(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏光板、補償素子、液晶セル及び反射板を備え、前記補償素子として、前記偏光板と前記反射板との間に配置され平均チルト角５゜〜３５゜のネマチックハイブリッド配向を固定化した液晶性フィルムを含む補償素子を少なくとも備え、
前記補償素子が、少なくとも前記偏光板と前記液晶セルとの間に２枚配置され；
前記液晶セル内の液晶物質層において液晶物質分子が前記補償素子側の第一の面から反対側の第二の面に向かって成すねじれ角をθ１、前記液晶物質分子の屈折率異方性△ｎ１と前記液晶物質層の厚みｄ１との積を△ｎ１ｄ１、前記液晶物質層の前記第一の面側の前記液晶物質分子の配向軸から前記２枚の補償素子のうち前記液晶セルに近い方の補償素子Aの遅相軸への角度をθ２、前記補償素子Aの屈折率異方性△ｎ２と前記補償素子Aを構成するフィルムの厚みｄ２との積を△ｎ２ｄ２、前記液晶物質層の前記第一の面側の前記液晶物質分子の配向軸から前記２枚の補償素子のうち前記液晶セルから遠い方の補償素子Bの遅相軸への角度をθ３、前記補償素子Bの屈折率異方性△ｎ３と前記補償素子Bを構成するフィルムの厚みｄ３との積を△ｎ３ｄ３、及び前記液晶物質層の前記第一の面側の前記液晶物質分子の配向軸から前記偏光板の吸収軸への角度をθ４とすると、θ１〜θ４が下記式Ａ２を満足し、且つ△ｎ１ｄ１、△ｎ２ｄ２及び△ｎ３ｄ３が下記式Ａ３を満足する反射型液晶表示素子。
｛θ１＝＋４０゜〜＋８０゜，θ２＝＋１３０゜〜＋１９０゜，θ３＝０゜〜＋６０゜且つθ４＝０〜＋６０゜｝・・・Ａ２
｛△ｎ１ｄ１＝１００〜３００ｎｍ，△ｎ２ｄ２＝１００〜２００ｎｍ且つ△ｎ３ｄ３＝２００〜３５０ｎｍ｝・・・Ａ３
【請求項２】
前記補償素子として、前記ネマチックハイブリッド配向を固定化した液晶性フィルムを含む補償素子に加えて、延伸フィルムを含む補償素子を備える請求項１記載の反射型液晶表示素子。
【請求項３】
前記液晶セルが、ＴＮモード又はＨＡＮモードである請求項１又は２記載の反射型液晶表示素子。
【請求項４】
カラー反射型液晶表示素子である請求項１〜３のいずれか１項記載の反射型液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は反射型液晶表示素子に関し、さらに詳しくは明るい無彩色表示を行うことができ、コントラストが高く、かつ視野角依存性が解消された反射型液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶ディスプレイ技術の進展による、表示性能の格段の向上によって、電卓からワードプロセッサやパーソナルコンピュータのディスプレイへと液晶表示装置の応用用途は拡大を遂げて来た。さらに、液晶表示装置の有する薄型軽量なる特徴を大きく活かせる携帯型情報端末機器のディスプレイとしての市場拡大の期待が高まっている。携帯型用途としては通常バッテリー駆動であるがために消費電力を抑えることが重要な課題となっている。そのために携帯型用途の液晶表示装置には、電力の消費が大きいバックライトを使用しないで済む反射型液晶表示装置が、低消費電力化、薄型化、軽量化可能ということで特に注目されている。
【０００３】
従来の反射型液晶表示装置として、T. Soneharaら（JAPAN DISPLAY,192(1989)）の技術を例にとって説明する。当該技術は、液晶セル層としてツイステッドネマチック（TN）モードを用いるものであり、当該モードは図１に示すように両基板上で液晶分子はある一定のプレチルト角を持ち液晶セル層内でツイスト配向している。このような液晶セル層が、図２に示すように、偏光板１と反射板３で挟持されている。
【０００４】
このような構成の液晶表示装置に、外光が垂直に入射した場合の光学特性を図2(a)、 (b)に示す。図2(a)において、偏光板１を通過した外光は直線偏光となり、液晶層２に入射する。もし、液晶層２の有する複屈折量が４分の１波長程度であれば、反射板３直前の光の偏光状態は円偏光（左円偏光あるいは右円偏光）となる。この円偏光は、反射板３上で反射することによって逆向きの円偏光となる（左円偏光は右円偏光に、右円偏光は左円偏光になる。）この逆向きの円偏光が再び液晶層２を通過すると、出射偏光は入射時の直線偏光方向とは直交する方位の直線偏光となり、当該直線偏光は偏光板１を透過できず暗表示が得られることになる。
【０００５】
一方、図2(b)のように液晶セル層２に電圧を印加すると複屈折量が低下し、反射板上では楕円偏光または直線偏光となり、結果、偏光板を光が通過できるようになり明表示が得られることになる。
【０００６】
また従来の反射型液晶表示素子としては、図３のように、TNモードの液晶セル層２に加えて、新たに４分の１波長板４を加えたものがある。この場合、図３(b)のように、電圧を印加して液晶セル層２の複屈折量をほぼ０としたとき、４分の１波長板４が入射直線偏光を円偏光とするため、前記説明と同様に暗表示が得られることになる。また図３(a)のように電圧を下げ、液晶セル層２の複屈折量を変化させ、液晶セル層２の複屈折量が４分の１波長に等しくなったときに明表示が得られる。このとき液晶セル層２と４分の１波長板４の合計の複屈折量は半波長となり、反射板３直前では、入射時の直線偏光とは直交した直線偏光となる。反射後は、直線偏光のまま反射されるため再び半波長分位相がずれ、出射時は入射時と平行な直線偏光となり明表示となるものである。
【０００７】
しかしながらこれら反射型液晶表示素子は、通常、室内光あるいは室外光といった外光を利用するため、光の入射方向は斜めからの場合が多いので実際の光線経路は図４のようなものとなる。ところが、液晶セル層２の複屈折量は角度依存性を有していることから、暗表示を得るために垂直入射時に４分の１波長程度を持つように設計しても、入射角度が変わると４分の１波長からずれが生じる。したがって往復した光が完全に直線偏光に戻ることができず、完全な黒表示を得ることが出来ないという課題がある。さらに４分の１波長板を用いた場合も、光の入射角に依存して位相差が変わるため、同様な問題が生じ、視野角によりコントラストが低下するといった課題が残されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、コントラストが高く、かつ視野角依存性が解消された反射型液晶表示素子を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、偏光板、補償素子、液晶セル及び反射板を備え、前記補償素子として、前記偏光板と前記反射板との間に配置され平均チルト角５゜〜３５゜のネマチックハイブリッド配向を固定化した液晶性フィルムを含む補償素子を少なくとも備え、
前記補償素子が、少なくとも前記偏光板と前記液晶セルとの間に２枚配置され；
前記液晶セル内の液晶物質層において液晶物質分子が前記補償素子側の第一の面から反対側の第二の面に向かって成すねじれ角をθ１、前記液晶物質分子の屈折率異方性△ｎ１と前記液晶物質層の厚みｄ１との積を△ｎ１ｄ１、前記液晶物質層の前記第一の面側の前記液晶物質分子の配向軸から前記２枚の補償素子のうち前記液晶セルに近い方の補償素子Aの遅相軸への角度をθ２、前記補償素子Aの屈折率異方性△ｎ２と前記補償素子Aを構成するフィルムの厚みｄ２との積を△ｎ２ｄ２、前記液晶物質層の前記第一の面側の前記液晶物質分子の配向軸から前記２枚の補償素子のうち前記液晶セルから遠い方の補償素子Bの遅相軸への角度をθ３、前記補償素子Bの屈折率異方性△ｎ３と前記補償素子Bを構成するフィルムの厚みｄ３との積を△ｎ３ｄ３、及び前記液晶物質層の前記第一の面側の前記液晶物質分子の配向軸から前記偏光板の吸収軸への角度をθ４とすると、θ１〜θ４が下記式Ａ２を満足し、且つ△ｎ１ｄ１、△ｎ２ｄ２及び△ｎ３ｄ３が下記式Ａ３を満足する反射型液晶表示素子が提供される。
｛θ１＝＋４０゜〜＋８０゜，θ２＝＋１３０゜〜＋１９０゜，θ３＝０゜〜＋６０゜且つθ４＝０〜＋６０゜｝・・・Ａ２
｛△ｎ１ｄ１＝１００〜３００ｎｍ，△ｎ２ｄ２＝１００〜２００ｎｍ且つ△ｎ３ｄ３＝２００〜３５０ｎｍ｝・・・Ａ３
【００１１】
さらに、本発明によれば前記補償素子として、前記ネマチックハイブリッド配向を固定化した液晶性フィルムを含む補償素子に加えて、延伸フィルムを含む補償素子を備える前記反射型液晶表示素子が提供される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の反射型液晶表示素子は、偏光板、補償素子、液晶セル、及び反射板を備える。
【００１４】
前記液晶セルとしては、特に限定されず、複数枚の基板とその間に配置された液晶物質層を含むものを用いることができる。前記液晶セルとしては、TN配向、STN配向、ホモジニアス配向、ホメオトロピック配向、ベンド配向、HAN配向などの複屈折効果を用いたいずれの液晶セルをも用いることができるが、特に、TN配向又はHAN配向を有するTNモード又はHANモードの液晶セルの場合に視野角依存性を良好に解消できることから、これらのモードを好ましいモードとして挙げることができる。
【００１５】
前記液晶セルとしては、単純マトリクス方式、能動素子を電極として用いるTFT(Thin Film Transistor)電極、MIM(Metal Insulator Metal)電極、あるいはTFD(Thin Film Diode)電極を用いるアクティブマトリクス方式等の各種の駆動方式によるものが挙げられる。
【００１６】
前記偏光板は、前記液晶セルの一方の面側のみに配置することができる。具体的には、例えば前記液晶セル上の一方の面上に直接設けることもでき、補償素子等の他の構成部材を介して設けることもできる。
【００１７】
前記偏光板としては特に限定されず、吸収軸を有する一般的な各種のものを用いることができるが、反射率の高い反射型液晶表示素子を得るには透過率の高い偏光板を用いるのが望ましい。このような偏光板として具体的には、一軸に延伸されたポリビニルアルコールフィルムに、偏光度の高いヨウ素分子を一定方向に配列してなるハロゲン偏光フィルムや直接染料で染色したポリビニルアルコールフィルム等を他の支持フィルムに挟んだものが高透過率な偏光板として使用することができる。
【００１８】
前記反射板は、前記液晶物質層の偏光板が配置される面とは反対側の面に配置することができる。前記反射板としては、アルミニウム、銀などが使用でき、真空蒸着法などにより、基板ガラス上にアルミニウム、銀等の反射層を形成したものを用いることができる。
【００１９】
本発明の反射型液晶表示装置は、前記補償素子として、平均チルト角が５゜〜３５゜のネマチックハイブリッド配向を固定化した液晶性フィルムを含む補償素子を少なくとも備える。
【００２０】
ここで本発明でいうネマチックハイブリッド配向とは、液晶物質分子がネマチック配向しており、このときの液晶物質分子のダイレクターとフィルム平面のなす角がフィルム上面と下面とで異なった配向形態をいう。したがって、上面界面近傍と下面界面近傍とで該ダイレクターとフィルム平面との成す角度が異なっている配向形態であり、具体的には、該フィルムの上面と下面との間で該角度が連続的に変化したものを挙げることができる。
【００２１】
ネマチックハイブリッド配向を固定化した液晶性フィルムとは、前記のネマチックハイブリッド配向を呈した液晶物質が、反射型液晶表示素子が使用される条件下において当該配向を保持し、補償素子としての性能が失われない状態とされたフィルムである。このようなネマチックハイブリッド配向を固定化した液晶性フィルムにおいては、液晶物質分子のダイレクターがフィルムの膜厚方向のすべての場所において異なる角度を向いている。したがって当該フィルムは、フィルムという構造体として見た場合、光軸は存在しない。
【００２２】
また本発明でいう平均チルト角とは、液晶性フィルムの膜厚方向における液晶物質分子のダイレクターとフィルム平面との成す角度の平均値を意味するものである。前記ネマチックハイブリッド配向を固定化した液晶性フィルムでは、フィルムの一方の界面付近ではダイレクターとフィルム平面との成す角度が、絶対値として通常６０゜〜９０゜、好ましくは８０゜〜９０゜の角度をなし、当該面と反対の面においては、絶対値として通常０゜〜５０゜、好ましくは０゜〜３０゜の角度を成したものとすることができる。その平均チルト角は、絶対値として５゜〜３５゜の範囲であり、好ましくは７゜〜３３゜、さらに好ましくは１０゜〜３０゜、最も好ましくは１３゜〜２７゜とすることができる。平均チルト角が５゜〜３５゜の範囲から外れた場合、コントラストの低下等を招く。なお平均チルト角は、クリスタルローテーション法を応用して求めることができる。
【００２３】
前記ネマチックハイブリッド配向を固定化した液晶性フィルムは、上記のようなネマチックハイブリッド配向状態が固定化され、かつ特定の平均チルト角を有するものであれば、如何様な液晶物質から形成されたものであっても構わない。例えば低分子液晶物質を液晶状態においてネマチックハイブリッド配向に形成後、光架橋や熱架橋によって固定化して得られる液晶性フィルムや、高分子液晶物質を液晶状態においてネマチックハイブリッド配向に形成後、冷却することによって当該配向を固定化して得られる液晶性フィルムを用いることができる。なお本発明でいう液晶性フィルムとは、フィルム自体が液晶性を呈するか否かを問うものではなく、低分子液晶物質、高分子液晶物質などの液晶物質をフィルム化することによって得られるものを含む。
【００２４】
また前記ネマチックハイブリッド配向を固定化した液晶性フィルムが、反射型液晶表示素子に対してより好適な補償効果を発現するために、該フィルムの膜厚は、対象とする液晶表示素子の方式や種々の光学パラメーターに依存するので一概には言えないが、通常０．２μｍ〜１０μｍ、好ましくは０．３μｍ〜５μｍ、特に好ましくは０．５μｍ〜２μｍの範囲とすることができる。膜厚が０．２μｍ未満の時は、十分な補償効果が得られない恐れがあるため好ましくない。また膜厚が１０μｍを越えるとディスプレーの表示が不必要に色づく恐れがあるため好ましくない。
【００２５】
また液晶性フィルムの法線方向から見た場合の面内の見かけのリターデーション値としては、ネマチックハイブリッド配向したフィルムでは、ダイレクターに平行な方向の屈折率（以下ｎｅと呼ぶ）と垂直な方向の屈折率（以下ｎｏと呼ぶ）が異なっており、ｎｅからｎｏを引いた値を見かけ上の複屈折率とした場合、見かけ上のリターデーション値は見かけ上の複屈折率と絶対膜厚との積で与えられる。この見かけ上のリターデーション値は、エリプソメトリー等の偏光光学測定により容易に求めることができる。補償素子として用いられる液晶性フィルムの見かけ上のリターデーション値は、５５０ｎｍの単色光に対して、通常１０ｎｍ〜６００ｎｍ、好ましくは３０ｎｍ〜４００ｎｍ、特に好ましくは５０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲とすることができる。見かけのリターデーション値が１０ｎｍ未満の時は、十分な視野角拡大効果が得られない恐れがあるため好ましくない。また、６００ｎｍより大きい場合は、斜めから見たときに液晶ディスプレーに不必要な色付きが生じる恐れがあるため好ましくない。
【００２６】
前記特定のネマチックハイブリッド配向を固定化した液晶性フィルムを含む補償素子の配置位置は、前記偏光板と前記液晶セルの間に２枚配置される。
【００２７】
本発明の反射型液晶表示素子は、前記偏光板、前記特定のネマチックハイブリッド配向を固定化した液晶性フィルムを含む補償素子、前記液晶セル及び前記反射板に加え、高分子延伸フィルム等の延伸フィルムを含む補償素子を備えることもできる。
【００２８】
前記高分子延伸フィルムとしては、一軸性あるいは二軸性を示す高分子物質、例えば、ポリカーボネート（PC）、ポリメタクリレート（PMMA）、ポリビニルアルコール（PVA）等の延伸フィルムを使用することができる。前記延伸フィルムを含む補償素子を用いる場合、通常、前記液晶性フィルム１枚と高分子延伸フィルム１枚の組み合わせが実用上望ましい。また本発明の反射型液晶表示素子においては、延伸フィルム以外に例えば位相差フィルム等の光学フィルム等をさらに配置することもできる。
【００２９】
本発明の反射型液晶表示素子における補償素子の具体的な配置条件について説明するが、より具体的な配置条件を説明するにあたり、液晶性フィルムを含む補償素子の面、該補償素子のチルト方向および液晶セルのプレチルト方向をそれぞれ以下に定義する。
【００３０】
まず液晶性フィルムを含む補償素子の面を、該補償素子を構成する液晶性フィルムのフィルム界面近傍における液晶物質分子ダイレクターとフィルム平面との成す角度によってそれぞれ定義すると、図５に示す通り、液晶物質分子のダイレクターとフィルム平面との成す角度の絶対値が大きい（通常６０〜９０度）方の面をｂ面とし、該角度が小さい（通常０〜５０度）方の面をｃ面とする。
【００３１】
この補償素子のｂ面から液晶性フィルム層を通してｃ面を見た場合、液晶物質分子ダイレクターとダイレクターのｃ面への投影成分が成す角度が鋭角となる方向で、かつ投影成分と平行な方向を補償素子のチルト方向と定義する。図５は、液晶性フィルムの断面を概略的に示している。図５では、図面と平行な方向に液晶物質分子が配向しており、チルト方向が図面と平行で図面の右から左への方向となっている。
【００３２】
次いで通常、液晶セルにおける基板と駆動用の液晶物質との界面では、液晶物質はセル界面に対して平行ではなくある角度をもって傾いており一般にこれをプレチルト角と言うが、セル界面の液晶物質分子のダイレクターとダイレクターの界面への投影成分とがなす角度が鋭角である方向で、かつダイレクターの投影成分と平行な方向を液晶セルのプレチルト方向と定義する。図６は、プレチルト方向を図示するために、ツイスト角０°の液晶セルの断面を概略的に示している。図６では、図面と平行な方向に液晶物質分子が配向しており、図面の下側の界面においては、プレチルト方向が図面と平行で図面の左から右への方向となっており、図面の上側の界面においては、プレチルト方向が図面と平行で図面の右から左への方向となっている。
【００３３】
本発明の反射型液晶表示素子においては、通常、前記液晶セルは前記偏光板と前記反射板との間に配置することができる。
【００３５】
また補償素子２枚を反射型液晶表示素子において配置する際、液晶セルの偏光板側および／または反射板側にそれぞれ１枚ずつまたは２枚配置することができる。また用いる補償素子は、同一のパラメータを有する補償素子であっても、また異なるパラメーターを有する補償素子でもよい。２枚の補償素子を液晶セルの両側にそれぞれ１枚配置する場合、その配置条件としては、前述の１枚配置する際の条件を各補償素子に適用することができる。すなわち、それぞれの液晶性フィルムのチルト方向と、液晶セルの、液晶性フィルムと反対側の面上のプレチルト方向との成す角度を大略一致、具体的には絶対値として通常０〜１５度、好ましくは０〜１０度、さらに好ましくは０〜５度の範囲とするか、大略逆平行、具体的には絶対値として通常１６５〜１８０度、好ましくは１７０〜１８０、さらに好ましくは１７５〜１８０度の範囲とするか、または大略垂直、具体的には絶対値として７５〜１０５度、好ましくは８０〜１００度、さらに好ましくは８５〜９５度の範囲となるように配置することで視野角改良された反射型液晶表示素子を得ることができる。
【００３６】
また２枚の補償素子を液晶セルの偏光板側または反射板側のいずれか一方に配置する場合、液晶セルに近い側の補償素子は、１枚補償素子を配置する際の条件と同様に配置することができる。すなわち液晶性フィルムのチルト方向と、液晶セルの、液晶性フィルムと反対側の面上のプレチルト方向との成す角度を大略一致、具体的には絶対値として通常０〜１５度、好ましくは０〜１０度、さらに好ましくは０〜５度の範囲とするか、大略逆平行、具体的には絶対値として通常１６５〜１８０度、好ましくは１７０〜１８０、さらに好ましくは１７５〜１８０度の範囲とするか、または大略垂直、具体的には絶対値として７５〜１０５度、好ましくは８０〜１００度、さらに好ましくは８５〜９５度の範囲となるように配置することができる。２枚目の補償素子即ち液晶セルから遠い側の補償素子は、液晶セルの補償素子側の面上のプレチルト方向と２枚目の液晶性フィルムのチルト方向との成す角度が大略一致、具体的には絶対値として通常０〜１５度、好ましくは０〜１０度、さらに好ましくは０〜５度の範囲とするか、大略逆平行、具体的には絶対値として通常１６５〜１８０度、好ましくは１７０〜１８０、さらに好ましくは１７５〜１８０度の範囲とするか、または大略垂直、具体的には絶対値として７５〜１０５度、好ましくは８０〜１００度、さらに好ましくは８５〜９５度の範囲となるように配置することにより視野角改良された反射型液晶表示素子を得ることができる。
【００３７】
また、液晶性フィルムを含む補償素子を２枚または液晶性フィルムを含む補償素子と延伸フィルムを含む補償素子とを１枚ずつ液晶セルの偏光板側、即ち偏光板と液晶セルとの間に配置する場合、前記液晶セル内の液晶物質層において液晶物質分子が前記補償素子側の第一の面から反対側の第二の面に向かって成すねじれ角をθ１、前記液晶物質分子の屈折率異方性△ｎ１と前記液晶物質層の厚みｄ１との積を△ｎ１ｄ１、前記液晶物質層の前記第一の面側の前記液晶物質分子の配向軸から前記２枚の補償素子のうち前記液晶セルに近い方の補償素子Aの遅相軸への角度をθ２、前記補償素子Aの屈折率異方性△ｎ２と前記補償素子Aを構成するフィルムの厚みｄ２との積を△ｎ２ｄ２、前記液晶物質層の前記第一の面側の前記液晶物質分子の配向軸から前記２枚の補償素子のうち前記液晶セルから遠い方の補償素子Bの遅相軸への角度をθ３、前記補償素子Bの屈折率異方性△ｎ３と前記補償素子Bを構成するフィルムの厚みｄ３との積を△ｎ３ｄ３、及び前記液晶物質層の前記第一の面側の前記液晶物質分子の配向軸から前記偏光板の吸収軸への角度をθ４とすると、θ１〜θ４が下記式Ａ２を満足し、且つ△ｎ１ｄ１、△ｎ２ｄ２及び△ｎ３ｄ３が下記式Ａ３を満足する。
｛θ１＝＋４０゜〜＋８０゜，θ２＝＋１３０゜〜＋１９０゜，θ３＝０゜〜＋６０゜且つθ４＝０〜＋６０゜｝・・・Ａ２
｛△ｎ１ｄ１＝１００〜３００ｎｍ，△ｎ２ｄ２＝１００〜２００ｎｍ且つ△ｎ３ｄ３＝２００〜３５０ｎｍ｝・・・Ａ３
Ａ２におけるθ１〜θ４が上記範囲を外れると、コントラストの低下及び着色の増大、またはそのいずれかが起こりうる恐れがあるため好ましくない。なお本明細書においては、角度の＋方向および−方向とは、相対的な角度の回転方向を意味し、偏光板から反射板に向かって反時計回りを＋とすれば時計回りは−となり、逆に時計回りを＋とすれば反時計回り方向が−となるが、どちらを＋とした場合も、本発明の範囲に包含され、同等の効果を得ることができる。またＡ３を満足しない場合、コントラストの低下、着色の増大等の問題が起こりうる恐れがあるため好ましくない。
【００３８】
また補償素子として液晶性フィルムの他に延伸フィルムからなる補償素子を組み合わせて配置する場合、延伸フィルムは液晶性フィルムのｂ面またはｃ面のどちら側に配置しても良く、また延伸フィルム２枚を液晶性フィルムの両面に配置することもできる。ここで本発明に用いられる液晶性フィルムはネマチックハイブリッド配向を形成しているものであることから、液晶性フィルムは上下非対称である。したがって延伸フィルムを液晶性フィルムのｂ面側に配置する場合とｃ面側に配置する場合では、当然その光学的な意味合いが異なり、実際にどちらに配置するかによって異なる視野角改良効果を有する反射型液晶表示装置を得ることができる。また所望の光学性能を得るために、ｂ面側もしくはｃ面側のいずれか一方または両方に複数枚の延伸フィルムを振り分けて配置することもできる。いずれにせよ延伸フィルムを含む補償素子と液晶性フィルムを含む補償素子とを組み合わせて本発明の反射型液晶表示素子に配置する場合における両補償素子の配置関係については、液晶セルの光学パラメーターや要求される光学性能等を考慮して最適化することにより好ましい素子とすることができる。
【００３９】
本発明の反射型液晶表示素子は、上記のような条件にて補償素子を配置することによって明るい無彩色表示を行うことができ、コントラストが高く、かつ視野角依存性が解消されたものである。また本発明の反射型液晶表示素子は、必須の構成要素として備える偏光板、補償素子、液晶セルおよび反射板の他に、他の構成要素を備えても良い。具体的には、表示特性を向上させるための光拡散、光回折等の特性を有する各種光学部材を組み合わせることができる。光拡散性を有する光学部材としては、入射光を等方的または異方的に拡散させる性質を有するものであれば特に限定されるものではない。また光回折を有する光学部材としても入射光を等方的または異方的に回折させる性質を有するものであれば特に限定されるものではない。さらにカラーフィルターを備えること等により、色純度の高いマルチカラー又はフルカラー表示を行うことができるカラー反射型液晶表示素子とすることができる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明の反射型液晶表示装置は、視野角特性が改善され、コントラスト特性等を低下せず、非常に視認性に優れる反射型液晶表示装置とすることができる。
【００４１】
【実施例】
以下に実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（製造例１）
６−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸  １００ｍｍｏｌ、テレフタル酸  １００ｍｍｏｌ、クロロヒドロキノン  ５０ｍｍｏｌ、ｔｅｒｔ−ブチルカテコール  ５０ｍｍｏｌ、及び無水酢酸  ６００ｍｍｏｌをとり、窒素雰囲気下、１４０℃で２時間、２７０℃で２時間、２８０℃で２時間、３００℃で２時間重合反応を行った。
【００４２】
得られた反応性生物をテトラクロロエタンに溶解した後、メタノールで再沈殿を行って精製した結果、液晶性ポリエステルを得た。得られた液晶性ポリエステルの対数粘度は０．１５（ウベローデ型粘度計で、フェノール／テトラクロロエタン（６０／４０重量比）混合溶媒中、３０℃で測定）であり、ＤＳＣ測定及び偏光顕微鏡観察の結果、液晶相としてネマチック相をもち、等方相−液晶相転移温度は３００℃以上、ガラス転移点は１３５℃であることが判明した。
【００４３】
この液晶性ポリエステルの５重量％のテトラクロロエタン溶液を調製し、該溶液をラビングポリイミド膜を有するガラス基板にスピンコート法により塗布した。
【００４４】
溶媒を乾燥した後、２５０℃で３０分間熱処理し、冷却することにより透明で配向欠陥の無いフィルムをガラス基板上に得た。
【００４５】
得られたフィルムを偏光解析したところ、膜厚方向における平均チルト角が２５度のネマチックハイブリッド配向を形成していることが判明した。またフィルムの実膜厚は０．７７μｍであった。
（実施例１）
図７及び図８に示す構成を有する反射型液晶表示素子を作成した。
【００４６】
補償素子として、製造例１で製造した液晶性フィルム（５，６）を用いた。
【００４７】
液晶セル２としては、液晶物質層としてＺＬＩ−１６９５の層を有し、セルパラメータはセルギャップ３．５μｍ、ねじれ角６３度（左ねじれ）、プレチルト角２度のものを用いた。
【００４８】
液晶性フィルム（５，６）は、いずれも空気界面側（調製時に空気界面に面していた側）が偏光板に近い側になるように、液晶セル２と偏光板１の間に配置した。また図示を省略した駆動回路から液晶セル２の上下の電極に駆動電圧を印加した。
【００４９】
図７においては、各構成要素は分離した状態で模式的に示されているが、実際にはこれらの構成要素は接着剤を介して貼付した。また図７においては、偏光板側を上側、反射板側を下側として図示している。
【００５０】
図８においては、反射型液晶表示素子の偏光板側から見た、液晶セル２の偏光板側の面上の液晶物質分子の配向方向を２１、反射板側の面上の液晶物質分子の配向方向を２２、液晶性フィルム５の遅相軸の方向を５１、液晶性フィルム６の遅相軸の方向を６１、偏光板の吸収軸方向を１１として図示している。
【００５１】
液晶セル２の屈折率異方性Δｎ１と液晶物質層の厚みｄ１との積Δｎ１・ｄ１をほぼ２１０ｎｍとし、液晶性フィルム５の屈折率異方性Δn２と厚みd２との積Δｎ２・ｄ２を１４０ｎｍとし、液晶性フィルム６の屈折率異方性Δn３と厚みd３との積Δｎ３・ｄ３を２８０ｎｍとした。そして、前記配向方向２１から配向方向２２への液晶物質分子の反時計回りのねじれ角θ１、前記配向方向２１から前記遅相軸方向５１への反時計回りの角度θ２、前記配向方向２１から前記遅相軸方向６１への反時計回りの角度θ３、及び前記配向方向２１から前記吸収軸方向１１への反時計回りの角度θ４を、それぞれ、θ１＝＋６３°、θ２＝＋１５３°、θ３＝＋３３°、θ４＝＋４３°と配置した。
【００５２】
作成した反射型液晶表示素子の印加電圧に対する反射率を測定した。結果を図９に示す。
【００５３】
作成した反射型液晶表示素子の印加電圧に対する色度変化を測定した。結果を図１０にＣＩＥ色度図として示す。
【００５４】
作成した反射型液晶表示素子に白表示０Ｖ及び黒表示６Ｖを印加した際の透過率の比（白表示）／（黒表示）をコントラスト比として、全方位からのコントラスト比を測定した。結果を図１１に示す。
（実施例２）
実施例１と同様に、図７及び図８に示す構成を有する反射型液晶表示素子を作成した。但し、液晶性フィルム５として、膜厚方向の平均チルト角が１５度のネマチックハイブリッド配向が固定化された膜厚０．６６μｍの液晶性フィルムを用い、液晶性フィルム６として、膜厚方向の平均チルト角が１５度であるネマチックハイブリッド配向が固定化された膜厚１．２７μｍの液晶性フィルムを用いた。また、液晶セル２の屈折率異方性Δn１と厚みd１との積Δｎ１・ｄ１を２１０ｎｍ、液晶性フィルム５の屈折率異方性Δn２と厚みd２との積Δｎ２・ｄ２を１４０ｎｍ、液晶性フィルム６の屈折率異方性Δn３と厚みd３との積Δｎ３・ｄ３を２７０ｎｍとした。さらに、θ１＝＋６３°、θ２＝＋１６３°、θ３＝＋２８°、θ４＝＋３８°と配置した。
【００５５】
作成した反射型液晶表示素子について、印加電圧に対する反射率及び色度変化並びに全方位からのコントラスト比を、実施例１と同様に測定した。結果をそれぞれ図１２〜１４に示す。
（実施例３）
実施例１と同様に、図７及び図８に示す構成を有する反射型液晶表示素子を作成した。但し、液晶性フィルム５のかわりに１軸延伸ＰＣ（ポリカーボネート）フィルム５を用いた。また、液晶フィルム６として、膜厚方向の平均チルト角が１５度のネマチックハイブリッド配向が固定化された膜厚１．２７μｍの液晶性フィルムを用いた。さらに、液晶セル２の屈折率異方性Δn１と厚みd１との積Δｎ１・ｄ１を２１０ｎｍ、一軸延伸ＰＣフィルム５の屈折率異方性Δn２と厚みd２との積Δｎ２・ｄ２を１４０ｎｍ、液晶性フィルム６の屈折率異方性Δn３と厚みd３との積Δｎ３・ｄ３を２７０ｎｍとし、θ１＝＋６３°、θ２＝＋１６３°、θ３＝＋４３°、θ４＝＋５３°と配置した。
【００５６】
作成した反射型液晶表示素子について、印加電圧に対する反射率及び色度変化並びに全方位からのコントラスト比を、実施例１と同様に測定した。結果をそれぞれ図１５〜１７に示す。
（比較例１）
実施例１と同様に、図７及び図８に示す構成を有する反射型液晶表示素子を作成した。但し、液晶性フィルムを用いず、かわりに１軸延伸ポリビニルアルコール（PVA）フィルム２枚を用いた。また、液晶セル２の屈折率異方性Δn１と厚みd１との積Δｎ１・ｄ１を２１０ｎｍ、１軸延伸ＰＶＡフィルム５の屈折率異方性Δn２と厚みd２との積Δｎ２・ｄ２を１４０ｎｍ、１軸延伸ＰＶＡフィルム６の屈折率異方性Δn３と厚みd３との積Δｎ３・ｄ３を２６０ｎｍとし、θ１＝＋６３°、θ２＝＋３°、θ３＝＋１１８°、θ４＝＋１３°と配置した。
【００５７】
作成した反射型液晶表示素子について、印加電圧に対する反射率及び色度変化並びに全方位からのコントラスト比を、実施例１と同様に測定した。結果をそれぞれ図１８〜２０に示す。
（比較例２）
実施例１と同様に、図７及び図８に示す構成を有する反射型液晶表示素子を作成した。但し、液晶性フィルムを用いず、かわりに主屈折率nx、ny及びnzが、nz＝（nx＋ny）／２の関係を満たす２軸延伸ポリビニルアルコール（PVA）フィルム２枚を用いた。また、液晶セル２の屈折率異方性Δn１と厚みd１との積Δｎ１・ｄ１を２１０ｎｍ、２軸延伸ＰＶＡフィルム５の屈折率異方性Δn２と厚みd２との積Δｎ２・ｄ２を１４０ｎｍ、２軸延伸ＰＶＡフィルム６の屈折率異方性Δn３と厚みd３との積Δｎ３・ｄ３を２６０ｎｍ、θ１＝＋６３°、θ２＝＋３°、θ３＝＋１１８°、θ４＝＋１３°と配置した。
【００５８】
作成した反射型液晶表示素子について、全方位からのコントラスト比を、実施例１と同様に測定した。結果を図２１に示す。
【００５９】
図１１、図１４、図１７、図２０及び図２１から明らかなように、実施例１，２，３は、比較例１、２に比べて、白黒表示におけるコントラストから見た視野角が大幅に改善されていることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【図１】液晶分子のチルト角及びツイスト角を説明するための概略図である。
【図２】従来のTNモードを説明するための概略図である。
【図３】従来のTNモードと４分の１波長板の組み合わせを説明するための概略図である。
【図４】従来のTNモードの視野角依存性を説明するための概略図である。
【図５】補償素子を構成する液晶性フィルムの配向構造の概略図である。
【図６】液晶セルの配向構造の概略図である。
【図７】実施例１〜３において作成した本発明の反射型液晶表示装置を模式的に表した斜視図である。
【図８】実施例１〜３において作成した本発明の反射型液晶表示装置における偏光板の吸収軸、液晶セルの配向方向および液晶性フィルムの遅相軸方向との角度関係を偏光板側から見た態様で示した平面図である。
【図９】実施例１の電圧変化に対する反射率を示す図である。
【図１０】実施例１の電圧変化に対する色度の変化を示すＣＩＥ色度図である。
【図１１】実施例１における反射型液晶表示装置を全方位から見た時のコントラスト比を示す図である。
【図１２】実施例２の電圧変化に対する反射率を示す図である。
【図１３】実施例２の電圧変化に対する色度の変化を示す図である。
【図１４】実施例２における反射型液晶表示装置を全方位から見た時のコントラスト比を示す図である。
【図１５】実施例３の電圧変化に対する反射率を示す図である。
【図１６】実施例３の電圧変化に対する色度の変化を示す図である。
【図１７】実施例３における反射型液晶表示装置を全方位から見た時のコントラスト比を示す図である。
【図１８】比較例１の電圧変化に対する反射率を示す図である。
【図１９】比較例１の電圧変化に対する色度の変化を示す図である。
【図２０】比較例１における反射型液晶表示装置を全方位から見た時のコントラスト比を示す図である。
【図２１】比較例２における反射型液晶表示装置を全方位から見た時のコントラスト比を示す図である。
【符号の説明】
１：偏光板
２：液晶セル
３：反射板
４：４分の１波長板
５：液晶性フィルム（または延伸フィルム）
６：液晶性フィルム（または延伸フィルム）
１１：偏光板の吸収軸
２１：液晶セルの偏光板側の液晶分子配向方向
２２：液晶セルの反射板側の液晶分子配向方向
５１：フィルムの遅相軸
６１：フィルムの遅相軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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