JP4118396B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は液晶表示装置に関するもので、特に背景や表示部に単色あるいは複数色の色彩をつけるカラー液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、液晶表示装置の背景や表示部に色をつける単色カラー液晶表示装置として、いくつかの方式が提案さてれいる。
第１の従来例は、液晶表示素子の外側にカラー偏光板を備えた単色カラー液晶表示装置で、構成が簡単であり、一般的にも多用されている。
【０００３】
第２の従来例は、液晶表示素子のネマチック液晶に２色性色素を混合し、ネマチック液晶分子の動作により、２色性色素も一緒に動作させる単色カラー液晶表示装置で、ゲストホスト方式と呼ばれている。
【０００４】
しかし、このような従来の単色カラー液晶表示装置は、いずれも白背景に染料や２色性色素による色文字や色図形を表示するか、逆に染料や２色性色素による背景色に白文字や白い図形を表示するので、コントラストが低くなってしまう。
また、染料や２色性色素の数が限られるため、液晶表示装置としての色数も限られるという問題もある。
【０００５】
そこで、第３の従来例として、１枚の偏光板と９０゜ツイスト配向のＴＮ液晶素子、および円偏光位相差板とコレステリック液晶フィルムと光吸収部材とから構成する単色カラー液晶表示装置が提案されている。この単色カラー液晶表示装置は、黒背景に選択散乱現象を利用した鮮やかな色文字や色図形を表示するか、逆に、鮮やかな色背景に黒文字や黒図形を表示するもので、高コントラストの表示が得られる。
【０００６】
さらに、この単色カラー液晶表示装置は、コレステリック液晶フィルムのねじれピッチを調整するだけで任意の色が得られるため、カラフルな単色カラー表示装置を得ることが可能である。
なお、この従来技術については、たとえば特開昭５２−５５５０号公報や、特開平６−２３０３６２号公報に開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したコレステリック液晶フィルムを用いた単色カラー液晶表示装置は、ＴＮ液晶素子を用いているので視野角特性が悪く、また、走査ライン数が１００本以上の高密度液晶表示装置への応用は難かしいという問題があった。
【０００８】
さらに、コレステリック液晶フィルムを１枚しか用いていないので、単色カラー表示しかできなかった。
また、光を透過しない光吸収板を用いているために、バックライト照明ができず、夜間の視認性が低下するという問題もあった。
【０００９】
この発明は、このような問題を解決して、視野角特性が良好で、２色以上のマルチカラー表示が可能であり、且つカラフルな色調で高コントラスト表示が得られる液晶表示装置を提供することを目的とする。
この発明はまた、バックライト照明により夜間でも充分な認識性が得られる液晶表示装置を提供することも目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明による液晶表示装置は、上記の目的を達成するため、第１の電極を有する第１の基板と第２の電極を有する第２の基板との間にネマチック液晶を挟持してなるＳＴＮ液晶素子と、上記第１の基板の外側に設けた円偏光位相差板と、その円偏光位相差板の外側に設けた第１のコレステリック液晶ポリマーシートと、その第１のコレステリック液晶ポリマーシートの外側に設けた光吸収部材とを備え、上記第１のコレステリック液晶ポリマーシートと上記光吸収部材との間に、第２のコレステリック液晶ポリマーシートを配置している。
上記第１、第２のコレステリック液晶ポリマーシートは、いずれもそのねじれ方向と同じ方向回りの円偏光に対し、散乱中心波長を中心に散乱バンド幅の光は選択散乱により反射し、散乱バンド幅以外の光は透過する性質を有している。
そして、上記第１のコレステリック液晶ポリマーシートの散乱中心波長と、上記第２のコレステリック液晶ポリマーシートの散乱中心波長とが異なり、上記液晶素子の電圧印加時と無印加時で、上記第１のコレステリック液晶ポリマーシートの散乱中心波長の色か、または上記第２のコレステリック液晶ポリマーシートの散乱中心波長の色のどちらかを表示する。
さらに、前記光吸収部材が半透過性光吸収部材であり、該半透過性光吸収部材の外側にバックライトを設けた。
【００１１】
上記第１のコレステリック液晶ポリマーシートのねじれ方向と、第２のコレステリック液晶ポリマーシートのねじれ方向が逆方向であるとよい。
【００１２】
上記第１のコレステリック液晶ポリマーシートと上記第２のコレステリック液晶ポリマーシートとの間に半波長位相差板を設け、上記第１のコレステリック液晶ポリマーシートのねじれ方向と、第２のコレステリック液晶ポリマーシートのねじれ方向とが同一方向であるようにしてもよい。
【００１３】
上述の第１のコレステリック液晶ポリマーシート、または第２のコレステリック液晶ポリマーシートを複数枚のコレステリック液晶ポリマーシートよって構成するようにしてもよい。
【００１４】
この発明による液晶表示装置はまた、液晶素子と、その第１の基板の外側に設けた反射型偏光板と、その反射型偏光板の外側に設けた円偏光位相差板と、その円偏光位相差板の外側に設けたコレステリック液晶ポリマーシートと、そのコレステリック液晶ポリマーシートの外側に設けた光吸収部材とによって構成し、
上記液晶素子の電圧印加時と無印加時で、上記コレステリック液晶ポリマーシートの前述した散乱中心波長の色か、または上記反射型偏光板の反射色のどちらかを表示するようにしてもよい。
【００１５】
これらの液晶表示装置において、上記ネマチック液晶が１８０゜〜２７０゜ツイスト配向しているＳＴＮ液晶素子であり、上記第２の基板の外側に位相差板を設けるとよい。その位相差板がねじれ位相差板であるとなおよい。
【００１６】
さらに、上記光吸収部材を半透過性光吸収部材とし、その半透過性光吸収部材の外側にバックライトを設ければ、バックライト照明により夜間でも充分な認識性が得られるようになる。
【００１７】
これらの液晶表示装置において、上記第２の基板の外側に偏光板を設け、その偏光板の外側表面に光拡散層を設けるとなおよい。また、上記光吸収部材は太陽電池であってもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明による液晶表示装置の実施の形態を、添付図面を参照しながら具体的に説明する。
【００１９】
〔この発明の基礎となる液晶表示装置の例：図１〜図４〕
まず、この発明による液晶表示装置の基礎となる液晶表示装置の例について説明するが、その構成を図１及び図２によって説明する。
図１はその液晶表示装置の構成を説明するための模式的な断面図、図２はその構成要素の配置関係を説明するための平面図である。
【００２０】
この液晶表示装置は、図１に示すＳＴＮ（スーパー・ツイスト・ネマチック）液晶素子１２を使用している。そのＳＴＮ液晶素子１２は、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）からなる透明な第１の電極３が形成されている厚さ０．７ｍｍのガラス板からなる第１の基板１と、同じくＩＴＯからなる第２の電極４が形成されている厚さ０．７ｍｍのガラス板からなる第２の基板２とを、シール材５によって張り合わせ、その一対の基板１，２の間に２４０゜ツイスト配向しているネマチック液晶６を挟持して形成されている。
【００２１】
そして、図１に示すように、このＳＴＮ液晶素子１２の第２の基板２の外側（図１では上側）に位相差板１３を設け、その位相差板１３の外側に偏光板８を設け、さらにその外側に光拡散層として光拡散シート１５を設けている。
また、ＳＴＮ液晶素子１２の第１の基板１の外側（図１では下側）に円偏光位相差板９を設け、その円偏光位相差板９の外側にコレステリック液晶ポリマーシート１０を設け、さらにその外側に光吸収部材１１を設けている。
【００２２】
ＳＴＮ液晶素子１２の第１の電極３と第２の電極４の表面には配向膜（図示せず）が形成され、第１の基板１は、図２において右上がり３０゜方向にラビング処理されることにより、下液晶分子配向方向１２ａが水平軸Ｈを基準に＋３０゜となり、第２の基板２は図２において右下がり３０゜方向にラビング処理されることにより、上液晶分子配向方向１２ｂが−３０゜となり、左回り２４０゜ツイスト配向のＳＴＮ液晶素子１２を形成している。
【００２３】
使用するネマチック液晶６の複屈折(birefringence)の差Δｎは０．１５で、第１の基板１と第２の基板２の隙間であるセルギャップｄは５．４μｍとする。
したがってこのネマチック液晶６の複屈折の差Δｎとセルギャップｄとの積で表す液晶素子のΔｎｄ値は、８１０ｎｍである。また、ネマチック液晶６のねじれピッチは１１μｍに調整してある。
【００２４】
図１において、ＳＴＮ液晶素子１２の上側に、偏光板８を図２に示す透過軸８ａが水平軸Ｈを基準にして＋１０゜になるように配置し、ＳＴＮ液晶素子１２と偏光板８の間に、位相差値５５０ｎｍの位相差板１３を、図２に示す遅相軸１３ａが水平軸Ｈを基準にして５０゜になるように配置している。
【００２５】
また、ＳＴＮ液晶素子１２の下側に、円偏光位相差板９を図２に示す遅相軸９ａが水平軸Ｈに対して＋３５゜になるように配置している。
そして、この円偏光位相差板９の下側にコレステリック液晶ポリマーシート１０を配置し、さらに、光吸収部材１１として黒色の紙を配置している。
【００２６】
ＳＴＮ液晶素子１２と円偏光位相差板９とコレステリック液晶ポリマーシート１０は、アクリル系粘着剤を用いて接着している。偏光板８と位相差板１３とＳＴＮ液晶素子１２も、アクリル系粘着剤を用いて接着している。
また、偏光板８の外側に光拡散層として配置した光拡散シ−ト１５は、表面の反射を防ぐと同時に、選択散乱した反射光を拡散し、すりガラスを通したようにして表示の見やすさも改善している。
【００２７】
位相差板１３は視野角特性を改善するため、遅相軸方向の屈折率ｎｘ、Ｙ軸方向の屈折率ｎｙ、厚み方向の屈折率ｎｚが、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙ の関係となっている２軸性の位相差板を使用した。勿論１軸性の位相差板でも問題はない。
【００２８】
コレステリック液晶ポリマーシート１０は、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルムで厚さ８０μｍのベースフィルムに配向処理を行い、その上にコレステリック液晶ポリマーを塗布し、液晶相を示す高温でねじれピッチＰ＝０．３７μｍで、ベースフィルムに平行なプレーナ配向になるように調節し、その後ガラス転移温度以下に冷却して、固形化させたシートである。
従って、ねじれ中心軸はベースフィルムに対して垂直方向となっている。なお、コレステリック液晶ポリマーシート１０と光吸収部材１１は、どのような角度で配置しても、表示特性に影響しないので、図２の平面図では省略している。
【００２９】
つぎに、この液晶表示装置による色彩表示機能について、図３及び図４も参照して説明する。
図３は、この液晶表示装置における発色原理を説明するための斜視図である。
【００３０】
この液晶表示装置において、電圧無印加の状態では、偏光板８より入射した透過軸８ａ方向の直線偏光は、位相差板１３がない場合、ＳＴＮ液晶素子１２を透過した状態で楕円偏光状態となり、円偏光位相差板９を通過しても円偏光にすることができず、表示が不充分になる。
【００３１】
しかし、位相差板１３を偏光板８とＳＴＮ液晶素子１２の間に配置したので、偏光板８より位相差板１３に入射した直線偏光は、楕円偏光状態となる。
その楕円偏光は、ＳＴＮ液晶素子１２を透過する間に補正され、ほぼ直線偏光で、偏光板８の透過軸８ａに対して約７０゜回転した位置から出射する。
【００３２】
円偏光位相差板９の図２に示す遅相軸９ａを水平軸に対して＋３５゜に配置しており、この円偏光位相差板９の遅相軸９ａに対して、左回り４５゜に直線偏光が入射するので、図３の右側の「オン状態」に示すように左回りの左円偏光となる。これは、コレステリック液晶ポリマーシート１０のねじれ方向１０ａと同じであるため、散乱中心波長λｃを中心に、散乱バンド幅Δλの光が選択散乱により反射し、散乱バンド幅Δλ以外の透過光を光吸収部材１１に吸収することで、鮮やかな反射色を得ることができる。
【００３３】
コレステリック液晶ポリマーシート１０の屈折率をｎ、コレステリック液晶ポリマーのねじれピッチをＰと定義すると、散乱中心波長λｃ＝ｎ×Ｐとなる。
この第１の実施形態では、ｎ＝１．６５、Ｐ＝０．３７μｍの左ねじれのコレステリック液晶ポリマーを使用したので、散乱中心波長λｃ＝０．６１μｍとなり、メタリック調で金色の反射色を呈する。
【００３４】
つぎに、第１の電極３と第２の電極４の間に電圧を印加すると、ネマチック液晶６の分子が立ち上がり、ＳＴＮ液晶素子１２の複屈折性が変化し、出射する直線偏光が約９０゜回転し、水平軸に対して−１０゜の方向になる。
【００３５】
したがって、図３の左側の「オフ状態」に示すように、ＳＴＮ液晶素子１２を透過した直線偏光は、円偏光位相差板９の遅相軸９ａに対して、右回り４５゜に入射するので、右円偏光となり、コレステリック液晶ポリマーシート１０のねじれ方向１０ａと逆になるので、選択散乱は発生せず、入射した右円偏光はすべてコレステリック液晶ポリマーシート１０を透過し、光吸収部材１１に吸収され、黒表示となる。
【００３６】
図４にこの液晶表示装置における入射光の波長と透過率の関係を示す。実線による曲線５２は電圧印加状態で黒表示の時の透過率を、破線による曲線５３は電圧無印加状態で選択散乱時の透過率をそれぞれ示す。
電圧無印加状態では、曲線５３に示すように散乱中心波長λｃ＝０．６１μｍを中心に、波長が０．５６μｍ〜０．６７μｍの範囲の散乱バンド幅の左円偏光が反射され、散乱バンド幅以外の波長の光はそのまま透過していることがわかる。
【００３７】
したがって、透過光を光吸収部材１１で吸収し、表面への戻りを抑えると、選択散乱による反射光で、鮮やかな金色の表示が可能になる。
電圧印加状態では、曲線５２に示すように、偏光板８を透過した光は、ほぼすべて、ＳＴＮ液晶素子１２とコレステリック液晶ポリマーシート１０を透過している。したがって、光吸収部材１１にすべての光が吸収され、黒表示となる。
【００３８】
また、液晶素子として、ＳＴＮ液晶素子１２を使用したことによって、ネマチック液晶６分子の印加電圧に対する変形が急峻になり、光学特性の急峻性が良くなる。そのため、視野角特性が改善し、さらに、単純マトリクス駆動でも、走査ライン数を１００〜４００本まで増加することが可能になり、大型液晶表示装置や、高密度液晶表示装置を提供することが可能になる。
【００３９】
また、この液晶表示装置では、図１に示したように偏光板８の外側に光拡散層として光拡散シ−ト１５を設けたことにより、メタリック的な色彩を拡散シ−ト１５で散乱させるため、ミラー状の表示がすりガラス越しのようなやわらかい色調となり、さらに視野角特性も改善され、液晶表示装置として見やすくなる。
【００４０】
また、この例では、ポリカ−ボネ−トフィルムにアクリルビ−ズを接着材に混入した材料を、光拡散層として塗布した光拡散シ−ト１５を用いたが、ベースフィルムの表面にエンボス加工したものや、あるいはベ−スフィルム中に光拡散粒子を分散したものなどを使用してもよい。
光拡散シート１５の散乱度としては、ヘイズ値３０〜９０が好ましく、また全光線透過率は８０〜９０％と比較的高いものが好ましい。
【００４１】
このように、偏光板８と位相差板１３とＳＴＮ液晶素子１２と円偏光位相差板９とコレステリック液晶ポリマーシート１０と光吸収部材１１とからなる構成により、数百本の走査ライン数をもつ高密度表示で、鮮やかな反射色と黒の高コントラストな表示が得られ、かつ、視野角特性が良好な単色カラー表示の液晶表示装置が得られる。
【００４２】
〔この液晶表示装置の変形〕
上述した液晶表示装置では、ピッチＰ＝０．３７μｍのコレステリック液晶ポリマーを用いて金色と黒表示の液晶表示装置としたが、ピッチＰを変えることによって、反射光の色調は任意に変えることができる。たとえば、液晶ピッチＰ＝０．３μｍ（散乱中心波長λｃ＝０．４９μｍ）では青色と黒表示の液晶表示装置が、Ｐ＝０．３２μｍ（λｃ＝０．５３μｍ）では、緑色と黒表示の液晶表示装置が得られた。
【００４３】
また、電圧無印加状態でカラー表示、電圧印加状態で黒表示としたが、偏光板８の透過軸８ａを９０゜回転し、図２に示した下液晶分子配向方向１２ａと同一方向に配置すると、電圧無印加状態で黒表示、電圧印加状態でカラー表示にすることも可能である。
あるいは、円偏光位相差板９の遅相軸９ａを９０゜回転しても、電圧無印加状態で黒表示、電圧印加状態でカラー表示にすることができる。
【００４４】
さらに、ＳＴＮ液晶素子１２として２４０゜ツイストのＳＴＮ液晶素子を用いたが、１８０゜〜２７０゜ツイストのＳＴＮ液晶素子であれば、どれを使用しても同様な効果が得られる。
【００４５】
また、ＳＴＮ液晶素子１２の楕円偏光状態を直線偏光に戻すために、位相差板１３を１枚用いたが、位相差板を複数枚用いると、より完全な直線偏光に戻り、より良好な黒表示とカラ−表示が得られる。
位相差板は、ＳＴＮ液晶素子１２の片側に複数枚配置しても、あるいはＳＴＮ液晶素子１２の両側に配置してもよい。
【００４６】
上述した液晶表示装置では、ＳＴＮ液晶素子１２の楕円偏光状態を直線偏光に戻すために、位相差板１３を用いたが、位相差板１３の替わりにねじれ位相差板を用いると、より完全な直線偏光に戻り、さらに良好な黒表示とカラ−表示が得られる。その場合のねじれ位相差板のツイスト角は、ＳＴＮ液晶素子１２のツイスト角と等しいか、１０゜〜３０゜小さく、ねじれ方向がＳＴＮ液晶素子１２のツイスト角と逆方向であるものが好ましい。
【００４７】
右回り２２０゜ツイストで、ねじれ位相差板のΔｎｄが６１０ｎｍのねじれ位相差板を、図１における位相差板１３の替わりに配置したところ、さらに良好な黒表示とカラ−表示が得られた。
【００４８】
また、偏光板８の外側に拡散シ−ト１５を設けることによって、メタリック的な色彩を散乱して視認性を改善したが、拡散シート１５がなくても、多少暗くはなるが表示装置として問題はない。
【００４９】
光拡散シート１５の替わりに、偏光板８のベースフィルム表面に、シリカ粒子を接着材に混入した光拡散層を塗布しても同様な効果が得られる。この光拡散層は、アクリルビーズやカルシウム粉等の粒子を接着材に分散してもよいし、あるいは光拡散シートを張り付けてもよい。あるいは、ベースフィルムの表面にエンボス加工してもよい。
【００５０】
液晶素子として、ＳＴＮ液晶素子１２の代わりに、約９０゜ツイストのＴＮ（ツイスト・ネマチック）液晶素子を用いてもよく、光拡散シ−トや偏光板の表面に設けた散乱層により、視認性を改善できることは同様である。
【００５１】
さらに、上述した液晶表示装置では、光吸収部材１１として黒色の紙を用いたが、表面が黒色の太陽電池を用いることによって、その太陽電池の発電効率を低下することなく液晶表示を行うことが可能である。
図５に、非結晶型（アモルファス）太陽電池の発電効率を曲線５１で示す。波長０．５５μｍ付近に発電効率のピークがあるが、可視光の全域で発電している。
【００５２】
したがって、上述した液晶表示装置を、光吸収部材１１を除いて太陽電池上に配置しても、電圧印加状態では、図４の曲線５２に示すように、３５％以上の光が太陽電池に吸収され、デジタル時計用として充分な発電効率を示す。
また電圧無印加状態では、波長０．５６μｍ以上の光は反射され、太陽電池に届かないが、図５の曲線５１に示した発電効率のピーク波長である波長０．５５μｍから散乱中心波長λｃを外すことにより、発電効率の低下を抑えることが可能である。
【００５３】
〔第１の実施形態：図６〜図９〕
つぎに、この発明による液晶表示装置の第１の実施形態について説明する。
図６はその液晶表示装置の構成を説明するための模式的な断面図、図７はその構成要素の配置関係を説明するための平面図である。なお、これらの図において、前述した液晶表 示装置の図１及び図２と同じ部分には同一の符号を付してあり、それらの詳細な説明は省略する。
【００５４】
この第１の実施形態の液晶表示装置は、コレステリック液晶ポリマーシートを複数枚使用することと、光吸収部材として半透過光吸収部材を用い、照明用バックライトを備えていること、および、液晶素子としてＴＮ液晶素子を用いていることが、前述した液晶表示装置と相違する。
【００５５】
図６に示す液晶表示装置は、ＩＴＯからなる第１の電極３が形成されている厚さ０．７ｍｍのガラス板からなる第１の基板１と、ＩＴＯからなる第２の電極４が形成されている厚さ０．７ｍｍのガラス板からなる第２の基板２とを、シール材５によって張り合わせ、その一対の基板１，２の間に９０゜ツイスト配向しているネマチック液晶６を挟持してなるＴＮ液晶素子７を使用している。
【００５６】
第１の電極３と第２の電極４の表面には配向膜（図示せず）が形成され、第１の基板１は、図７において右下がり４５゜方向にラビング処理されることによって、下液晶分子配向方向７ａが水平軸Ｈを基準に−４５゜となり、第２の基板２は右上がり４５゜方向にラビング処理されることによって、上液晶分子配向方向７ｂが水平軸Ｈを基準に＋４５゜となり、左回り９０゜ツイスト配向のＴＮ液晶素子７を形成している。
【００５７】
使用するネマチック液晶６の複屈折の差Δｎは０．１５で、第１の基板１と第２の基板２の隙間であるセルギャップｄは８μｍとする。
したがって、このネマチック液晶６の複屈折の差Δｎとセルギャップｄとの積で表す液晶素子のΔｎｄ値は、１２００ｎｍである。このΔｎｄ値が５００ｎｍより小さくなると、光の旋光能力が低下するため好ましくなく、Δｎｄ値は８００ｎｍ以上が好ましい。
【００５８】
偏光板８の図７に示す透過軸８ａを、ＴＮ液晶素子７の下液晶分子配向方向７ａと同じ右下がり４５゜に配置し、円偏光位相差板９の遅相軸９ａは水平に配置している。
そして、図６に示すように、円偏光位相差板９の外側（図６では下側）に第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０を配置し、さらにその外側に第２のコレステリック液晶ポリマーシート６１を配置している。
【００５９】
ＴＮ液晶素子７と円偏光位相差板９と第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０と第２のコレステリック液晶ポリマーシート６１は、アクリル系粘着剤を用いて接着している。
【００６０】
そして、第２のコレステリック液晶ポリマーシート６１の外側（図６では下側）に、半透過光吸収部材６２として黒色のポリエチレンシ−トを配置している。この半透過光吸収部材６２は黒色を呈しているが、１０〜３０％の透過率を示す。
さらに、この半透過光吸収部材６２の外側にエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）発光体によるバックライト６３を設けている。したがって、このバックライト６３を点灯することにより、夜間でも液晶表示装置として利用可能になる。
【００６１】
偏光板８は、アクリル系粘着剤によってＴＮ液晶素子７の上面に接着されている。その偏光板８の表面には光拡散層１４が形成されており、表面の反射を防ぐと同時に、選択散乱したミラ−状の反射光を拡散し、すりガラスを通したようにして表示の見やすさも改善する。
【００６２】
第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０は、第１の実施形態で用いたものと同じであり、屈折率ｎ＝１．６５で、ねじれピッチＰ＝０．３７μｍの左ねじれである。
したがって、散乱中心波長λｃ＝０．６１μｍで、第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０単独では金色の反射色を呈する。
【００６３】
第２のコレステリック液晶ポリマーシ−ト６１は、屈折率ｎ＝１．６５で、Ｐ＝０．３２μｍの左ねじれである。
したがって、散乱中心波長λｃ＝０．５３μｍとなり、第２のコレステリック液晶ポリマーシート６１単独では緑色の反射色を呈する。
なお、第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０と、第２のコレステリック液晶ポリマーシート６１、半透過光吸収部材６２、バックライト６３は、どのような角度で配置しても表示特性に影響しないので、図７の平面図では図示を省略している。
【００６４】
つぎに、この第１の実施形態の液晶表示装置による色彩表示機能について、図８および図９も参照して説明する。
図８は、この第１の実施形態の液晶表示装置における発色原理を説明するための斜視図である。
【００６５】
この液晶表示装置において、電圧無印加の状態では、偏光板８より入射した図７に示した透過軸８ａ方向の直線偏光は、ＴＮ液晶素子７の下液晶分子配向方向７ａよりＴＮ液晶素子７に入射し、ＴＮ液晶素子７により９０゜回転し、上液晶分子配向方向７ｂより出射する。
【００６６】
したがって、円偏光位相差板９に対して、左回り４５゜に入射するので、図８の右側の「オン状態」に示すように、左円偏光となる。これは第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０のねじれ方向１０ａと同じであるため、散乱中心波長λｃ＝０．６１μｍを中心に、散乱バンド幅Δλの光が選択散乱により反射する。
【００６７】
さらに、第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０を透過した散乱バンド幅Δλ以外の左円偏光は、第２のコレステリック液晶ポリマーシート６１で、散乱中心波長λｃ＝０．５３μｍを中心に散乱バンド幅Δλの光を反射する。
この第２のコレステリック液晶ポリマーシート６１をも透過した光を半透過光吸収部材６２に吸収することによって、鮮やかなメタリックの白っぽい金色の反射色を得ることができる。
【００６８】
つぎに、第１の電極３と第２の電極４の間に電圧を印加すると、ネマチック液晶６の分子が立ち上がり、旋光性が消滅し、下液晶分子配向方向７ａに入射した直線偏光は、そのままの方向でＴＮ液晶素子７を通過する。
したがって、ＴＮ液晶素子７を透過した直線偏光は、円偏光位相差板９の遅相軸９ａに対して、右回り４５゜に入射するので、図８の左側の「オフ状態」に示すように右円偏光となる。
【００６９】
第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０および第２のコレステリック液晶ポリマーシート６１として、左ねじれのものを採用したので、選択散乱は発生せず、入射した右円偏光はすべて第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０と第２のコレステリック液晶ポリマーシート６１を透過し、半透過光吸収部材６２に吸収され、黒表示となる。
【００７０】
図９にこの第１の実施形態の液晶表示装置における入射光の波長と透過率の関係を示す。実線による曲線５４は電圧印加状態の透過率を、破線による曲線５５は電圧無印加状態で選択散乱時の透過率をそれぞれ示す。
電圧無印加状態では曲線５５に示すように、波長が０．４９μｍ〜０．６７μｍの範囲の左円偏光が反射され、他の波長の光はそのまま透過してることがわかる。したがって、透過光を半透過光吸収部材６２で吸収し、表面への戻りを抑えると、選択散乱による反射光によって鮮やかなメタリックな白っぽい金色の表示が可能になる。
【００７１】
一方、電圧印加状態では曲線５４に示すように、偏光板８を透過した光はほぼすべて、ＴＮ液晶素子７と第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０と第２のコレステリック液晶ポリマーシート６１を透過する。
したがって、半透過光吸収部材６２にすべての光が吸収され、黒表示となり、高コントラストの表示が可能である。
【００７２】
また、夜間に表示を確認するために、図６に示したバックライト６３を点灯すると、バックライト６３の光は、半透過光吸収部材６２を透過して、さらに、黒表示となっていた電圧印加状態部分を透過する。電圧無印加のカラ−表示部分は、バックライト６３の光が透過しない。
【００７３】
バックライト６３として、ブル−発光のＥＬ素子を用いた場合、昼間は白っぽい金色背景に黒文字表示であった液晶表示装置が、夜間にバックライト６３を点灯すると、暗い背景に明るいブル−表示となり、明暗関係が反転するが、夜間での認識が可能になる。
【００７４】
また、この実施形態では、偏光板８の外側に、光拡散層１４を設けているので、メタリック調の色彩を光拡散層１４で拡散させることによって、ミラー状の表示がすりガラス越しのようなやわらかい色調となり、さらに、視野角特性を改善し、液晶表示装置として見やすくなる。
【００７５】
このように、偏光板８とＴＮ液晶素子７と円偏光位相差板９と、第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０および第２のコレステリック液晶ポリマーシート６１と、半透過光吸収部材６２とバックライト６３とにょって液晶表示装置を構成することにより、色調を任意に調整することが可能になり、明るい場所では鮮やかな反射色が得られる。
また、暗い場所では、バックライトを点灯することによって、黒白が反転した表示となるが、視認性の良好な単色カラー表示が得られる。
【００７６】
〔第１の実施形態の変形〕
上述した第１の実施形態では、散乱中心波長λｃの異なる２枚のコレステリック液晶ポリマーシートを重ねて使用したが、互いに散乱中心波長λｃが異なるコレステリック液晶ポリマーシートを３枚以上重ねて使用してもよい。
【００７７】
例えば、コレステリック液晶ポリマーのピッチＰ＝０．３μｍ（散乱中心波長λｃ＝０．４９μｍ）、Ｐ＝０．３２μｍ（λｃ＝０．５３μｍ）、Ｐ＝０．３７μｍ（λｃ＝０．６２μｍ）の三枚の液晶ポリマーシートを重ねて使用したところ、ほぼ白色の反射色が得られ、光吸収部材として黒色材料を用いると、黒背景の白表示、または白背景の黒表示の反射型の液晶表示装置が得られる。
【００７８】
このコレステリック液晶ポリマーシートを３枚重ねて使用した液晶表示装置の光吸収部材として、アモルファス太陽電池を用い、背景を黒、表示部を白としたところ、良好な発電効率が得られた。
【００７９】
また、半透過光吸収部材６２として、黒色の紙や黒色のプラスチックシ−トを用いたが、紺色や茶色や赤などの濃い色彩のシ−トを用いることにより、背景色や文字の色を黒以外の色彩に変更することも可能である。
【００８０】
〔第２の実施形態：図１０〜図１３〕
つぎに、この発明による液晶表示装置の第２の実施形態について説明する。
図１０はその液晶表示装置の構成を説明するための模式的な断面図、図１１はその構成要素の配置関係を説明するための平面図である。これらの図において、図１又は図６と同じ部分には同一の符号を付してあり、それらの詳細な説明は省略する。
【００８１】
この第２の実施形態の液晶表示装置は、第２のコレステリック液晶ポリマーシートのねじれ方向が右ねじれであり、偏光板８の配置角度が異なり、第１の実施形態と同様な光吸収部材を設けて、バックライトを設けていない点以外は、前述した第１の実施形態の液晶表示装置と同じ構成である。
【００８２】
この液晶表示装置は、図１０に示すように、第１の実施形態と同じＴＮ液晶素子７の外側（図１０では上側）に偏光板８を設けているが、その図１１に示す透過軸８ａが、ＴＮ液晶素子７の上液晶分子配向方向７ｂと同じ右上がり４５゜になるように配置している。
【００８３】
また、図１０に示すＴＮ液晶素子７の下側に円偏光位相差板９を、その図１１に示す遅相軸９ａを水平に配置している。さらに、この円偏光位相差板９の下側に、第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０と第２のコレステリック液晶ポリマーシート１８を配置し、さらに、その第２のコレステリック液晶ポリマーシート１８の下側に、光吸収部材１１として黒色の紙を配置している。
【００８４】
ＴＮ液晶素子７と円偏光位相差板９と第１，第２のコレステリック液晶ポリマーシート１０，１８は、アクリル系粘着剤を用いて接着されている。
また、偏光板８とＴＮ液晶素子７もアクリル系粘着剤を用いて接着してある。偏光板８の表面には拡散層１４を形成してあり、表面の反射を防ぐと同時に、選択散乱した反射光を拡散し、すりガラスを通したようにして、表示の見やすさも改善している。
【００８５】
第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０は、トリアセチルセルロース
（ＴＡＣ）フィルムで厚さ８０μｍのベースフィルムに、配向処理を行い、その上に左ねじれのコレステリック液晶ポリマーを塗布し、液晶相を示す高温でねじれピッチＰ＝０．３０μｍでベースフィルムに平行なプレーナ配向になるように調節し、その後、ガラス転移温度以下に冷却して固形化させたシートである。
したがって、ねじれ中心軸はベースフィルムに対して垂直方向となっており、反射色として青色を示す。
【００８６】
第２のコレステリック液晶ポリマーシート１８は、トリアセチルセルロース
（ＴＡＣ）フィルムで厚さ８０μｍのベースフィルムに、配向処理を行い、その上に右ねじれのコレステリック液晶ポリマーを塗布し、液晶相を示す高温でねじれピッチＰ＝０．３７μｍでベースフィルムに平行なプレーナ配向になるように調節し、その後、ガラス転移温度以下に冷却して固形化させたシートである。したがって、反射色としては金色を示す。
【００８７】
なお、第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０と、第２のコレステリック液晶ポリマーシート１８と光吸収部材１１は、どのような角度で配置しても表示特性に影響しないので、図１１の平面図では図示を省略している。
【００８８】
つぎに、この第２の実施形態の液晶表示装置による色彩表示機能について、図１２および図１３も参照して説明する。
図１２は、この第２の実施形態の液晶表示装置における発色原理を説明するための斜視図である。
【００８９】
この液晶表示装置において、電圧無印加のオフ状態では、偏光板８より入射した図１１に示した透過軸８ａ方向の直線偏光は、ＴＮ液晶素子７の上液晶分子配向方向７ｂよりＴＮ液晶素子７に入射し、そのＴＮ液晶素子７により９０゜回転され、下液晶分子配向方向７ａより出射する。
【００９０】
したがって、円偏光位相差板９に対して右回り４５゜に入射するので、図１２の左側の「オフ状態」に示すように、右回りの右円偏光となる。第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０のねじれ方向１０ａが左ねじれであるので、選択散乱は発生せず、入射した右円偏光はすべて第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０を透過し、第２のコレステリック液晶ポリマーシート１８に入射する。
【００９１】
第２のコレステリック液晶ポリマーシート１８は、右ねじれであるので、入射光の円偏光の回転方向と一致するので、散乱中心波長λｃを中心に、散乱バンド幅Δλの光が選択散乱により反射し、散乱バンド幅Δλ以外を透過するので、その透過光を光吸収部材１１に吸収することによって、鮮やかな色彩の背景色を得ることができる。
【００９２】
ここで、コレステリック液晶ポリマーの屈折率をｎ、ねじれピッチをＰと定義すると、散乱中心波長λｃ＝ｎ×Ｐとなる。
この第３の実施形態では、第２のコレステリック液晶ポリマーシート１８として、ｎ＝１．６５、Ｐ＝０．３７μｍの右ねじれのコレステリック液晶ポリマーを使用したので、散乱中心波長λｃ＝０．６１μｍとなり、メタリックな金色の反射色を呈する。
【００９３】
つぎに、第１の電極３と第２の電極４の間に電圧を印加すると、ネマチック液晶６の分子が立ち上がり、旋光性が消滅し、上液晶分子方向７ｂから入射した直線偏光は、そのままの方向でＴＮ液晶素子７を通過する。
【００９４】
したがって、ＴＮ液晶素子７を透過した直線偏光は、円偏光位相差板９の図１１に示した遅相軸９ａに対して左回り４５゜に入射するので、図１２の右側の「オン状態」に示すように、左円偏光となる。これは第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０のねじれ方向１０ａと同じ方向であるため、散乱中心波長λｃを中心に、散乱バンド幅Δλの光が選択散乱により反射しカラー表示がなされる。
散乱バンド幅Δλ以外の左円偏光は、ねじれ方向１８ａが右ねじれの第２のコレステリック液晶ポリマーシート１８を透過し、光吸収部材１１に吸収される。
【００９５】
第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０として、ｎ＝１．６５、Ｐ＝
０．３０μｍの左ねじれのコレステリック液晶ポリマーを使用したので、散乱中心波長λｃ＝０．４９μｍとなり、メタリックな青色の反射色を呈する。
【００９６】
図１３に、この第２の実施形態の液晶表示装置による入射光の波長と透過率の関係を示す。点線による曲線７１は電圧無印加状態であるオフ状態の時の透過率を、実線による曲線７２は電圧印加状態であるオン状態の時の透過率をそれぞれ示す。
【００９７】
電圧無印加状態では、曲線７１に示すように、散乱中心波長λｃ＝０．６１
μｍを中心に、０．５６μｍ〜０．６７μｍの範囲の散乱バンド幅の波長の右円偏光が反射され、散乱バンド幅以外の波長の光はそのまま透過する。
したがって、その透過光を光吸収部材１１で吸収し、表面への戻りを抑えると、選択散乱による反射光で鮮やかな金色の背景が表示される。
【００９８】
一方、電圧印加状態では、曲線７２に示すように、偏光板８を透過した光は、第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０により、散乱中心波長λｃ＝０．４９μｍを中心に、０．４４μｍ〜０．５４μｍの範囲の散乱バンド幅の波長の左円偏光が反射され、散乱バンド幅以外の波長の光はそのまま第２のコレステリック液晶ポリマーシート１８を透過する。
したがって、その透過光を光吸収部材１１で吸収し、表面への戻りを抑えると、選択散乱による反射光で、鮮やかなメタリックな青色表示となる。
【００９９】
また、この実施の形態では、偏光板８の外側に光拡散層１４を設けているので、ミラー的な色彩を光拡散層で散乱させることにより、メタリックな表示がすりガラス越しのようなやわらかい色調となり、さらに、視野角特性も改善し、液晶表示装置として見やすくなる。
【０１００】
この第２の実施形態では、偏光板８のベースフィルム表面に、シリカ粒子を接着材に混入した光拡散層１４を塗布したが、この光拡散層１４は、アクリルビーズやカルシウム粉等の粒子を接着材に分散してもよいし、光拡散シートを張り付けてもよい。あるいは、ベースフィルムの表面にエンボス加工を施してもよい。
【０１０１】
このように、１枚の偏光板８とＴＮ液晶素子７と、円偏光位相差板９と第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０および第２のコレステリック液晶ポリマーシート１８と、光吸収部材１１とによって液晶表示装置を構成することにより、鮮やかなカラー背景にカラー表示が得られるマルチカラー表示の液晶表示装置が得られる。
【０１０２】
〔第２の実施形態の変形〕
この第２の実施形態では、ピッチＰ＝０．３０μｍの第１のコレステリック液晶ポリマー１０と、ピッチＰ＝０．３７μｍの第２のコレステリック液晶ポリマー１８を用いて金色背景に青色表示の液晶表示装置を構成したが、コレステリック液晶ポリマーのピッチＰを変えることによって、色調は任意に変えることができる。
【０１０３】
たとえば、第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０のピッチＰ＝０．３７μｍ（散乱中心波長λｃ＝０．６２μｍ）、第２のコレステリック液晶ポリマーシート１８のピッチＰ＝０．３２μｍ（散乱中心波長＝０．５３μｍ）では、緑背景に金色表示の液晶表示装置が得られる。
【０１０４】
また、この第２の実施形態では、電圧無印加状態で第２のコレステリック液晶ポリマーシート１８による金色を、電圧印加状態で第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０による青色表示としたが、偏光板８の透過軸８ａを９０゜回転し、下液晶分子配向方向７ａと同一方向に配置すると、電圧無印加状態で青背景、電圧印加状態で金色表示とすることも可能である。
あるいは、円偏光位相差板９の遅相軸９ａを９０゜回転しても、電圧無印加状態で青背景、電圧印加状態で金色表示とすることができる。
【０１０５】
また、この第２の実施形態では、光吸収部材１１として黒色の紙を用いたが、前述の各実施形態の場合と同様に、表面が黒色の太陽電池を用いることによって、太陽電池の発電効率を低下せずに、液晶表示を行うことが可能になる。
【０１０６】
〔第３の実施の形態：図１４〜図１６〕
つぎに、この発明による液晶表示装置の第３の実施形態について説明する。
図１４は、その液晶表示装置の構成を説明するための模式的な断面図、図１５はその構成要素の配置関係示す平面図である。これらの図において、図１，図６，および図１０と同じ部分には同一の符号を付しており、それらの詳細な説明は省略する。
【０１０７】
この第３の実施形態の液晶表示装置は、液晶素子として第１の実施形態と同様なＳＴＮ液晶素子を使用すると共に位相差板を使用し、光拡散層を光拡散シートによって形成することと、半波長位相差板２１を使用し、第２のコレステリック液晶ポリマーシートとして左ねじれのものを使用する点が、前述の第２の実施形態と異なる。その他の構成は、第２の実施形態と同様である。
【０１０８】
この第３の実施形態の液晶表示装置のＳＴＮ液晶素子１２は、図１によって説明した第１の実施形態のＳＴＮ液晶素子１２と全く同じ構成である。
そのＳＴＮ液晶素子１２の外側（図１４では上側）に偏光板８を、その図１５に示す透過軸８ａを水平軸Ｈを基準して＋１０゜にして配置し、ＳＴＮ液晶素子１２と偏光板８との間に、位相差値５５０ｎｍの位相差板１３を、図１５に示す遅相軸１３ａが水平軸Ｈを基準にして＋５０゜になるように配置している。
【０１０９】
そして、ＳＴＮ液晶素子１２の外側（図１４では下側）に、円偏光位相差板９を、図１５に示す遅相軸９ａが水平軸に対して＋３５゜になるように配置している。
この円偏光位相差板９の下側に、第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０を配置し、さらに、その下側に半波長位相差板２１と第２のコレステリック液晶ポリマーシート１８と光吸収部材１１としての黒色の紙とを配置している。
【０１１０】
これらのＳＴＮ液晶素子１２と円偏光位相差板９と第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０と半波長位相差板２１と第２のコレステリック液晶ポリマーシート１８は、アクリル系粘着剤を用いて接着している。
偏光板８と位相差板１３とＳＴＮ液晶素子１２も、アクリル系粘着剤を用いて接着している。また、偏光板８の外側には、拡散シート１５を配置している。
【０１１１】
位相差板１３は視野角特性を改善するため、遅相軸方向の屈折率ｎｘ、Ｙ軸方向の屈折率ｎｙ、厚み方向の屈折率ｎｚが、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙ の関係となっている２軸性の位相差板を使用する。勿論、１軸性の位相差板でも問題はない。
第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０は、第１の実施形態で用いたものと同じで、ねじれ方向は左ねじれである。
【０１１２】
第２のコレステリック液晶ポリマーシート１８は、ピッチＰ＝０．３７で、第３の実施形態で用いたものと同じであるが、ねじれ方向１８ａが左ねじれであり、第３の実施形態で用いたものとはねじれ方向が逆である。
第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０および第２のコレステリック液晶ポリマーシート１８と、半波長位相差板２１と光吸収部材１１および拡散シート１５は、どのような角度で配置しても表示特性に影響しないので、図１５の平面図では図示を省略している。
【０１１３】
つぎに、この第３の実施形態の液晶表示装置による色彩表示機能について、図１６も参照して説明する。
図１６は、この第３の実施形態の液晶表示装置における発色原理を説明するための斜視図である。
【０１１４】
この液晶表示装置において、電圧無印加のオフ状態では、偏光板８より入射した透過軸８ａ方向の直線偏光は、位相差板１３がない場合はＳＴＮ液晶素子１２を透過した状態で楕円偏光状態となり、円偏光位相差板９を通過しても円偏光にすることができず、表示が不充分になる。
【０１１５】
しかし、位相差板１３を偏光板８とＳＴＮ液晶素子１２の間に配置しているので、偏光板８より位相差板１３に入射した直線偏光は楕円偏光状態となる。
その楕円偏光は、ＳＴＮ液晶素子１２を透過する間に補正され、ほぼ直線偏光で、偏光板８の透過軸８ａに対して約７０゜回転し、右上がり８０゜の位置から出射する。
【０１１６】
円偏光位相差板９の遅相軸９ａを水平に対して＋３５゜に配置してある。したがって、円偏光位相差板９の遅相軸９ａに対して、左回り４５゜に直線偏光が入射するので、図１６の右側の「オフ状態」に示すように、左回りの左円偏光となる。
【０１１７】
第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０のねじれ方向１０ａが左ねじれであるので、散乱中心波長λｃを中心に、散乱バンド幅Δλの波長の光が選択散乱により反射し、散乱バンド幅Δλ以外の波長の光は透過する。その透過光は、半波長位相差板２１により右円偏光となり、第２のコレステリック液晶ポリマーシート１８を透過し、光吸収部材１１に吸収されることによって、鮮やかな色彩のメタリックな青色の反射色を得ることができる。
【０１１８】
つぎに、第１の電極３と第２の電極４の間に電圧を印加すると、ネマチック液晶６の分子が立ち上がり、ＳＴＮ液晶素子１２の複屈折性が変化し、出射する直線偏光が約９０゜回転して水平に対して−１０゜の方向になる。
【０１１９】
したがって、図１６の左側の「オン状態」に示すように、ＳＴＮ液晶素子１２を透過した直線偏光は、円偏光位相差板９の遅相軸９ａに対して、右回り４５゜に入射するので、右円偏光となり、第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０のねじれ方向１０ａと逆方向であるので、選択散乱は発生せず、入射した右円偏光はすべてコレステリック液晶ポリマーシート１０を透過し、半波長位相差板２１により左円偏光に変換される。
【０１２０】
したがって、ねじれ方向１８ａが左ねじれの第２のコレステリック液晶ポリマーシート１８により選択散乱が発生し、透過光を光吸収部材１１に吸収すると、金色の表示色が得られる。
【０１２１】
また、液晶素子として、ＳＴＮ液晶素子１２を使用したことで、ネマチック液晶６分子の印加電圧に対する変形が急峻になり、光学特性の急峻性が良くなる。 そのため、単純マトリクス駆動でも、走査ライン数を１００〜４００本まで増加することが可能になり、大型液晶表示装置や高密度液晶表示装置を提供することが可能になる。
【０１２２】
また、この第３の実施形態では、偏光板８の外側に第１の実施形態と同様な光拡散シート１５を設けているので、ミラー的な色彩を光拡散シート１５で散乱させて、ミラー状の表示がすりガラス越しのようなやわらかい色調となり、さらに、視野角特性も改善し、液晶表示装置として見やすくなる。
【０１２３】
このように、偏光板８と位相差板１３およびＳＴＮ液晶素子１２と、円偏光位相差板９と第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０と半波長位相差板２１と第２のコレステリック液晶ポリマーシート１８と、光吸収部材１１とによって液晶表示装置を構成することにより、数百本の走査ライン数をもつ高密度表示で、鮮やかな色の背景にメタリックカラーの表示が得られ、マルチカラー表示の液晶表示装置が得られる。
【０１２４】
〔第３の実施形態の変形〕
この第３の実施形態では、ＳＴＮ液晶素子１２として、２４０゜ツイストのＳＴＮ液晶素子を用いたが、１８０゜〜２７０゜ツイスト範囲のいずれのＳＴＮ液晶素子を使用しても、同様な効果が得られる。
【０１２５】
また、この第３の実施形態では、ＳＴＮ液晶素子の楕円偏光状態を直線偏光に戻すために位相差板を１枚用いたが、位相差板を複数枚用いることにより、より完全な直線偏光に戻すことができ、一層良好なカラー表示を得ることができる。
その場合の複数枚の位相差板は、ＳＴＮ液晶素子の片側に複数枚配置しても、あるいはＳＴＮ液晶素子の両側に配置してもよい。
【０１２６】
さらに、この第３の実施形態では、ＳＴＮ液晶素子の楕円偏光状態を直線偏光に戻すために位相差板を用いたが、位相差板の替わりにねじれ位相差板を用いると、より完全な直線偏光に戻すことができ、一層良好なカラー表示が得られる。
【０１２７】
その場合のねじれ位相差板のツイスト角は、ＳＴＮ液晶素子のツイスト角と等しいか、１０゜〜３０゜小さく、ねじれ方向がＳＴＮ液晶素子のツイスト角と逆方向であるものが好ましい。右回り２２０゜ツイストで、Δｎｄが６１０ｎｍのねじれ位相差板を、図１４における位相差板１３の代わりに配置したところ、さらに良好なカラー表示が得られた。
【０１２８】
〔第４の実施形態：図１７〜図１９〕
つぎに、この発明による液晶表示装置の第４の実施形態について説明する。
図１７はその液晶表示装置の構成を説明するための模式的な断面図、図１８はその構成要素の配置関係を説明するための平面図である。これらの図において、図１，図６，図１０，および図１４と同じ部分には同一の符号を付してあり、それらの詳細な説明は省略する。
【０１２９】
この第４の実施形態の液晶表示装置では、第２のコレステリック液晶ポリマーシート１８の代わりに反射型偏光板２２を使用することと、光吸収部材として、半透過光吸収部材６２を用い、照明用バックライト６３を備えていることが第４の実施形態と異なる以外は、図１０に示した第３の実施形態の構成と同じである。
【０１３０】
この実施形態の液晶表示装置は、図１７に示すように、第２の実施形態と同じＴＮ液晶素子７を使用し、その第２の基板２の外側（図１７では上側）に偏光板８を、その図１８に示す透過軸８ａをＴＮ液晶素子７の上液晶分子配向方向７ｂと同じ＋４５゜になるように配置している。
【０１３１】
そして、ＴＮ液晶素子７の第１の基板１の外側（図１７では下側）に反射型偏光板２２を、ＴＮ液晶素子の下液晶分子配向方向７ａ（図１８）と同じ−４５゜に配置し、その下側に円偏光位相差板９を遅相軸９ａを図１８に示すように垂直にして配置している。
【０１３２】
さらに、その円偏光位相差板９の下側に、ねじれ方向１０ａが左ねじれの第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０を配置してある。
ＴＮ液晶素子７と反射型偏光板２２と円偏光位相差板９と第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０は、アクリル系粘着剤を用いて接着している。
【０１３３】
そして、第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０の下側に、半透過光吸収部材６２として黒色のポリエチレンシートを配置している。この半透過光吸収部材６２は、黒色を呈しているが、２０〜３０％の透過率を示す。
さらに、その半透過光吸収部材６２の外側にＥＬ発光体によるバックライト６３を設けている。このバックライト６３を点灯することにより、夜間でも液晶表示装置として利用可能になる。
【０１３４】
偏光板８は、アクリル系粘着剤を用いてＴＮ液晶素子７と接着している。
反射型偏光板２２とは、通常の吸収型偏光板とは異なり、透過軸２２ａ方向の光は透過するが、透過軸２２ａと９０゜ずれた方向の光を反射する機能をもつ。
薄膜をベースフィルム上に多層に積層した構造であり、この実施の形態では、住友３Ｍ社製の商品名Ｄ−ＢＥＦを採用した。
【０１３５】
第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０は、第１の実施の形態で用いたものと同じで、屈折率ｎ＝１．６５で、ねじれピッチＰ＝０．３７μｍの左ねじれである。
したがって、散乱中心波長λｃ＝０．６１μｍで、第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０は金色の反射色を呈する。
【０１３６】
なお、第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０と、半透過光吸収部材６２およびバックライト６３は、どのような角度で配置しても表示特性に影響しないので、図１８の平面図では図示を省略している。
【０１３７】
つぎに、この第４の実施形態の液晶表示装置による色彩表示機能について、図１９も参照して説明する。
図１９は、この第４の実施形態の液晶表示装置における発色原理を説明するための斜視図である。
【０１３８】
この液晶表示装置において、電圧無印加のオフ状態では、偏光板８より入射した透過軸８ａ方向の直線偏光は、ＴＮ液晶素子７の上液晶分子配向方向７ｂよりＴＮ液晶素子７に入射し、ＴＮ液晶素子７により９０゜回転され、下液晶分子配向方向７ａより出射する。
【０１３９】
反射型偏光板２２の透過軸２２ａは、ＴＮ液晶素子７の下液晶分子配向方向
７ａと平行に配置しているので、直線偏光はそのまま反射型偏光板２２を透過する。
その透過した直線偏光は、円偏光位相差板９に対して左回り４５゜に入射するので、図１９の右側の「オフ状態」に示すように左円偏光となる。
【０１４０】
これは、第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０のねじれ方向１０ａと同じ方向であるため、散乱中心波長λｃ＝０．４９μｍを中心に、散乱バンド幅Δλの波長の光が選択散乱により反射し、散乱バンド幅Δλ以外の波長の光は第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０を透過する。
その透過した光を半透過光吸収部材６２に吸収することによって、鮮やかなメタリックの青色の反射色を得ることができる。
【０１４１】
つぎに、第１の電極３と第２の電極４の間に電圧を印加すると、ネマチック液晶６の分子が立ち上がり、旋光性が消滅し、上液晶分子配向方向７ｂから入射した直線偏光は、そのままの方向でＴＮ液晶素子７を通過する。
したがって、ＴＮ液晶素子７を透過した直線偏光は、反射型偏光板２２に透過軸２２ａと直角方向から入射するので、図１９の左側の「オン状態」に示すように、すべての波長の光が反射して銀色のメタリック表示となる。
【０１４２】
また、夜間に表示を確認するために、図１７に示したバックライト６３を点灯すると、バックライト６３の光は半透過光吸収部材６２を透過して、さらに青色表示となっていた電圧無印加状態部分を透過する。
電圧印加状態の銀色のメタリック表示部分は、バックライト６３の光が透過しない。バックライト６３として青白い発光のＥＬ素子を用いた場合、昼間は銀色背景に青文字表示であったカラー液晶表示が、夜間にバックライト６３を点灯すると、暗い背景に明るいブルー表示となり、白黒関係が反転する。
【０１４３】
このように、偏光板８とＴＮ液晶素子７と反射型偏光板２２と、円偏光位相差板９と第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０と、半透過光吸収部材６２およびバックライト６３とによって液晶表示装置を構成することにより、青背景に銀色のメタリック表示が可能になる。
また、暗い場所では、バックライトを点灯することによって黒白が反転した表示となる、マルチカラー表示のカラー液晶表示装置が得られる。
【０１４４】
〔第４の実施形態の変形〕
この第４の実施形態では、第１のコレステリック液晶ポリマーシート１０として、散乱中心波長λｃ＝０．４９μｍの液晶ポリマーシートを１枚用いたが、ねじれ方向が等しく、散乱中心波長の異なる２枚以上の液晶ポリマーシートを重ねることによって、任意の色彩が得られる。それによって、任意の背景色に銀色表示のカラー液晶表示装置を得ることができる。
【０１４５】
偏光板８の透過軸８ａを９０゜回転し、下液晶分子配向方向７ａと同じにすると、電圧無印加のオフ状態で銀色表示となり、電圧印加のオン状態で青色表示となり、銀色の背景に青色表示となる。
【０１４６】
〔第１乃至第４の実施形態の変形例〕
第１の実施形態と第２の実施形態と第４の実施形態では、液晶素子としてＴＮ液晶素子７を用いたが、第１の実施の形態で用いたようなＳＴＮ液晶素子と位相差板の組合せや、ＳＴＮ液晶素子とねじれ位相差板の組合せを用いることも、勿論可能である。
また、第３の実施の形態では、液晶素子としてＳＴＮ液晶素子と位相差板を用いたが、ＴＮ液晶素子を用いることも可能である。
【０１４７】
第１の実施の形態と第２の実施の形態で用いた偏光板８に設けた光拡散層１４、第３の実施の形態で光拡散層として用いた光拡散シート１５は、どの実施形態の構成にも応用できることは明らかである。
また、第２の実施形態の変形として説明した、光吸収部材１１の代わりに太陽電池を用いることも、他のどの実施形態の構成にも適用できる。
【０１４８】
第１の実施の形態と第４の形態で用いた半透過光吸収部材６２とバックライト６３も、他のどの実施形態の構成にも適用できる。
とくに、半透過光吸収部材６２を取り除き、バックライトとして、ＥＬ板にカラー印刷したカラーＥＬを用いることによって構成を単純にでき、且つ赤や紺の色を表示できる。
【０１４９】
とくに第２の実施形態と第３の実施形態と第４の実施形態においては、半透過光吸収部材６２を取り除き、直接白色のバックライト６３を設けることによって、バックライト点灯時の輝度アップを図ることも可能である。
これはバックライト６３の表面がでこぼこしているので、それによる偏光散乱作用により、反射光が途中のコレステリック液晶ポリマーシートや反射型偏光板で吸収されるためである。
【０１５０】
〔応用例：図２０〜図２３〕
つぎに、この発明による液晶表示装置の応用例について、図２０乃至図２３を参照して説明する。この液晶表示装置は、液晶素子を複数枚重ねて、３色以上の表示が可能になるマルチカラー液晶表示装置である。
図２０はそのカラー晶表示装置の構成を説明するための模式的な断面図、図２１はその構成要素の配置関係を説明するための平面図である。
【０１５１】
このカラー液晶表示装置は、３枚のパラレル配向液晶素子（ＰＡ液晶素子）３１，３２，３３を備えている。
各ＰＡ液晶素子３１，３２，３３は、ＩＴＯからなる透明な第１の電極が形成されている厚さ０．７ｍｍのガラス板からなる第１の基板と、同じくＩＴＯからなる透明な第２の電極が形成されている厚さ０．７ｍｍのガラス板からなる第２の基板とを間隔を置いてシール材で張り合わせ、その一対の基板間に０゜ツイスト配向しているネマチック液晶６を挟持して形成されている。
【０１５２】
そして、第１のＰＡ液晶素子３１の第１の電極と第２の電極の表面には配向膜が形成され、第１の基板は、図２１で右下がり４５゜方向にラビング処理することによって、下液晶分子配向方向３１ａは水平軸Ｈを基準に−４５゜となり、第２の基板も右下がり４５゜方向にラビング処理することにより上液晶分子配向方向３１ｂも−４５゜となり、０゜ツイスト配向のＰＡ液晶素子３１を形成している。
【０１５３】
使用するネマチック液晶６の複屈折の差Δｎは０．１で、第１の基板と第２の基板の隙間であるセルギャップｄは２．８μｍとする。
したがって、ネマチック液晶の複屈折の差Δｎとセルギャップｄとの積で表す液晶素子のΔｎｄ値は、２８０ｎｍである。この値は、緑色の光の波長である５５０ｎｍの約１／２に相当し、光の回転方向を逆回りにする。
第２のＰＡ液晶素子３２と第３のＰＡ液晶素子３３も、上述した第１のＰＡ液晶素子３１と全く同じ構成である。
【０１５４】
そして、第１のＰＡ液晶素子３１の外側（図２０では上側）に円偏光位相差板９を、さらにその外側に偏光板８を配置している。
その偏光板８は、図２１に示す透過軸８ａを＋４５゜に配置し、円偏光位相差板９の遅相軸９ａは水平に配置している。この円偏光位相差板９の下側に、第１のＰＡ液晶素子３１を上液晶分子配向方向３１ａが−４５゜になるように配置しており、その第１のＰＡ液晶素子３１の下側に第１のコレステリック液晶ポリマーシート３４を配置している。
【０１５５】
その第１のコレステリック液晶ポリマーシート３４の外側（図２０では下側）に、第２のＰＡ液晶素子３２と第２のコレステリック液晶ポリマーシート３５を配置し、さらにその下側に第３のＰＡ液晶素子３３と第３のコレステリック液晶ポリマーシート３６を配置し、最も下部に光吸収部材１１として黒色のプラスチックシートを配置している。
【０１５６】
第１のＰＡ液晶素子３１と第１のコレステリック液晶ポリマーシート３４は、アクリル系粘着剤を用いて接着している。また、偏光板８と円偏光位相差板９と第１のＰＡ液晶素子３１もアクリル系粘着剤を用いて接着している。
第２のＰＡ液晶素子３２と第２のコレステリック液晶ポリマーシート３５、第３のＰＡ液晶素子３３と第３のコレステリック液晶ポリマーシート３６も、それぞれアクリル系粘着剤を用いて接着している。
【０１５７】
第１のコレステリック液晶ポリマーシート３４は、ＴＡＣフィルムで厚さ８０μｍのベースフィルムに配向処理を行い、その上に左ねじれのコレステリック液晶ポリマーを塗布し、液晶相を示す高温で、ねじれピッチＰ＝０．３０μｍでベースフィルムに平行なプレーナ配向になるように調節し、その後、ガラス転移温度以下に冷却して、固形化させたシートである。
したがって、ねじれ中心軸はベースフィルムに対して垂直方向となっており、散乱中心波長λｃ＝０．４９μｍで、反射色として青色を示す。
【０１５８】
第２のコレステリック液晶ポリマーシート３５は、左ねじれで、ねじれピッチＰ＝０．３２μｍで、散乱中心波長λｃ＝０．５３μｍの緑色を示し、第３のコレステリック液晶ポリマーシート３６は、左ねじれで、ねじれピッチＰ＝０．３
７μｍで、散乱中心波長λｃ＝０．６２μｍの赤色を示す。
【０１５９】
なお、第１，第２，第３のコレステリック液晶ポリマーシート３４，３５，３６と光吸収部材１１は、どのような角度で配置しても表示特性に影響しないので、図２１の平面図では図示を省略している。
また、第２，第３のＰＡ液晶素子３２，３３は、第１のＰＡ液晶素子３１と同じ角度に配置してあり、しかも、どのような角度で配置しても表示特性に影響しないので、第１のＰＡ液晶素子３１以外は図２１の平面図では図示を省略している。
【０１６０】
つぎに、このカラー液晶表示装置による色彩表示機能について、図２２および図２３も参照して説明する。
このカラー液晶表示装置において、図２０に示した偏光板８より入射した図２１における透過軸８ａ方向の直線偏光は、円偏光位相差板９の遅相軸９ａに対して、左回り４５゜に入射するので左円偏光となる。
【０１６１】
第１のＰＡ液晶素子３１のΔｎｄは、光の波長の約１／２の２８０ｎｍであるので、電圧無印加のオフ状態では偏光状態が反転し、右円偏光となる。
第１のコレステリック液晶ポリマーシート３４のねじれ方向として、左ねじれを採用したので、入射した右円偏光はすべて第１のコレステリック液晶ポリマーシート３４を透過し、第２のＰＡ液晶素子３２に入射する。
【０１６２】
一方、第１のＰＡ液晶素子３１に電圧を印加すると、液晶分子が立ち上がり、実質的なΔｎｄは０となり、偏光状態は変化せず、入射光の左円偏光のままである。
したがって、第１のコレステリック液晶ポリマーシート３４で選択散乱が発生して、青色の波長領域の光は反射し、青以外の波長領域の光は透過しして第２のＰＡ液晶素子３２に入射する。
【０１６３】
第２のＰＡ液晶素子３２と第２のコレステリック液晶ポリマーシート３５でも同様に作用し、緑色の波長領域の光を反射したり、すべての入射光を透過する。 第３のＰＡ液晶素子３３と第３のコレステリック液晶ポリマーシート３６でも同様に作用し、赤色の波長領域の光を反射したり、すべての入射光を透過する。その第３のコレステリック液晶ポリマーシート３６を透過した光は、光吸収部材１１に吸収される。
【０１６４】
図２２は、このカラー液晶表示装置における入射光の波長と透過率の関係を示す線図であり、実線による曲線７３は黒色表示状態の透過率を、一点鎖線による曲線７４は青色表示状態の透過率を、破線による曲線７５には緑色表示状態の透過率を、二点鎖線による曲線７６は赤色表示状態の透過率を、それぞれ示している。
【０１６５】
赤色表示状態では、曲線７６に示されるように、散乱中心波長λｃ＝０．６１μｍを中心に、０．５６μｍ〜０．６７μｍの範囲の右円偏光が反射され、その散乱バンド幅以外の波長の光はそのまま透過していることがわかる。
同じようにに、青色表示状態と緑色表示状態でも、それぞれ曲線７４，７５に示されるように、散乱中心波長λｃを中心に、散乱バンド幅Δλの光が反射し、散乱バンド幅以外の波長領域の光は透過している。
黒表示状態では、曲線７３に示されるように、約３５％の光が第３のコレステリック液晶ポリマーシート３６を透過して、光吸収部材１１に吸収される。
【０１６６】
図２３に、このカラー液晶表示装置による、各ＰＡ液晶素子のオン／オフ状態と表示色の関係を示す。この各ＰＡ液晶素子３１，３２，３３のオン／オフ状態の組み合わせによって、緑色，黄色，赤色，黒色（透過），紫色，青色，空色，白色の８色表示が可能であることがわかる。
【０１６７】
このように、１枚の偏光板８と円偏光位相差板９と、３枚のＰＡ液晶素子と３枚のコレステリック液晶ポリマーシートと光吸収部材１１とによってカラー液晶表示装置を構成することにより、鮮やかな８色表示が可能なマルチカラー表示の液晶表示装置が得られる。
【０１６８】
〔他の応用例：図２４，図２５〕
つぎに、この発明の他の応用例のカラー液晶表示装置について、図２４と図２５を参照して説明する。
上述のカラー液晶表示装置では、液晶素子として、０゜ツイストでΔｎｄ＝２８０ｎｍのＰＡ液晶素子を用いたが、通常のＴＮ液晶素子でも同様な表示が可能である。このカラー液晶表示装置は、ＴＮ液晶素子を用いて８色表示マルチカラー液晶表示装置を実現したものである。
【０１６９】
図２４はそのカラー液晶表示装置の構成を説明するための模式的な断面図、図２５はその構成要素の配置関係を説明するための平面図である。
これらの図において、図２０および図２１と同じ部分には同一の符号を付している。
【０１７０】
このカラー液晶表示装置は、３枚のＴＮ配向液晶素子４１，４２，４３を備えている。各ＴＮ液晶素子４１，４２，４３は、それぞれＩＴＯからなる第１の電極が形成されている厚さ０．７ｍｍのガラス板からなる第１の基板と、ＩＴＯからなる第２の電極が形成されている厚さ０．７ｍｍのガラス板からなる第２の基板を、シール材によって間隔を置いて張り合わせ、その一対の基板間に９０゜ツイスト配向しているネマチック液晶６を挟持して形成されている。
【０１７１】
そして、第１のＴＮ液晶素子４１は、第１の電極と第２の電極の表面に配向膜が形成され、第１の基板は図２５において右下がり４５゜方向にラビング処理することにより、下液晶分子配向方向４１ａが水平軸を基準に−４５゜となり、第２の基板は右上がり４５゜方向にラビング処理することにより、上液晶分子配向方向４１ｂが水平軸を基準に＋４５゜となり、９０゜ツイスト配向のＴＮ液晶素子４１を形成している。
【０１７２】
使用するネマチック液晶６の複屈折の差Δｎは０．１５で、第１の基板と第２の基板の隙間であるセルギャップｄは８μｍとする。
したがって、ネマチック液晶の複屈折の差Δｎとセルギャップｄとの積で表す液晶素子のΔｎｄ値は、１２００ｎｍである。
第２のＴＮ液晶素子４２および第３のＴＮ液晶素子４３も、この第１のＴＮ液晶素子４１と全く同じ構成である。
【０１７３】
第１のＴＮ液晶素子４１の外側（図２４では上側）に偏光板８を配置しており、その偏光板８の図２５に示す透過軸８ａを、第１のＴＮ液晶素子４１の上液晶配向方向４１ｂと平行な右上がり４５゜に配置する。
そして、第１のＴＮ液晶素子４１の下側に、第１の円偏光位相差板４４を図２５に示す遅相軸４４ａが水平になるように配置し、その下側に第１のコレステリック液晶ポリマーシート３４を配置する。
さらに、その下側に第２の円偏光位相差板４５を、その遅相軸４５ａが第１の円偏光位相差板４４の遅相軸４４ａから９０゜回転して垂直になるように配置する。
【０１７４】
同様に、第２のＴＮ液晶素子４２に対し、第３の円偏光位相差板４６をその遅相軸が水平になるように配置し、第２のコレステリック液晶ポリマーシート３５を介して、第４の円偏光位相差板４７をその遅相軸が垂直になるように配置している。さらに、第３のＴＮ液晶素子４３に対し、第５の円偏光位相差板４８をその遅相軸が水平になるように配置し、その下側に第３のコレステリック液晶ポリマーシート３６を配置し、最も下部に光吸収部材１１として黒色のプラスチックシートを配置している。
【０１７５】
第１のＴＮ液晶素子４１と第１の円偏光位相差板４４と第１のコレステリック液晶ポリマーシート３４と第２の円偏光位相差板４５は、アクリル系粘着剤を用いて接着してある。
また、偏光板８と第１のＴＮ液晶素子４１もアクリル系粘着剤を用いて接着している。第２のＴＮ液晶素子４２と第３の円偏光位相差板４６と第２のコレステリック液晶ポリマーシート３５と第４の円偏光位相差板４７、第３のＴＮ液晶素子４３と第５の円偏光位相差板４８と第３のコレステリック液晶ポリマーシート３６も、アクリル系粘着剤を用いて接着している。
【０１７６】
第１のコレステリック液晶ポリマーシート３４は、ＴＡＣフィルムで厚さ８０μｍのベースフィルムに配向処理を行い、その上に左ねじれのコレステリック液晶ポリマーを塗布し、液晶相を示す高温でねじれピッチＰ＝０．３０μｍでベースフィルムに平行なプレーナ配向になるように調節し、その後、ガラス転移温度以下に冷却して、固形化させたシートである。
したがって、ねじれ中心軸はベースフィルムに対して垂直方向となっており、散乱中心波長λｃ＝０．４９μｍで、反射色として青色を示す。
【０１７７】
第２のコレステリック液晶ポリマーシート３５は、左ねじれで、ねじれピッチＰ＝０．３２μｍで、散乱中心波長λｃ＝０．５３μｍの緑色を示し、第３のコレステリック液晶ポリマーシート３６は、左ねじれで、ねじれピッチＰ＝０．３７μｍで、散乱中心波長λｃ＝０．６２μｍの赤色を示す。
なお、第１，第２，第３のコレステリック液晶ポリマーシート３４，３５，３６と光吸収部材１１は、どのような角度で配置しても表示特性に影響しないので、図２５の平面図では図示を省略している。
【０１７８】
また、第１，第２，第３のＴＮ液晶素子４１，４２，４３は、すべて同じに配置しているので、第１のＴＮ液晶素子４１以外は、図２５の平面図では図示を省略している。
【０１７９】
また、第１の円偏光位相差板４４と第３の円偏光位相差板４６と第５の円偏光位相差板４８は同一角度で配置している。また、第２の円偏光位相差板４５と第４の円偏光位相差板４７も同一角度で配置しているので、第１の円偏光位相差板４４の遅相軸４４ａと第２の円偏光位相差板４５の遅相軸４５ａ以外は、図２５の平面図では図示を省略している。
【０１８０】
つぎに、このカラー液晶表示装置による色彩表示機能について説明する。
このカラー液晶表示装置において、図２４に示した偏光板８の外側から入射した図２５に示す透過軸８ａ方向の直線偏光は、第１のＴＮ液晶素子４１に上液晶分子配向方向４１ｂより入射する。そして、電圧無印加のオフ状態では９０゜回転し、下液晶分子配向方向４１ａより出射し、第１の円偏光位相差板４４の図２５に示す遅相軸４４ａに対して、右回り４５゜に入射するので右円偏光となる。
【０１８１】
第１のコレステリック液晶ポリマーシート３４のねじれ方向として、左ねじれを採用したので、入射した右円偏光はすべて第１のコレステリック液晶ポリマーシート３４を透過し、第２の円偏光位相差板４５に入射して、下液晶分子配向方向４１ａに平行な直線偏光に戻る。
【０１８２】
一方、第１のＴＮ液晶素子４１に電圧を印加すると、液晶分子が立ち上がり、旋光性が解消されるので、偏光板８から第１のＴＮ液晶素子４１に入射した直線偏光は、上液晶分子配向方向４１ｂと平行に出射し、第１の円偏光位相差板４４の遅相軸４４ａに対して左回り４５゜に入射するので、左円偏光となる。
したがって、第１のコレステリック液晶ポリマーシート３４で選択散乱が発生し、青色の波長領域の光は反射し、青以外の波長領域の光は透過して第２の円偏光位相差板４５に入射し、上液晶分子配向方向４１ｂに平行な直線偏光に戻る。
【０１８３】
第２のＴＮ液晶素子４２と第３の円偏光位相差板４６と第２のコレステリック液晶ポリマーシート３５と第４の円偏光位相差板４７でも同様に作用し、緑色の波長領域の光を反射したり、すべての入射光を透過する。
【０１８４】
第３のＴＮ液晶素子４３と第５の円偏光位相差板４８と第３のコレステリック液晶ポリマーシート３６でも同様に作用し、赤色の波長領域の光を反射したり、すべての入射光を透過する。そして、第３のコレステリック液晶ポリマーシート３６を透過した光は、光吸収部材１１に吸収される。
【０１８５】
したがって、このカラー液晶表示装置でも、前述したカラー液晶表示装置と同様に、緑色，黄色，赤色，黒色（透過），紫色，青色，空色，白色の８色表示が可能である。
【０１８６】
このように、１枚の偏光板８と５枚の円偏光位相差板と、３枚のＴＮ液晶素子と３枚のコレステリック液晶ポリマーシートと光吸収部材１１とによって液晶表示装置を構成することにより、鮮やかな８色表示が可能なマルチカラー表示の液晶表示装置が得られる。
【０１８７】
このカラー液晶表示装置では、液晶表示素子として、３枚のＴＮ液晶素子を用いたが、位相差板方式ＳＴＮ液晶素子や、ねじれ位相差板方式ＳＴＮ液晶素子を使用してもよい。また、これらの液晶素子やＰＡ液晶素子との組合せでもよい。
【０１８８】
また、このカラー液晶表示装置では、第１の円偏光位相差板４４の遅相軸４４ａと第２の円偏光位相差板４５の遅相軸４５ａを直角に配置したが、平行に配置することも可能である。その場合、第２の円偏光位相差板４５から出射する直線偏光は９０゜回転するので、ＴＮ液晶素子のオン・オフ制御は変える必要がある。
【０１８９】
【発明の効果】
以上説明してきたように、この発明による液晶表示装置は、液晶素子と、第１、第２のコレステリック液晶ポリマーシートあるいはコレステリック液晶ポリマーシートと反射方偏光板と、円偏光位相差板と光吸収部材とによって構成することができ、それによって、視野角特性が良好で、且つカラフルな色調で高コントラストの表示が可能になる。
【０１９０】
また、光吸収部材として半透過光吸収部材を用い、バックライトを備えることによって、夜間での視認性が良好な液晶表示装置を提供することができる。
さらに、ねじれ方向が異なる２枚のコレステリック液晶ポリマーシートを用いるか、ねじれ方向が同一な２枚のコレステリック液晶ポリマーシートと半波長位相差板を用いることによって、カラー背景に鮮やかな色文字や色図形を表示できるマルチカラー表示が可能な液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の基礎となる液晶表示装置の構成例を説明するための模式的な断面図である。
【図２】 同じくその構成要素の配置関係を説明するための平面図である。
【図３】 同じくその液晶表示装置の色彩表示機能を説明するための説明図である。
【図４】 同じくその液晶表示装置における入射光の波長と透過率の関係を示す線図である。
【図５】 この発明の実施形態に使用する太陽電池の発電効率特性を示す線図である。
【図６】 この発明による第１の実施形態の液晶表示装置の構成を説明するための模式的な断面図である。
【図７】 同じくその構成要素の配置関係を説明するための平面図である。
【図８】 この発明による第１の実施形態の液晶表示装置の色彩表示機能を説明するための説明図である。
【図９】 同じくその液晶表示装置における入射光の波長と透過率の関係を示す線図である。
【図１０】 この発明による第２の実施形態の液晶表示装置の構成を説明するための模式的な断面図である。
【図１１】 同じくその構成要素の配置関係を説明するための平面図である。
【図１２】 この発明による第２の実施形態の液晶表示装置の色彩表示機能を説明するための説明図である。
【図１３】 同じくその液晶表示装置における入射光の波長と透過率の関係を示す線図である。
【図１４】 この発明による第３の実施形態の液晶表示装置の構成を説明するための模式的な断面図である。
【図１５】 同じくその構成要素の配置関係を説明するための平面図である。
【図１６】 この発明による第３の実施形態の液晶表示装置の色彩表示機能を説明するための説明図である。
【図１７】 この発明による第４の実施形態の液晶表示装置の構成を説明するための模式的な断面図である。
【図１８】 同じくその構成要素の配置関係を説明するための平面図である。
【図１９】 この発明による第４の実施形態の液晶表示装置の色彩表示機能を説明するための説明図である。
【図２０】 この発明の応用例である液晶表示装置の構成を説明するための模式的な断面図である。
【図２１】 同じくその構成要素の配置関係を説明するための平面図である。
【図２２】 同じくその液晶表示装置における入射光の波長と透過率の関係を示す線図である。
【図２３】 同じくその液晶表示装置における各液晶素子のオン／オフ状態の組み合わせと表示色の関係を示す図である。
【図２４】 この発明の他応用例である液晶表示装置の構成を説明するための模式的な断面図である。
【図２５】 同じくその構成要素の配置関係を説明するための平面図である。
【符号の説明】
１：第１の基板 ２：第２の基板
３：第１の電極 ４：第２の電極
５：シール材 ６：ネマチック液晶
７：ＴＮ液晶素子 ７ａ：下液晶分子配向方向
７ｂ：上液晶分子配向方向 ８：偏光板
８ａ，８ｂ：偏光板の透過軸 ９：円偏光位相差板
９ａ：円偏光位相差板の遅相軸
１０：（第１の）コレステリック液晶ポリマーシート（左ねじれ）
１１：光吸収部材 １２：ＳＴＮ液晶素子
１２ａ：下液晶分子配向方向
１２ｂ：上液晶分子配向方向
１３：位相差板 １３ａ：位相差板の遅相軸
１４：拡散層 １５ 拡散シ−ト
１８：第２のコレステリック液晶ポリマーシート（右ねじれ）
２１：半波長位相差板 ２２：反射型偏光板
３１，３２，３３：パラレル配向（ＰＡ）液晶素子
３４，３５，３６：コレステリック液晶ポリマーシート
４１，４２，４３：ＴＮ液晶素子
４４，４５，４６，４７，４８：円偏光位相差板
６１：第２のコレステリック液晶ポリマーシート（左ねじれ）
６２：半透過光吸収部材 ６３：バックライト

Claims (10)

1. 第１の電極を有する第１の基板と第２の電極を有する第２の基板との間にネマチック液晶を挟持してなる液晶素子と、
   前記第１の基板の外側に設けた円偏光位相差板と、
   該円偏光位相差板の外側に設けた第１のコレステリック液晶ポリマーシートと、
   該第１のコレステリック液晶ポリマーシートの外側に設けた光吸収部材とを備え、
   前記第１のコレステリック液晶ポリマーシートと前記光吸収部材との間に、第２のコレステリック液晶ポリマーシートを配置し、
   前記第１、第２のコレステリック液晶ポリマーシートは、いずれもそのねじれ方向と同じ方向回りの円偏光に対し、散乱中心波長を中心に散乱バンド幅の光は選択散乱により反射し、前記散乱バンド幅以外の光は透過する性質を有しており、
   前記第１のコレステリック液晶ポリマーシートの散乱中心波長と、前記第２のコレステリック液晶ポリマーシートの散乱中心波長とが異なり、
   前記液晶素子の電圧印加時と無印加時で、前記第１のコレステリック液晶ポリマーシートの散乱中心波長の色か、または前記第２のコレステリック液晶ポリマーシートの散乱中心波長の色のどちらかを表示するようにし、
   前記光吸収部材が半透過性光吸収部材であり、該半透過性光吸収部材の外側にバックライトを設けたことを特徴とする液晶表示装置。
2. 請求項１記載の液晶表示装置において、
   前記第１のコレステリック液晶ポリマーシートのねじれ方向と、前記第２のコレステリック液晶ポリマーシートのねじれ方向とが逆方向であることを特徴とする液晶表示装置。
3. 請求項１記載の液晶表示装置において、
   前記第１のコレステリック液晶ポリマーシートと前記第２のコレステリック液晶ポリマーシートとの間に半波長位相差板を設け、前記第１のコレステリック液晶ポリマーシートのねじれ方向と、前記第２のコレステリック液晶ポリマーシートのねじれ方向とが同一方向であることを特徴とする液晶表示装置。
4. 請求項１記載の液晶表示装置において、
   前記第１のコレステリック液晶ポリマーシート、または前記第２のコレステリック液晶ポリマーシートは複数枚のコレステリック液晶ポリマーシートよりなることを特徴とする液晶表示装置。
5. 第１の電極を有する第１の基板と第２の電極を有する第２の基板との間にネマチック液晶を挟持してなる液晶素子と、
   前記第１の基板の外側に設けた反射型偏光板と、
   該反射型偏光板の外側に設けた円偏光位相差板と、
   該円偏光位相差板の外側に設けたコレステリック液晶ポリマーシートと、
   該コレステリック液晶ポリマーシートの外側に設けた光吸収部材とを備え、
   前記コレステリック液晶ポリマーシートは、そのねじれ方向と同じ方向回りの円偏光に対し、散乱中心波長を中心に散乱バンド幅の光は選択散乱により反射し、前記散乱バンド幅以外の光は透過する性質を有しており、
   前記液晶素子の電圧印加時と無印加時で、前記コレステリック液晶ポリマーシートの前記散乱中心波長の色か、または前記反射型偏光板の反射色のどちらかを表示することを特徴とする液晶表示装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、
   前記ネマチック液晶が１８０゜〜２７０゜ツイスト配向しているＳＴＮ液晶素子であり、前記第２の基板の外側に位相差板を設けたことを特徴とする液晶表示装置。
7. 請求項６記載の液晶表示装置において、
   前記位相差板がねじれ位相差板であることを特徴とする液晶表示装置。
8. 請求項５乃至７のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、
   前記光吸収部材が半透過性光吸収部材であり、該半透過性光吸収部材の外側にバックライトを設けたことを特徴とする液晶表示装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、
   前記第２の基板の外側に偏光板を設け、該偏光板の外側表面に光拡散層を設けた液晶表示装置。
10. 請求項５乃至７のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、
    前記光吸収部材が太陽電池である液晶表示装置。

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