルム４８、４９のＺ係数Ｑ_zを０．１から
０．８で変えながら光学特性の視角変化を測定したとこ
ろ、いずれも、Ｑ_z＝１．０の通常タイプ（ｎ_y＝ｎ_z）
のものに比べて、コントラスト変化、反射率変化、色彩
変化のいずれも変化量が少なく良好となることを確認し
た。

【００４８】なお、以上の比較例においては、高分子フ
ィルムとしてポリカ−ボネ−トを用いたが、ポリアリレ
−トやポリスルフォンを用いても良い。

【００４９】また、以上の比較例では、反射板４７とし
てアルミの拡散反射板を用いた反射型としたが、反射板
としては銀反射板などを使用してもかまわない。また、
反射板４７の代わりにバックライトモジュ−ルを備えた
透過型とすることもできる。

【００５０】（実施の形態１）実施の形態１のカラ−液
晶表示素子は、作製および構造は比較例２と共通である
ので、比較例２で用いた図４のカラ−液晶表示素子の断
面図および図５のカラ−液晶表示素子の光学構成図を用
いて説明する。

【００５１】φ_P1＝１０°、φ_LC1＝−３５°、φ_LC2＝
３５°、Ω_LC＝２５０°、φ_F1＝１３３．５°、φ_F2＝
１２０．５°、φ_P2＝１７４°とし、Δ（Ｒ）＝（Ｒ
_Film（１）＋Ｒ_Film（２））−Δｎ_LC・ｄ_LCを−０．１
５μｍを満たすようにしながら、Δｎ_LC・ｄ_LCを変化さ
せて反射モ−ドで光学特性を測定すると、１．２μｍか
ら２．２μｍの範囲で良好な白黒表示と赤表示が実現で
きた。これは、液晶層の複屈折変化を用いてカラ−表示
を変化させるため、ある程度以上の液晶層の複屈折量に
よって、白から黒、緑、赤といった色変化が色純度良く
できることによる。

【００５２】また、Δ（Ｒ）を−０．１μｍから−０．
２μｍを満たしていると、白表示と黒表示がともに無彩
色であり、電圧を印加することで、白、黒、緑、赤と表
示色が変化することが確認できた。これは、Δ（Ｒ）を
−０．１μｍから−０．２μｍとし、φ_F1−φ_LC2を９
０°±１０°、φ_F2−φ_F1を０°±２５°にすること
で、電圧の低いところで液晶層と高分子フィルムの複屈
折を打ち消し合った無彩色の状態で白から黒へと変化さ
せることができることによる。

【００５３】また、φ_LC1−φ_P1とφ_P2−φ_F2を±４５
°±１０°としているので、複屈折の利用を最大に近い
ところで用いることができて、色純度と光利用率を高く
することができている。

【００５４】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−ティ−比に影響があり、ツイスト角が大きいほ
どデュ−ティ−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。本実施の形態
では、色が電圧とともに白、黒、緑、赤と変化していく
が、ツイスト角を２２０°から２６０°とすることで、
デュ−ティ−比１／６４以下で駆動しても赤表示まで可
能であることを確認した。

【００５５】また、Δｎ_LC・ｄ_LCを１．５μｍから２．
０μｍとしてツイスト角を２４０°から２６０°とした
ときには、デュ−ティ−比１／２００以下で駆動できる
ことを確認した。

【００５６】ここで特に、Δｎ_LC・ｄ_LC＝１．７μｍ、
Ｒ_Film（１）＝０．７９０μｍ、Ｒ _Film（２）＝０．７
６０μｍ、φ_P1＝１０°、φ_LC1＝−３５°、φ_LC2＝３
５°、Ω_LC＝２５０°、φ_F1＝１３３．５°、φ_F1＝１
２０．５°、φ_P2＝１７４°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。

【００５７】このとき、Δ（Ｒ）＝（Ｒ_Film（１）＋Ｒ
_Film（２））−Δｎ_LC・ｄ_LC＝−０．１５μｍ、φ_F1−
φ_LC2＝９８．５°、φ_F2−φ_F1＝−１３°、φ_LC1−φ
_P1＝−４５°、φ_P2−φ_F2＝５３．５°であって上記で
確認した条件を満たしている。

【００５８】１／２４０デュ−ティ−比で白、黒、緑、
赤と変化する色が利用可能であった。色変化の推移を図
３に示す。また、各色表示での反射率とＸＹ色度座標
（ＣＩＥ１９３１）の値を（表３）に示す。

【００５９】

【表３】

【００６０】これにより、反射型モ−ドでコントラスト
５以上で白黒表示が無彩色、かつ、色純度の高い赤表示
が実現できていることがわかる。

【００６１】なお、同じ設定値で、ポリカ−ボネ−トの
高分子フィルム４８、４９のＺ係数Ｑ_zを０．１から
０．８で変えながら光学特性の視角変化を測定したとこ
ろ、いずれも、Ｑ_z＝１．０の通常タイプ（ｎ_y＝ｎ_z）
のものに比べて、コントラスト変化、反射率変化、色彩
変化のいずれも変化量が少なく良好となることを確認し
た。

【００６２】なお、以上の実施の形態においては、高分
子フィルムとしてポリカ−ボネ−トを用いたが、ポリア
リレ−トやポリスルフォンを用いても良い。

【００６３】また、以上の実施の形態では、反射板４７
としてアルミの拡散反射板を用いた反射型としたが、反
射板としては銀反射板などを使用してもかまわない。ま
た、反射板４７の代わりにバックライトモジュ−ルを備
えた透過型とすることもできる。

【００６４】（比較例３）比較例３ のカラ−液晶表示素子は、作製及び構造は比較
例２及び実施形態１と共通であるので、比較例２及び実
施形態１で用いた図４のカラ−液晶表示素子の断面図及
び図５のカラ−液晶表示素子の光学構成図を用いて説明
する。

【００６５】φ_P1＝１０°、φ_LC1＝−３５°、φ_LC2＝
３５°、Ω_LC＝２５０°、φ_F1＝１３０．５°、φ_F2＝
８２．５°、φ_P2＝１０°とし、Δ（Ｒ）＝（Ｒ
_Film（１）＋Ｒ_Film（２））−Δｎ_LC・ｄ_LCを０．５９
４μｍを満たすようにしながら、Δｎ_LC・ｄ_LCを変化さ
せて反射モ−ドで光学特性を測定すると、１．２μｍか
ら２．２μｍの範囲で良好な白黒表示と赤表示が実現で
きた。これは、液晶層の複屈折変化を用いてカラ−表示
を変化させるため、ある程度以上の液晶層の複屈折量に
よって、白から黒、緑、赤といった色変化が色純度良く
できることによる。

【００６６】また、Δ（Ｒ）を０．５μｍから１．０μ
ｍを満たしていると、白表示と黒表示がともに無彩色で
あり、電圧を印加することで、白、黒、緑、赤と表示色
が変化することが確認できた。これは、Δ（Ｒ）を０．
５μｍから１．０μｍとし、φ_F1−φ_LC2を９０°±１
０°、φ_F2−φ_F1を４５°±２５°にすることで、電圧
の低いところで液晶層と高分子フィルムの複屈折を打ち
消し合った無彩色の状態で白から黒へと変化させること
ができることによる。

【００６７】また、φ_LC1−φ_P1を±４５°±１０°と
しているので、複屈折の利用を最大に近いところで用い
ることができて、色純度と光利用率を高くすることがで
きている。

【００６８】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−ティ−比に影響があり、ツイスト角が大きいほ
どデュ−ティ−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。本実施の形態
では、色が電圧とともに白、黒、緑、赤と変化していく
が、ツイスト角を２２０°から２６０°とすることで、
デュ−ティ−比１／６４以下で駆動しても赤表示まで可
能であることを確認した。

【００６９】また、Δｎ_LC・ｄ_LCを１．５μｍから２．
０μｍとしてツイスト角を２４０°から２６０°とした
ときには、デュ−ティ−比１／２００以下で駆動できる
ことを確認した。

【００７０】ここで特に、Δｎ_LC・ｄ_LC＝１．９μｍ、
Ｒ_Film（１）＝１．７３４μｍ、Ｒ _Film（２）＝０．７
６０μｍ、φ_P1＝１０°、φ_LC1＝−３５°、φ_LC2＝３
５°、Ω_LC＝２５０°、φ_F1＝１３０．５°、φ_F1＝８
２．５°、φ_P2＝１０°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。

【００７１】このとき、Δ（Ｒ）＝（Ｒ_Film（１）＋Ｒ
_Film（２））−Δｎ_LC・ｄ_LC＝０．５９４μｍ、φ_F1−
φ_LC2＝９５．５°、φ_F2−φ_F1＝−４８°、φ_LC1−φ
_P1＝−４５°であって上記で確認した条件を満たしてい
る。

【００７２】１／２４０デュ−ティ−比で白、黒、緑、
赤と変化する色が利用可能であった。色変化の推移を図
３に示す。また、各色表示での反射率とｘｙ色度座標
（ＣＩＥ１９３１）の値を（表４）に示す。

【００７３】

【表４】

【００７４】これにより、反射型モ−ドでコントラスト
５以上で白黒表示が無彩色、かつ、色純度の高い赤表示
が実現できていることがわかる。なお、同じ設定値で、
ポリカ−ボネ−トの高分子フィルム４８、４９のＺ係数
Ｑ _zを０．１から０．８で変えながら光学特性の視角変
化を測定したところ、いずれも、Ｑ_z＝１．０の通常タ
イプ（ｎ_y＝ｎ_z）のものに比べて、コントラスト変化、
反射率変化、色彩変化のいずれも変化量が少なく良好と
なることを確認した。

【００７５】なお、以上の実施の形態においては、高分
子フィルムとしてポリカ−ボネ−トを用いたが、ポリア
リレ−トやポリスルフォンを用いても良い。

【００７６】また、以上の実施の形態では、反射板４７
としてアルミの拡散反射板を用いた反射型としたが、反
射板としては銀反射板などを使用してもかまわない。ま
た、反射板４７の代わりにバックライトモジュ−ルを備
えた透過型とすることもできる。

【００７７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、カラ−フ
ィルタを用いることなくカラ−表示ができて、明るい
白、無彩色で高コントラスト表示できる白黒、および、
きれいな赤表示を実現できる。

【００７８】また、高分子フィルムとしてＺ係数Ｑ_zが
０．１から０．８のものを用いることで、視角範囲の広
いカラ−液晶表示素子を得ることができる。

【００７９】また、反射板を備えることで、明るい反射
型カラ−液晶表示素子を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】比較例１のカラ−液晶表示素子の断面図

【図２】比較例１のカラ−液晶表示素子の光学構成図

【図３】比較例１のカラ−液晶表示素子の色彩変化を示
す色度図

【図４】比較例２、実施の形態１及び比較例３のカラ−
液晶表示素子の断面図

【図５】比較例２、実施の形態１及び比較例３のカラ−
液晶表示素子の光学構成図

【図６】比較例２のカラ−液晶表示素子の色彩変化を示
す色度図

【図７】比較例１のカラ−液晶表示素子の色彩変化を示
す色度図

【図８】比較例２のカラ−液晶表示素子の色彩変化を示
す色度図

【符号の説明】

１０，１１ 偏光フィルム １２，１３ 透明基板 １４，１５ 透明電極 １６ 液晶層 １７ 反射板 １８ 高分子フィルム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川 鉄 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特許3292809（ＪＰ，Ｂ２) 国際公開96／13752（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/13363

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カラーフィルタを有せず、デューティー
   駆動されるストライプ状の透明電極を有する単純マトリ
   クスのカラー液晶素子において、 内側に透明電極が形成された一対の透明基板間にネマテ
   ィック液晶を封入した液晶セルと、液晶セルの一方に配
   置された２枚のポリカ−ボネイトの高分子フィルムと、
   上記液晶セルと高分子フィルムを挟んで両側に配置され
   た一対の偏光フィルムとからなり、 上記ネマティック液晶のツイスト角度を２２０°から２
   ６０°とし、上記ネマティック液晶の複屈折Δｎ_LCと液
   晶層厚ｄ_LCとの積Δｎ_LC・ｄ_LCを１．２μｍから１．７
   μｍ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と番号付けたときの各フィルムの面内の異
   常屈折率をｎ_x（ｉ）（Ｉ＝１,２）、常屈折率をｎ
   _y（ｉ）（Ｉ＝１,２）、フィルム厚をｄ_Film（ｉ）（Ｉ
   ＝１,２）としたときのフィルムのレタ−デ−ションＲ
   _Film（ｉ）＝（ｎ_x（ｉ）−ｎ_y（ｉ））・ｄ_Film（ｉ）
   （ｉ＝１,２）を用いて定義される複屈折差Δ（Ｒ）＝
   （Ｒ_Film（１）＋Ｒ_Film（２））−Δｎ_LC・ｄ_LCが、−
   ０．１μｍから−０．２μｍであり、 さらに、上記２枚のポリカ−ボネイトの高分子フィルム
   を配置した側を上と考えて上から見て、液晶のツイスト
   方向を正として水平方向を基準として角度を測定し、下
   側偏光フィルムの吸収軸方向をφＰ１、下側透明基板上
   の液晶分子の方向をφ_LC1、上側透明基板上の液晶分子
   の方向をφ_LC2、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をφ_F1、上側偏光フィ
   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
   折率の方向をφ_F2、上側偏光フィルムの吸収軸方向をφ
   _P2としたときに、φ_LC1−φ_P1が±４５°±１０°であ
   り、φ_F1−φ_LC2が９０°±１０°であり、φ_F2−φ_F1
   が０°±２５°であり、φ_P2−φ_F2が±４５°±１０°
   であり、 そしてさらに、上記高分子フィルムの面に垂直な方向の
   屈折率をｎｚを用いて定義されるＺ係数Ｑ_z＝（ｎ_x−ｎ
   _z）／（ｎ_x−ｎ_y）が、０．１から０．８であり、上記
   液晶セルへ電圧が印加され、上記電圧の低いところでの
   カラー表示が白から黒へと変化し、上記カラー表示が上
   記電圧とともに白、黒、緑、赤と変化することを特徴と
   するカラ−液晶表示素子。
2. 【請求項２】 ネマティック液晶のツイスト角度が２４
   ０°から２６０°であり、Δｎ_LC・ｄ_LCが１．５μｍか
   ら１．７μｍであることを特徴とする請求項１記載のカ
   ラ−液晶表示素子。
3. 【請求項３】 いずれか一方の偏光フィルムの外側に反
   射板を設けて反射型タイプとしたことを特徴とする請求
   項１又は請求項２のいずれか一つに記載のカラ−液晶表
   示素子。