(57)【要約】【課題】明るく、しかも高コントラストの反射表示を行う。【解決手段】液晶分子が後側から前側に向かって所定方向にツイストするように配向し、該液晶分子のツイスト角が２４０°〜２６０°に設定され、且つ液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎｄの値が７７０〜８５０ｎｍの範囲に設定された液晶層１の後側に反射手段９を配置し、液晶層１の前側に、偏光板１２を、偏光軸を液晶層１の前側における液晶分子の配向方向に対して前記所定方向とは逆方向に７０〜８０°回転した方向に向けて配置し、液晶層１と偏光板１６との間に、５９０〜６３０ｎｍの位相差を有する第一位相差板１３を、その遅相軸を偏光板１２の偏光軸に対して前記逆方向に９５〜１０５°回転した方向に向けて配置し、液晶層１と第一位相差板１３との間に、１５０〜１９０ｎｍの位相差を有する第二位相差板１４を、その遅相軸を第一位相差板１３の遅相軸に対して前記所定方向に４０〜５０°回転した方向に向けて配置した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶分子のツイスト角が２４０°〜２６０°に設定され、且つ液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎｄの値が７７０〜８５０ｎｍの範囲に設定された液晶層と、
前記液晶層を挟んで互いに対向するように配置された第一と第二の電極と、
前記液晶層を挟んで前記第一の電極と対向するように配置された反射手段と、
前記液晶層との間に前記第一の電極が介在するように配置された偏光板と、
前記第一の電極と前記偏光板との間に配置された第一位相差板と、
前記第一の電極と前記第一位相差板との間に配置された第二位相差板と、
を備え、
前記液晶層は、前記第二の電極側から前記第一の電極側に向かうにしたがって液晶分子が所定方向に向かってツイストしていくように配向し、
前記偏光板は、前記第一の電極側での界面における液晶分子の配向方向に対して該偏光板の偏光軸が前記所定方向とは逆方向に７０〜８０°回転した方向に向くように配置され、
前記第一位相差板は、５９０〜６３０ｎｍの位相差を有し、前記偏光板の偏光軸に対して該第一位相差板の遅相軸が前記逆方向に９５〜１０５°回転した方向に向くように配置され、
前記第二位相差板は、１５０〜１９０ｎｍの位相差を有し、前記第一位相差板の遅相軸に対して該第二位相差板の遅相軸が前記所定方向に４０〜５０°回転した方向に向くように配置されていることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】
前記液晶層は、所定の基準方向に対して前記第一の電極側での界面における液晶分子の配向方向が一方の方向に３０〜４０°回転した方向に向くように且つ前記第二の電極側での界面における液晶分子の配向方向が他方の方向に３０〜４０°回転した方向に向くように配向しており、
前記偏光板は、前記基準方向に対して該偏光板の偏光軸が前記他方の方向に３５〜４５°回転した方向に向くように配置され、
前記第一位相差板は、前記基準方向に対して該第一位相差板の遅相軸が前記他方の方向に１３５〜１４５°回転した方向に向くように配置され、
前記第二位相差板は、前記基準方向に対して該第二位相差板の遅相軸が前記他方の方向に９０〜１００°回転した方向に向くように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項３】
前記基準方向は、画面の横軸方向であることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示素子。
【請求項４】
前記反射手段は、入射光を拡散反射する機能を有していることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の液晶表示素子。
【請求項５】
前記反射手段は、反射膜と、該反射膜上に設けられた拡散層とからなっていることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示素子。
【請求項６】
前記液晶層は、対向配置された第一の基板と第二の基板との間に封入されており、前記第一の基板の前記液晶層と対向する面に前記第一の電極が設けられ、前記第二の基板の前記液晶層と対向する面に前記反射手段が設けられ、該反射手段の上に前記第二の電極が設けられていることを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、反射型の液晶表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
一方の面から入射し、液晶層を透過した光を反射して前記一方の面から出射する反射型の液晶表示素子として、例えば特許文献１に記載されているように、光の入射側のみに偏光板を配置したものがある。この液晶表示素子は、光の吸収部材である偏光板が一枚だけであるため、明るい反射表示を行うことができる。
【０００３】
すなわち、反射型の液晶表示素子には、液晶層を挟んで第一偏光板と第二偏光板とを配置し、何れか一方の偏光板の外側に反射板を配置したものもある。しかし、この液晶表示素子は、一方の面から入射した光が、反射板により反射されて前記一方の面から出射する過程で第一偏光板と第二偏光板とを二度ずつ通るため、偏光板による光の吸収量が多く、表示が暗くなってしまう。
【０００４】
それに対して、特許文献１に記載された反射型液晶表示素子は、偏光板が一枚だけであるため、偏光板による光の吸収量が少ない。そのため、二枚の偏光板を備えた反射型液晶表示素子に比べて明るい表示が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３１５７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載された反射型液晶表示素子は、明表示と暗表示のコントラストが充分とは言えない。
【０００７】
この発明は、明るく、しかも高コントラストの反射表示を行うことができる液晶表示素子を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、
液晶分子のツイスト角が２４０°〜２６０°に設定され、且つ液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎｄの値が７７０〜８５０ｎｍの範囲に設定された液晶層と、
前記液晶層を挟んで互いに対向するように配置された第一と第二の電極と、
前記液晶層を挟んで前記第一の電極と対向するように配置された反射手段と、
前記液晶層との間に前記第一の電極が介在するように配置された偏光板と、
前記第一の電極と前記偏光板との間に配置された第一位相差板と、
前記第一の電極と前記第一位相差板との間に配置された第二位相差板と、
を備え、
前記液晶層は、前記第二の電極側から前記第一の電極側に向かうにしたがって液晶分子が所定方向に向かってツイストしていくように配向し、
前記偏光板は、前記第一の電極側での界面における液晶分子の配向方向に対して該偏光板の偏光軸が前記所定方向とは逆方向に７０〜８０°回転した方向に向くように配置され、
前記第一位相差板は、５９０〜６３０ｎｍの位相差を有し、前記偏光板の偏光軸に対して該第一位相差板の遅相軸が前記逆方向に９５〜１０５°回転した方向に向くように配置され、
前記第二位相差板は、１５０〜１９０ｎｍの位相差を有し、前記第一位相差板の遅相軸に対して該第二位相差板の遅相軸が前記所定方向に４０〜５０°回転した方向に向くように配置されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の液晶表示素子において、
前記液晶層は、所定の基準方向に対して前記第一の電極側での界面における液晶分子の配向方向が一方の方向に３０〜４０°回転した方向に向くように且つ前記第二の電極側での界面における液晶分子の配向方向が他方の方向に３０〜４０°回転した方向に向くように配向しており、
前記偏光板は、前記基準方向に対して該偏光板の偏光軸が前記他方の方向に３５〜４５°回転した方向に向くように配置され、
前記第一位相差板は、前記基準方向に対して該第一位相差板の遅相軸が前記他方の方向に１３５〜１４５°回転した方向に向くように配置され、
前記第二位相差板は、前記基準方向に対して該第二位相差板の遅相軸が前記他方の方向に９０〜１００°回転した方向に向くように配置されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、前記請求項２に記載の液晶表示素子において、前記基準方向は、画面の横軸方向であることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、前記請求項１から３の何れかに記載の液晶表示素子において、前記反射手段は、入射光を拡散反射する機能を有していることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、前記請求項４に記載の液晶表示素子において、前記反射手段は、反射膜と、該反射膜上に設けられた拡散層とからなっていることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、前記請求項１から５の何れかに記載の液晶表示素子において、前記液晶層は、対向配置された第一の基板と第二の基板との間に封入されており、前記第一の基板の前記液晶層と対向する面に前記第一の電極が設けられ、前記第二の基板の前記液晶層と対向する面に前記反射手段が設けられ、該反射手段の上に前記第二の電極が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の液晶表示素子によれば、明るく、しかも高コントラストの反射表示を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の一実施例による液晶表示素子の断面図。
【図２】前記液晶表示素子の液晶分子の配向状態と偏光板の偏光軸の向きと第一及び第二位相差板の遅相軸の向きを示す図。
【図３】前記液晶表示素子のオフ電圧印加時の光の偏光状態の変化を示す図。
【図４】前記液晶表示素子のオン電圧印加時の光の偏光状態の変化を示す図。
【図５】偏光板の偏光軸の向きに対応した液晶層の見かけの複屈折異方性Δｎ＊と反射光強度との関係を示す図。
【図６】第一位相差板の遅相軸の向きに対応した液晶層の見かけの複屈折異方性Δｎ＊と反射光強度との関係を示す図。
【図７】第二位相差板の遅相軸の向きに対応した液晶層の見かけの複屈折異方性Δｎ＊と反射光強度との関係を示す図。
【図８】第一位相差板の位相差に対応した液晶層の見かけの複屈折異方性Δｎ＊と反射光強度との関係を示す図。
【図９】第二位相差板の位相差に対応した液晶層の見かけの複屈折異方性Δｎ＊と反射光強度との関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［実施例］
図１はこの発明の一実施例による液晶表示素子の断面図である。この液晶表示素子は、液晶層１と、液晶層１を挟んで互いに対向するように配置された第一と第二の電極４，５を備えている。
【００１７】
さらに、この液晶表示素子は、液晶層１を挟んで第一の電極４と対向するように配置された反射手段９と、液晶層１との間に第一の電極４が介在するように配置された偏光板１２と、第一の電極４と偏光板１２との間に配置された第一位相差板１３と、第一の電極４と第一位相差板１３との間に配置された第二位相差板１４とを備えている。
【００１８】
液晶層１は、所定の間隙を設けて対向配置された第一の基板２と第二の後基板３との間に封入されている。以下、図１において上側の第一の基板２を前基板と称し、下側の第二の基板３を後基板と称する。前基板２はガラス等からなる透明基板である。後基板３は、透明基板でも不透明基板でもよい。
【００１９】
また、第一の電極４と第二の電極５は、何れもＩＴＯ膜等からなる透明電極であり、第一の電極４は、前基板２の液晶層１と対向する面上に設けられ、第二の電極５は、後基板３の液晶層１と対向する面上に設けられている。
【００２０】
この液晶表示素子は単純マトリックス型のものであり、第一と第二の電極４，５の一方、例えば前基板２に設けられた第一の電極４は、走査線方向に延伸させて形成された直線状の走査電極である。また、後基板３に設けられた第二の電極５は、走査線方向と直交する方向に延伸させて形成された直線状の信号電極である。この実施例において、走査線方向は、画面の横軸方向と平行な方向である。
【００２１】
走査電極（第一の電極）４は、所定数、所定のピッチで互いに平行にされ、信号電極（第二の電極）５は、所定数、所定のピッチで互いに平行にされており、各走査電極４と各信号電極５との交差部、つまり走査電極４と信号電極５とが対向する領域により複数の画素が形成されている。
【００２２】
また、前基板２の液晶層１と対向する面上には、各走査電極４を覆って第一配向膜６が形成され、後基板３の液晶層１と対向する面上には、各信号電極５を覆って第二配向膜７が形成されている。これらの配向膜６，７は、ポリイミド等からなる水平配向膜であり、第一配向膜６は、所定の方向にラビング処理され、第二配向膜７は、第一の配向膜６のラビング方向に対して所定の角度で交差する方向にラビング処理されている。
【００２３】
この液晶表示素子は、ＳＴＮ型液晶表示素子であり、図２のように、第一配向膜６は、所定の基準方向ｘに対して一方の方向に３５°回転した方向６ｒに向かってラビングされ、第二配向膜７は、基準方向ｘに対して他方の方向に３５°回転した方向７ｒに向かってラビングされている。
【００２４】
前基板２と後基板３は、画面エリアを囲む枠状のシール材８を介して貼り合わされており、前基板２と後基板３との間の間隙のシール材８で囲まれた領域に、誘電異方性が正のネマティック液晶からなる液晶層１が封入されている。
【００２５】
そして、液晶層１の液晶分子は、走査電極４側での界面、すなわち第一配向膜６に接する面における配向方向を第一配向膜６により規定され、信号電極５側での界面、すなわち第二配向膜６に接する面における配向方向を第二配向膜７により規定され、前基板２と後基板３との間において２５０°のツイスト角でツイスト配向している。以下、前記走査電極４側での界面を液晶層１の前面と称し、信号電極５側での界面を液晶層１の後面と称する。
【００２６】
すなわち、液晶層１の前面の液晶分子は、第一配向膜６のラビング方向６ｒ、つまり基準方向ｘに対して一方の方向に３０〜４０°回転した方向に分子長軸を向けて、該ラビング方向６ｒの下流側の分子端が第一配向膜６から離れる方向にプレチルトした状態で配向している。また、液晶層１の後面の液晶分子は、第二配向膜７のラビング方向７ｒ、つまり基準方向ｘに対して他方の方向に３０〜４０°回転した方向に分子長軸を向けて、該ラビング方向７ｒの下流側の分子端が第二配向膜７から離れる方向にプレチルトした状態で配向している。
【００２７】
そして、液晶層１の液晶分子は、信号電極５側から走査電極４側に向かうにしたがって、すなわち液晶層１の後面から前面に向かうにしたがって所定方向に向かってツイストしていくように、２５０°のツイスト角で配向している。
【００２８】
この実施例において、前記基準方向ｘは、画面の横軸方向である。また、基準方向ｘに対する一方の方向は、前側、すなわち偏光板１２の配置側から見て右回り方向であり、他方の方向は、前側から見て左回り方向である。
【００２９】
従って、液晶分子は、液晶層１の前面において、基準方向ｘに対して前側から見て右回り方向に３５°の方向に配向し、前記液晶層１の後面において、前記基準方向ｘに対して前側から見て左回り方向に３５°の方向に配向し、後基板３側から前基板２側に向かって、前側から見て左回り方向に３５°のツイスト角でツイスト配向している。
【００３０】
さらに、液晶層１の液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎｄの値は、７７０〜８５０ｎｍの範囲に設定されている。この実施例では、液晶材料としてΔｎの値が０．１２０のものを用い、前基板２と後基板３との間の間隙を、液晶層厚ｄが６．４μｍになるように規定することにより、液晶層１のΔｎｄの値を７６８ｎｍに設定している。
【００３１】
液晶層１の後側に配置された反射手段９は、入射光を拡散反射する機能を有している。この実施例において反射手段９は、反射膜１０と、該反射膜１０上に設けられた拡散層１１とからなっている。反射膜１０は、アルミニウム等の金属膜からなる鏡面反射膜であり、拡散層１１は、絶縁性の拡散粒子が分散された透明絶縁膜からなっている。
【００３２】
この実施例において、反射手段９は、後基板３の液晶層１と対向する面に形成されており、該反射手段９の拡散層１１の上に信号電極５が設けられている。また、反射手段９を構成する反射膜１０と拡散層１１は、後基板３の全面に亘って形成されている。従って、後基板３は、拡散層１１の周縁部において、シール材８を介して前基板２と貼り合わされている。なお、走査電極４と信号電極５及び第一配向膜６と第二配向膜７は、シール材８で囲まれた画面エリア内に形成されている。
【００３３】
一方、偏光板１２と第一位相差板１３と第二位相差板１４は、前基板２の外側に、第二位相差板１４、第一位相差板１３、偏光板１２の順に積層して配置されている。すなわち、前基板２の外面に第二位相差板１４が貼り付けられ、その上に第一位相差板１３が貼り付けられ、さらにその上に偏光板１２が貼り付けられている。
【００３４】
偏光板１２は、互いに直交する二つの方向の振動成分の光のうち、一方の振動成分の光を透過させ、他方の振動成分の光を吸収する吸収偏光板である。この偏光板１２は、図２のように、該偏光板１２の偏光軸（透過軸または吸収軸）１２ａが、基準方向ｘに対して、前側から見て左回り方向に３８°回転した方向に向くように配向されている。
【００３５】
すなわち、偏光板１２は、偏光軸１２ａが、液晶層１の前面における液晶分子の配向方向（第一配向膜６のラビング方法）６ｒに対して、前記所定方向とは逆方向、つまり前側から見た液晶分子のツイスト方向とは逆方向に７３°回転した方向に向くように配置されている。
【００３６】
第一位相差板１３は、６１０ｎｍの位相差（リタデーション）を有する位相差板である。この第一位相差板１３は、図２のように、該第一位相差板１３の遅相軸１３ａが、基準方向ｘに対して、前側から見て左回り方向に１４０°回転した方向に向くように配向されている。
【００３７】
すなわち、第一位相差板１３は、該第一位相差板１３の遅相軸１３ａが、偏光板１２の偏光軸１２ａに対して、前記所定方向とは逆方向、つまり前側から見た液晶分子のツイスト方向とは逆方向に１０２°回転した方向に向くように配置されている。
【００３８】
また、第二位相差板１４は、１７０ｎｍの位相差を有する位相差板である。この第二位相差板１４は、図２のように、該第二位相差板１４の遅相軸１４ａが、基準方向ｘに対して、前側から見て左回り方向に９５°回転した方向に向くように配向されている。
【００３９】
すなわち、第二位相差板１４は、該第二位相差板１４の遅相軸１４ａが、第一位相差板１３の遅相軸１３ａに対して、前記所定方向、つまり前側から見た液晶分子のツイスト方向に４５°回転した方向に向くように配置されている。
【００４０】
この液晶表示素子は、その使用環境の光である外光を利用する反射表示を行うものであり、前側から入射し、偏光板１２と第一位相差板１３と第二位相差板１４と液晶層１とを透過した光を反射手段９により反射し、前記反射手段９により反射され、液晶層１と第二位相差板１４と第一位相差板１３とを透過し、さらに偏光板１２を透過した光を前側に出射する。
【００４１】
図３は前記液晶表示素子のオフ電圧印加時の光の偏光状態の変化を示している。図３のように、液晶表示素子に前側から入射した光Ａ０は、偏光板１２により、該偏光板１２の偏光軸１２ａと直交する振動成分の光を吸収され、偏光軸１２ａと平行な振動成分の光が偏光板１２を透過する。
【００４２】
偏光板１２を透過した光、すなわち偏光板１２の偏光軸１２ａと平行な直線偏光Ａ１は、第一位相差板１３により６１０ｎｍの位相差を与えられ、Ａ２のような偏光状態の光になる。この光Ａ２は、赤の波長光Ｒが前記直線偏光Ａ１と殆んど変わらず、緑の波長光Ｇが、赤の波長光Ｒの振動方向に対して僅かにずれた方向に長軸方向をもった楕円偏光になり、青の波長光Ｂが、赤の波長光Ｒの振動方向に対して緑の波長光Ｇのよりもさらにずれた方向に長軸方向をもった楕円偏光になった光である。なお、図３では、赤の波長光Ｒとして６１０ｎｍの波長光を示し、緑の波長光Ｇとして５５０ｎｍの波長光を示し、青の波長光Ｂとして４５０ｎｍの波長光を示している。
【００４３】
前記第一位相差板１３により６１０ｎｍの位相差を与えられた光Ａ２は、第二位相差板１４により６１０ｎｍの位相差を与えられ、Ａ３のような偏光状態の光になって液晶層１に入射する。
【００４４】
そして、走査電極４と信号電極５との間にオフ電圧を印加したとき、すなわち液晶層１の液晶分子が２５０°のツイスト角でツイスト配向したときは、液晶層１に入射した光Ａ３が、液晶層１を前側から後側に向かって透過する間に、液晶層１のΔｎｄ（この実施例ではΔｎｄ＝７６８ｎｍ）に対応した複屈折異方性により偏光状態を変え、Ａ４のような偏光状態の光になる。
【００４５】
液晶層１を透過した光Ａ４は、反射手段９により反射されて液晶層１に後側から再び入射し、液晶層１を後側から前側に向かって透過する間に、Ａ５のような偏光状態の光になる。さらに、液晶層１を透過した光Ａ５は、第二位相差板１４により６１０ｎｍの位相差を与えられて光Ａ６のような偏光状態の光になり、次いで第一位相差板１３により１７０ｎｍの位相差を与えられてＡ７のような偏光状態の光になる。
【００４６】
第一位相差板１３を透過した光Ａ７は、偏光板１２に後側から入射し、この光Ａ７のうち、偏光板１２の偏光軸１２ａと平行な振動成分の光が、偏光板１２を透過して前側へ出射する。
【００４７】
このとき、偏光板１２に後側から入射する光Ａ７は、赤、緑、青の各波長光Ｒ，Ｇ，Ｂが何れも、偏光板１２の偏光軸１２ａと平行な振動成分が極く少ない光である。そのため、偏光板１２を透過して前側へ出射する光（偏光板１２の偏光軸１２ａと平行な直線偏光）Ａ８は、赤、緑、青の各波長光Ｒ，Ｇ，Ｂの光強度が極く弱い光である。従って、オフ電圧印加時の表示は、充分な暗さの暗表示である。
【００４８】
また、偏光板１２を透過して前側へ出射する赤、緑、青の各波長光Ｒ，Ｇ，Ｂは、これらの光の強度差が小さい光であり、従って、前記暗表示は、帯色の殆んど無い黒表示である。
【００４９】
図４は前記液晶表示素子のオン電圧印加時の光の偏光状態の変化を示している。なお、オン電圧印加時も、液晶表示素子に前側から入射した光Ａ０が、偏光板１２と第一位相差板１３と第二位相差板１４を順に透過して液晶層１に入射するまでの偏光状態の変化は前記オン電圧印加時と同じである。
【００５０】
走査電極４と信号電極５との間にオン電圧を印加すると、液晶層１の液晶分子が基板２，３面に対して立ち上がり配向し、液晶層１のΔｎｄが見かけ上小さくなるため、液晶層１の複屈折異方性が、前記オフ電圧印加時の複屈折異方性よりも小さくなる。
【００５１】
そのため、オン電圧印加時は、偏光板１２と第一位相差板１３と第二位相差板１４を順に透過して液晶層１に入射した光Ａ３が、液晶層１を前側から後側に向かって透過する間にＡ１４のような偏光状態の光になる。
【００５２】
液晶層１を透過した光Ａ１４は、反射手段９により反射されて液晶層１に後側から再び入射し、液晶層１を後側から前側に向かって透過する間に、Ａ１５のような偏光状態の光になる。さらに、液晶層１を透過した光Ａ１５は、第二位相差板１４により６１０ｎｍの位相差を与えられて光Ａ１６のような偏光状態の光になり、次いで第一位相差板１３により１７０ｎｍの位相差を与えられてＡ１７のような偏光状態の光になる。
【００５３】
第一位相差板１３を透過した光Ａ１７は、偏光板１２に後側から入射し、この光Ａ１７のうち、偏光板１２の偏光軸１２ａと平行な振動成分の光が、偏光板１２を透過して前側へ出射する。
【００５４】
このとき、偏光板１２に後側から入射する光Ａ１７は、赤、緑、青の各波長光Ｒ，Ｇ，Ｂが何れも、偏光板１２の偏光軸１２ａと平行な振動成分の多い光である。そのため、偏光板１２を透過して前側へ出射する光（偏光板１２の偏光軸１２ａと平行な直線偏光）Ａ１８は、赤、緑、青の各波長光Ｒ，Ｇ，Ｂの光強度が強い光である。従って、オン電圧印加時の表示は、高輝度の明表示である。
【００５５】
また、オン電圧印加時に偏光板１２を透過して前側へ出射する赤、緑、青の各波長光Ｒ，Ｇ，Ｂは、これらの光の強度差が小さい光であり、従って、前記明表示は、帯色の殆んど無い白表示である。
【００５６】
この液晶表示素子は、反射表示を行うものであるが、偏光板１２が一枚だけであるため、偏光板１２による光の吸収量が少なく、従って、二枚の偏光板を備えた反射型液晶表示素子に比べて明るい表示が得られる。
【００５７】
また、二枚の偏光板を備えた反射型液晶表示素子では、後側偏光板による光の透過及び吸収によって画像が形成され、その画像光が前側に出射するため、後側偏光板により形成された画像が、表示画像の影のように見える。それに対して、上記実施例の液晶表示素子は、液晶層１の前側だけに一枚の偏光板１２が配置されているため、表示画像の影ができることは無い。
【００５８】
しかも、上記実施例の液晶表示素子は、オフ電圧印加時の表示が充分な暗さの暗表示で、オン電圧印加時の表示が高輝度の明表示であるため、高コントラストの反射表示を行うことができる。さらに、この液晶表示素子は、暗表示が帯色の殆んど無い黒表示であり、明表示が帯色の殆んど無い白表示であるため、高品質の白黒表示を行うことができる。
【００５９】
また、上記実施例では、画面の横軸方向を基準方向ｘとし、第一の配向膜６を前記横軸方向に対して一方の方向（図２では右回り方向）に３５°の方向にラビングし、第二の配向膜７を前記横軸方向に対して他方の方向（図２では右回り方向）に３５°の方向にラビングすることにより、液晶層１の前面の液晶分子を前記一方の方向に配向させ、液晶層１の後面の液晶分子を前記他方の方向に配向させている。
【００６０】
そのため、表示の視野角（明るく、且つ高コントラストの表示を観察することができる角度範囲）の中心方向を、液晶表示素子の前面の法線方向に対して画面の下辺の中央部に向かって傾いた方向に設定することができる。
【００６１】
また、前記液晶表示素子は、反射手段９が入射光を拡散反射する機能を有しているため、画面全体に亘って輝度分布が均一な表示を得ることができると共に、光の反射による画面のギラつきを無くすことができる。
【００６２】
そして、上記実施例では、反射手段９を、反射膜１０と、該反射膜１０上に設けられた拡散層１１とにより構成しているため、反射手段９に、高い光反性と充分な拡散性をもたせることができる。
【００６３】
さらに、上記実施例の液晶表示素子は、液晶層１を挟んで対向配置された前基板２と後基板３のうち、後基板３の液晶層１と対向する面に前記反射手段９を設けている。そのため、前側から入射し、液晶層１を透過した光を、後基板３を通さずに反射手段９により反射することができ、従って、後基板３による光の吸収を無くし、より明るい反射表示を行うことができる。
【００６４】
また、上記実施例では、後基板３の液晶層１と対向する面に、金属膜からなる反射膜１０上に絶縁性の拡散粒子が分散された透明絶縁膜からなる拡散層１１を形成した反射手段９を設け、その上に第二の電極である信号電極５を設けている。そのため、前記拡散層１１を、反射膜１０と信号電極５との間を絶縁する絶縁層として利用することができる。
【００６５】
なお、上記実施例では、液晶層１の液晶分子を２５０°のツイスト角でツイスト配向させているが、液晶分子のツイスト角は、±５°以内の誤差が許容される。すなわち、液晶層１の液晶分子は、該液晶層１の前面において、基準方向ｘに対して一方の方向に３０〜４０°の方向に分子長軸を向けて配向し、液晶層１の後面において、前記基準方向ｘに対して他方の方向に３０〜４０°の方向に分子長軸を向けて配向し、前基板２と後基板３との間において２４０°〜２６０°のツイスト角でツイスト配向していればよい。また、液晶層１のΔｎｄの値は、７７０〜８５０ｎｍの範囲であればよい。
【００６６】
このように、液晶層１の液晶分子のツイスト角が２４０°〜２６０°で、且つ液晶層１のΔｎｄの値が７７０〜８５０ｎｍの範囲であれば、上記実施例と同等の効果を得ることができる。
【００６７】
また、上記実施例では、偏光板１２の偏光軸１２ａと、第一位相差板１３の遅相軸１３ａと、第二位相差板１４の遅相軸１４ａの向きを図２のように設定しているが、これらの各軸１２ａ，１３ａ，１４ａの向きは、±１〜２°程度の誤差があってもよい。この程度の誤差であれば、上記実施例と同等の品質の反射表示を行うことができる。
【００６８】
さらに、偏光板１２の偏光軸１２ａと、第一位相差板１３の遅相軸１３ａと、第二位相差板１４の遅相軸１４ａの向きは、図２の向きに対して、２〜７°程度の誤差が許容される。
【００６９】
すなわち、偏光板１２は、偏光軸１２ａを、基準方向ｘに対して前記他方の方向に３５〜４５°の方向、つまり、液晶層１の前面における液晶分子の分子長軸方向に対して、前側から見た液晶分子のツイスト方向とは逆方向に７０〜８０°回転した方向に向けて配置されていればよい。
【００７０】
図５は、偏光板１２の偏光軸１２ａの向きに対応した液晶層１の見かけの複屈折異方性Δｎ＊と反射光強度との関係を示している。なお、液晶層１の見かけの複屈折異方性Δｎ＊は、電圧の印加によって変化する値であり、オフ電圧印加時のΔｎ＊の値は０．１２であり、液晶分子が基板２，３面に対して垂直に立ち上がりするオン電圧を印加したときのΔｎ＊＝値は０．０６である。また、反射光強度は、液晶表示素子の前側に出射する光の強度である。
【００７１】
また、図５に示したΔｎ＊−反射光強度特性は、液晶層１の液晶分子のツイスト角を２４０°〜２６０°、液晶層１のΔｎｄの値を７７０〜８５０ｎｍに設定し、第一位相差板１３と第二位相差板１４を図２のように配置したときの特性である。
【００７２】
図５のように、基準方向ｘに対する偏光板１２の偏光軸１２ａの角度を３８°にしたときのΔｎ＊−反射光強度特性は、最も高いコントラストが得られる特性である。また、基準方向ｘに対する偏光板１２の偏光軸１２ａの角度を３５°にしたときのΔｎ＊−反射光強度特性と、前記角度を４０°にしたときのΔｎ＊−反射光強度特性は、何れも、前記３８°のときのΔｎ＊−反射光強度特性に近似した特性である。
【００７３】
さらに、図示しないが、基準方向ｘに対する偏光軸１２ａの角度を４５°にしたときのΔｎ＊−反射光強度特性も、前記３５°のときのΔｎ＊−反射光強度特性に近似した特性である。従って、基準方向ｘに対する偏光軸１２ａの角度が３５〜４５°の範囲であれば、明るく、しかも高コントラストの反射表示を行うことができる。
【００７４】
また、第一位相差板１３は、該第一位相差板１３の遅相軸１３ａを、基準方向ｘに対して前記他方の方向に１３５〜１４０°回転した方向に向けて配置されていればよい。すなわち、第一位相差板１３は、遅相軸１３ａを、偏光板１２の偏光軸１２ａに対して、前側から見た液晶分子のツイスト方向とは逆方向に９５〜１０５°回転した方向に向けて配置されていればよい。
【００７５】
図６は、第一位相差板１３の遅相軸１３ａの向きに対応した液晶層１の複屈折異方性Δｎ＊と反射光強度（液晶表示素子の前側に出射する光の強度）との関係を示している。このΔｎ＊−反射光強度特性は、液晶層１の液晶分子のツイスト角を２４０〜２６０°、液晶層１のΔｎｄの値を７７０〜８５０ｎｍに設定し、偏光板１２と第二位相差板１４を図２のように配置したときの特性である。
【００７６】
図６のように、基準方向ｘに対する第一位相差板１３の遅相軸１３ａの角度を１４０°にしたときのΔｎ＊−反射光強度特性は、最も高いコントラストが得られる特性である。また、基準方向ｘに対する第一位相差板１３の遅相軸１３ａの角度を１３５°にしたときのΔｎ＊−反射光強度特性と、前記角度を１４５°にしたときのΔｎ＊−反射光強度特性は、何れも、前記１４０°のときのΔｎ＊−反射光強度特性に近似した特性である。従って、基準方向ｘに対する第一位相差板１３の遅相軸１３ａの角度が１３５〜１４５°の範囲であれば、明るく、しかも高コントラストの反射表示を行うことができる。
【００７７】
さらに、第二位相差板１４は、該第二位相差板１４の遅相軸１４ａを、基準方向ｘに対して前記他方の方向に９０〜１００°回転した方向に向けて配置されていればよい。すなわち、第二位相差板１４は、遅相軸１４ａを、第一位相差板１３の遅相軸１３ａに対して、前側から見た液晶分子のツイスト方向に４０〜５０°回転した方向に向けて配置されていればよい。
【００７８】
図７は、第二位相差板の遅相軸の向きに対応した液晶層の複屈折異方性Δｎ＊と反射光強度との関係を示している。このΔｎ＊−反射光強度特性は、液晶層１の液晶分子のツイスト角を２４０〜２５０°、液晶層１のΔｎｄの値を７７０〜８５０ｎｍに設定し、偏光板１２と第一位相差板１３を図２のように配置したときの特性である。
【００７９】
図７のように、基準方向ｘに対する第二位相差板１４の遅相軸１４ａの角度を９５°にしたときのΔｎ＊−反射光強度特性は、最も高いコントラストが得られる特性である。また、基準方向ｘに対する第二位相差板１４の遅相軸１４ａの角度を９０°にしたときのΔｎ＊−反射光強度特性と、前記角度を１００°にしたときのΔｎ＊−反射光強度特性は、何れも、前記９５°のときのΔｎ＊−反射光強度特性に近似した特性である。従って、基準方向ｘに対する第に位相差板１４の遅相軸１４ａの角度が９０〜１００°の範囲であれば、明るく、しかも高コントラストの反射表示を行うことができる。
【００８０】
また、上記実施例では、第一位相差板１３の位相差を６１０ｎｍとし、第二位相差板１４の位相差を１７０ｎｍとしているが、第一位相差板１３の位相差は５９０〜６３０ｎｍの範囲であればよく、第二位相差板１４の位相差は１５０〜１９０ｎｍの範囲であればよい。
【００８１】
図８は、第一位相差板１３の位相差に対応した液晶層の複屈折異方性Δｎ＊と反射光強度との関係を示している。このΔｎ＊−反射光強度特性は、液晶層１の液晶分子のツイスト角を２４０〜２５０°、液晶層１のΔｎｄの値を７７０〜８５０ｎｍに設定し、偏光板１２と第一位相差板１３と第二位相差板１４とを図２のように配置し、さらに第二位相差板１４の位相差を１７０ｎｍにしたときの特性である。
【００８２】
図８のように、第一位相差板１３の位相差を６１０ｎｍにしたときのΔｎ＊−反射光強度特性は、最も高いコントラストが得られる特性である。また、第一位相差板１３の位相差を６０５ｎｍにしたときのΔｎ＊−反射光強度特性と、前記位相差を６２０ｎｍにしたときのΔｎ＊−反射光強度特性は、何れも、前記６１０ｎｍのときのΔｎ＊−反射光強度特性に近似した特性である。
【００８３】
さらに、図示しないが、第一位相差板１３の位相差を５９０ｎｍにしたときのΔｎ＊−反射光強度特性と、第一位相差板１３の位相差を６３０ｎｍにしたときのΔｎ＊−反射光強度特性も、前記６１０ｎｍのときのΔｎ＊−反射光強度特性に近似した特性である。従って、第一位相差板１３の位相差が５９０〜６３０ｎｍの範囲であれば、明るく、しかも高コントラストの反射表示を行うことができる。
【００８４】
図９は、第二位相差板１４の位相差に対応した液晶層の複屈折異方性Δｎ＊と反射光強度との関係を示している。このΔｎ＊−反射光強度特性は、液晶層１の液晶分子のツイスト角を２４０〜２５０°、液晶層１のΔｎｄの値を７７０〜８５０ｎｍに設定し、偏光板１２と第一位相差板１３と第二位相差板１４とを図２のように配置し、さらに第一位相差板１３の位相差を６１０ｎｍにしたときの特性である。
【００８５】
図９のように、第二位相差板１４の位相差を１７０ｎｍにしたときのΔｎ＊−反射光強度特性は、最も高いコントラストが得られる特性である。また、第二位相差板１４の位相差を１５５ｎｍにしたときのΔｎ＊−反射光強度特性と、第二位相差板１４の位相差を１８５ｎｍにしたときのΔｎ＊−反射光強度特性は、何れも、前記６１０ｎｍのときのΔｎ＊−反射光強度特性に近似した特性である。
【００８６】
さらに、図示しないが、第二位相差板１４の位相差を１５０ｎｍにしたときのΔｎ＊−反射光強度特性と、第二位相差板１４の位相差を１９０ｎｍにしたときのΔｎ＊−反射光強度特性も、前記６１０ｎｍのときのΔｎ＊−反射光強度特性に近似した特性である。従って、第一位相差板１３の位相差が１５０〜１９０ｎｍの範囲であれば、明るく、しかも高コントラストの反射表示を行うことができる。
【００８７】
［他の実施例］
なお、上記実施例では、反射手段９を後基板３の液晶層１と対向する面に設けているが、反射手段９は、後基板３の外面に配置してもよい。その場合は、前基板２と後基板３の両方を透明基板にする。また、反射手段９を構成する反射膜１０と拡散層１１のうち、拡散層１１を後基板３の液晶層１と対向する面に設け、反射膜１０を後基板３の外面に配置してもよい。
【００８８】
また、上記実施例では、液晶層１の液晶分子を、前側から見て左回り方向にツイスト配向させているが、液晶分子のツイスト配向は前側から見て右回り方向でもよい。その場合は、第一及び第二配向膜６，７のラビング方向６ｒ，７ｒと、偏光板１２の偏光軸１２ａと、第一及び第二位相差板１３，１４の遅相軸１３ａ，１４ａの向きを、基準方向ｘに対して、上記実施例とは反対方向に設定する。また、基準方向ｘは、画面の横軸方向に限らず、他の方向でもよい。
【００８９】
さらに、反射手段９は、反射面を粗面化した拡散反射膜でもよく、その場合は、前記拡散層１１を省略してもよい。また、反射手段９を反射面を粗面化した拡散反射膜とする場合、この拡散反射膜を後基板３の液晶層１と対向する面に設けるときは、この拡散反射膜を、該拡散反射膜とは屈折率が異なる透明な絶縁層で覆い、この絶縁層の上に第二の電極である信号電極５を形成すればよい。また、第二の電極である信号電極５を金属膜により形成し、この信号電極５に反射手段を兼ねさせてもよい。
【００９０】
また、上記実施例の液晶表示素子は単純マトリックス型のものであるが、この発明は、例えばＴＦＴ(薄膜トランジスタ)をスイッチング素子としたアクティブマトリックス型の液晶表示素子にも適用することができる。
【００９１】
さらに、上記実施例の液晶表示素子は白黒表示を行うものであるが、この発明は、前基板２と該前基板２の液晶層１と対向する面に設けられた第一の電極との間、または後基板３と該後基板３の液晶層１と対向する面に設けられた第二の電極との間の何れかに、各画素にそれぞれ対応する赤、緑、青の三色のフィルタからなるカラーフィルタを配置したカラー画像表示素子にも適用することができる。
【符号の説明】
【００９２】
１…液晶層、２…前基板、３…後基板、４…第一の電極（走査電極）、５…第二の電極（信号電極）、６，７…配向膜、６ｒ，７ｒ…ラビング方向（液晶分子の配向方向）、９…反射手段、１０…反射膜、１１…拡散層、１２…偏光板、１２ａ…偏光軸、１３…第一位相差板、１３ａ…遅相軸、１４…第二位相差板、１４ａ…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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