JP2000356791A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速応答性を有し、かつ良好な表示状態の液
晶表示装置、特に反射型の液晶表示装置の提供。 【解決手段】 基板との界面での液晶分子と基板とのな
す角が、両基板において略等しくなるように配向処理が
施された一対の透明電極基板間に、液晶層厚の３／４倍
以上の自然ねじれピッチを有する、誘電異方性が正であ
るカイラルネマティック液晶層を挟持し、初期状態（電
圧を印加しない状態）における厚み方向への液晶分子の
ねじれ角をφとした場合に、液晶層に電圧を印加してフ
レデリクス転移を生じさせた後の緩和状態として、厚み
方向への液晶分子のねじれ角がφ−１８０°である第一
の配向状態と、φ＋１８０°である第二の配向状態の２
つの準安定状態を有するように構成された液晶セルと、
該セルの両外側に配設された偏光板と、該偏光板のさら
に外側に配設された反射板を少なくとも有する液晶表示
装置であって、非画素部における液晶層の厚み（ｄ）を
画素部における液晶層の厚みより小さく設定したことを
特徴とする液晶表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高速応答性を有
し、かつ良好な双安定性を有する反射型の液晶表示装置
に関する。

【０００２】

【従来技術】高速応答性を有する液晶の動作モードとし
て、双安定性を有するＢＴＮ（Ｂｉｓｔａｂｌｅ Ｔｗ
ｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ、双安定ねじれネマティッ
ク）方式に関する多くの提案がこれまでになされてお
り、その中には走査電極群と信号電極群によって形成さ
れる画素を時分割駆動する液晶表示装置の提案も含まれ
ている。液晶分子の配向状態とそれに対応する光学的状
態に着目すると、画素部では駆動電圧パルスにより、
（初期ツイスト角−１８０°）のツイスト角を有する第
１の準安定状態と、（初期ツイスト角＋１８０°）のツ
イスト角を有する第２の準安定状態のどちらかに変化
し、通常の偏光板の角度配置ではそれぞれ明状態と暗状
態を示すが、画素間を含む非画素部には電圧が印加され
ないために配向状態は初期ツイスト角のままであり、明
状態と暗状態の中間的な光学状態を示す。ＢＴＮを透過
型として用いる場合には前記非画素部からの光抜けによ
るコントラスト低下を防ぐために、非画素部に遮光層を
形成したり、または非画素部の液晶層の厚みを画素部の
液晶層の厚みよりも大きくすることによって、配向状態
（ツイスト角）を上記第二の準安定状態と同様にして暗
状態にするという提案もなされているが（特開平６−２
３５９２０）、反射型モードを対象としたものでない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高速応答性
を有し、かつ良好な表示状態の液晶表示装置、特に反射
型の液晶表示装置を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

【０００５】本発明の特徴は、前記課題を解決するため
に、基板との界面での液晶分子と基板とのなす角が、両
基板において略等しくなるように配向処理が施された一
対の透明電極基板間に、液晶層厚の３／４倍以上の自然
ねじれピッチを有する、誘電異方性が正であるカイラル
ネマティック液晶層を挟持し、初期状態（電圧を印加し
ない状態）における厚み方向への液晶分子のねじれ角を
φとした場合に、液晶層に電圧を印加してフレデリクス
転移を生じさせた後の緩和状態として、厚み方向への液
晶分子のねじれ角がφ−１８０°である第一の配向状態
と、φ＋１８０°である第二の配向状態の２つの準安定
状態を有するように構成された液晶セルと、該セルの両
外側に配設された偏光板と、該偏光板のさらに外側に配
設された反射板を少なくとも有する液晶表示装置であっ
て、非画素部における液晶層の厚み（ｄ）を画素部にお
ける液晶層の厚みより小さく設定したことを特徴とする
液晶表示装置を提供したことにある。

【０００６】本発明の液晶表示装置の液晶セルにおいて
は、非画素部における液晶層の厚み（ｄ）を、画素部に
おける液晶層の厚みよりも小さく設定することにより、
非画素部を常に光学的に明状態に保つことが可能とな
り、明るい反射型液晶表示装置が得られることを見出し
本発明に到達することができた。

【０００７】上述の液晶表示装置の非画素部において、
液晶層の厚みを画素部における液晶層の厚みよりも小さ
くする手段としては、少なくとも一方の基板の透明電極
上の“両基板が重ね合わされて形成される画素”以外の
部分に、所定の厚みを有しかつ透明性が高い（透過率の
損失が少ない）絶縁性の構造物を設ければよい。具体的
には基板にフォトリソ法で透明電極を形成する場合に使
用するフォトマスクを用い、予め基板上に所定の厚みで
塗布した光硬化性樹脂材料（例えばアクリル系材料）層
に前記フォトマスクを用いて透明電極部分以外の部分が
硬化するように露光を行なった後に、未硬化部分を除去
することによって形成することができる。前記光硬化性
樹脂材料としてはモノアクリレート、あるいはジアクリ
レート、あるいは両者の混合物に重合開始剤を所定の濃
度で添加したものを用いることができる。露光光源とし
ては高圧水銀灯やメタルハライドランプ等が用いられ、
１０ｍＪ〜１Ｊ程度の露光量で露光すれば良い。未硬化
部分は適当な有機溶媒による洗浄で除去可能である。

【０００８】前記透明性構造物は一方の基板のみに形成
してもよいし（一方の基板に、両基板用の２個のフォト
マスクを用いてそれぞれ露光を行なう）、両基板それぞ
れにその基板用のフォトマスクを用いて露光を行なって
透明性構造物を形成してもよい。ただし、後者の場合
（両基板それぞれに透明性構造物を形成する）、画素部
における液晶層の厚みの設定値が、非画素部における液
晶層の厚みの設定値の２倍以下であることが必要であ
る。そうでない場合は前者（一方の基板のみに透明性構
造物を形成）の方法を用いることになる。このようにし
て所定の厚みの透明性構造物を形成した基板上には配向
膜が形成されて配向処理が施され、スペーサを介して両
基板を重ね合わせて接着され、さらに乾燥後に液晶材料
が注入されることにより液晶セルを完成することができ
る。この液晶セルの両側に偏光板を所定の角度配置で配
設し、さらに一方の偏光板の外側に反射板を設けること
により液晶表示装置が完成される。

【０００９】また、本発明者は、上述のＢＴＮ方式の液
晶表示素子において、種々のねじれ角および液晶層のリ
ターデーションを有する液晶表示装置を作製し、それぞ
れについて偏光板の角度配置と光学的状態の関係を詳細
に調べた結果、電圧を印加していない状態における配向
状態（液晶分子のツイスト角）はｄ／ｐと初期ツイスト
角（φ）に依存し、ｄ／ｐ＜０．３＋（φ−１８０°）
／３００（φ：９０°〜２７０°）においては、上に示
した偏光板の角度配置の場合、φ−１８０°ねじれの配
向状態で光学的に明状態、ｄ／ｐ＞０．８＋（φ−１８
０°）／３００においては、初期ツイス角＋１８０°ね
じれの配向状態で光学的には暗状態、０．３＋（φ−１
８０°）／３００≦ｄ／ｐ≦０．８＋（φ−１８０°）
／３００においては、初期ツイスト角のままの配向状態
であり、上述の明状態および暗状態の中間的な状態（ど
ちらかというと暗状態に近い）が得られること、また図
３を用いて後述する２つの準安定状態の選択は、もっと
も後者の、電圧を印加していない状態において初期ツイ
スト角のままの配向状態を有するｄ／ｐ範囲内で行われ
ることになるので、表示装置における画素間を含む非画
素部も前述のｄ／ｐ範囲内の値に設定され、光学的には
暗状態に近く、つまり反射型においては反射率が小さい
暗い状態になってしまう、と言うことを見出し、さらに
上述の表示装置をｄ／ｐ＜０．３＋（φ−１８０°）／
３００を満たすように設定することにより、非画素部の
配向状態を常に初期ツイスト角−１８０°ねじれの状態
（光学的には明状態）に保ち、さらに明るい反射型液晶
表示装置を得ることができた。

【００１０】本発明のさらなる特徴は、上述の構成例に
示したような装置において各偏光板が液晶層よりも手前
側に位置するように配置した場合の、奥側から手前側へ
の液晶のねじれの方向を正として、各偏光板の光透過軸
を、それぞれ接設する基板のラビング方向に対していず
れも略（１８０°−φ）／２−５０°あるいは略（１８
０°−φ）／２＋４０°の角度をなすように配置するこ
とである。

【００１１】本発明者は、上述の液晶表示装置につい
て、種々の初期ツイスト角と偏光板の角度配置と光学的
状態の関係を詳細に調べたところ、いずれの初期ツイス
ト角の設定においても、各偏光板が液晶層よりも手前側
に位置するように配置した場合の、奥側から手前側への
液晶のねじれの方向を正として、各偏光板の光透過軸
を、それぞれ接設する基板のラビング方向に対していず
れも略（１８０°−φ）／２−５０°あるいは略（１８
０°−φ）／２＋４０°の角度をなすように配置した場
合に、コントラスト比が最大になり、そして初期ツイス
ト角−１８０°ねじれの配向状態における明るさがかな
り明るくなり、したがって非画素部における液晶層の厚
みを、画素部における液晶層の厚みよりも小さくし、非
画素部の配向状態を常に初期ツイスト角−１８０°ねじ
れの状態（光学的には明状態）にした場合においても同
様にかなり明るい状態が得られることがわかった。

【００１２】また、本発明者は上述の液晶表示装置につ
いて、種々の初期ツイスト角と初期ツイスト角−１８０
°ねじれの配向状態における明るさを調べたところ、上
述の偏光板角度配置において、φ（電圧を印加しない状
態における厚み方向への液晶分子のねじれ角：初期ツイ
スト角）が１４０°〜２００°の場合にかなり明るい状
態が得られ、したがって非画素部における液晶層の厚み
を、画素部における液晶層の厚みよりも小さくし、非画
素部の配向状態を常に初期ツイスト角１８０°ねじれの
状態（光学的には明状態）にした場合においても同様に
かなり明るい状態が得られることがわかった。

【００１３】そして上述の場合、初期ツイスト角が略１
７０°の場合にコントラスト比および明るさが最大にな
り、またＢＴＮ方式において重要な特性である２つの準
安定配向状態間のスイッチングが正常に行われるｄ／ｐ
範囲（ｄ：液晶層の厚み、ｐ：液晶の自然ねじれピッ
チ。このｄ／ｐ範囲を動作マージンと呼ぶ。）も、この
場合に最大になることがわかった。前記略１７０°とは
１７０°±５°の範囲のものを言う。

【００１４】本発明にかかるＢＴＮ（双安定ねじれネマ
ティック）方式の液晶表示装置の構成を図面に基づいて
さらに説明する。図１に、本発明にかかるＢＴＮ（双安
定ねじれネマティック）方式の液晶表示装置の１例を示
す。ただし、本発明は以下の図面のものに限定されな
い。下基板１１と上基板１２間に液晶層３０が挟持され
ている。２１と２２は液晶層に電圧を印加するための透
明電極、３１と３２は液晶を配向させるための配向膜で
ある。４１と４２は偏光板である。また、５１は反射板
である。ここで用いる液晶層は、液晶層厚の３／４倍以
上の自然ピッチを有する誘電異方性が正のカイラルネマ
ティック液晶である。

【００１５】前記カイラルネマティック液晶は配向処理
が施された配向膜によって基板面からわずかに傾斜した
方向に配向させられる。この傾斜角は約２゜から３０゜
程度が好ましい。傾斜角が前記範囲より小さい場合には
双安定動作が不安定になり良好なスイッチングが行えな
くなる。また、傾斜角が前記範囲より大きすぎる場合に
は、表示特性の視野角依存性が大きくなるという問題を
生ずる。両基板の配向処理方向は、所望の初期ツイスト
角に対応して設定される。また、２枚の偏光板は所定の
角度配置によって配設される。

【００１６】次に、一般的なＢＴＮのスイッチング動作
について説明する。駆動波形としては、フレデリクス転
移を生じさせるための電圧パルス（以下、リセットパル
スとも呼ぶ）と、それに続く、２つの準安定状態のうち
の一方を選択するための電圧パルス（以下、２ｎｄパル
スと呼ぶ）が印加される。リセットパルスは、初期状態
から２つの準安定状態のうちの少なくとも一方に変化さ
せるのに要する電圧しきい値（Ｖｔｈ）以上の電圧パル
スであり、２ｎｄパルスは、２つの準安定状態の間の臨
界値（Ｖｃ）を基準として選択される電圧パルスであ
る。

【００１７】２ｎｄパルス電圧が臨界値以下の場合、リ
セット状態（液晶分子の配列はホメオトロピック状態）
からの急激な緩和により生じるバックフローのため、液
晶分子は初期状態（電圧が印加されていない状態）から
さらに１８０゜多くねじれた準安定配向状態になる。一
方、２ｎｄパルスの波高値がしきい値以上の場合は、前
記バックフローが抑制されるため、液晶分子はねじれが
初期状態より１８０゜小さい準安定状態になる。

【００１８】例えば、初期ねじれ角が１８０゜の場合、
一方の偏光板の光透過軸がどちらかの基板のラビング方
向と４５°の角度をなすように配設し、さらに他方の偏
光板の光透過軸が前記偏光板の光透過軸と直交するよう
に配設すると、初期ねじれ角より１８０°多くねじれた
準安定配向状態（この場合３６０°ねじれ）では反射光
強度が比較的小さな状態（暗状態）となり、一方、初期
ねじれ角より１８０°少なくねじれた準安定配向状態
（この場合０°ねじれ、つまりねじれなし）では反射光
強度が比較的大きな状態（明状態）となる。

【００１９】各印加波形とそれに対する光学的応答を図
２に示す。図２（ａ）は単極性パルス波形で２ｎｄパル
ス電圧が臨界値以下の場合、図２（ｂ）は交流パルス波
形で２ｎｄパルス電圧が臨界値以下の場合、図２（ｃ）
は単極性パルス波形で２ｎｄパルス電圧が臨界値以上の
場合、図２（ｄ）は交流パルス波形で２ｎｄパルス電圧
が臨界値以上の場合をそれぞれ示す。前記リセットパル
スおよび２ｎｄパルスは交流パルスでも良いし、単極性
パルスでもよい。ただし、単極性パルスの場合は液晶層
に電荷が蓄積しないように周期的にその極性を変えて印
加したり、表示パネルを構成する走査電極１本あるいは
数本ごとに極性を変えて印加する必要がある。

【００２０】図３にフレデリクス転移後に選択される準
安定状態に関するｄ／ｐ（ｄ：液晶層の厚み、ｐ：液晶
の自然ねじれピッチ）と２ｎｄパルス波高値の関係をモ
デル的に示した。リセットパルス条件およひ２ｎｄパル
ス幅を固定した場合、フレデリクス転移後に選択される
準安定状態は、ｄ／ｐおよび印加する波形条件に大きく
依存する。ｄ／ｐについては、あるｄ／ｐ値を境界とし
てｄ／ｐが大きい方の領域で略３６０°ねじれの準安定
状態、ｄ／ｐが小さい方の領域で略０°の準安定状態と
なり、その境界ｄ／ｐ値は２ｎｄパルス波高値によって
図３のような変化を示す。したがって図で液晶セルのｄ
／ｐ値が前記ｄ／ｐ境界値を示すラインとの交点を臨界
値として、２ｎｄパルス波高値をその臨界値よりも大き
い電圧にすれば略０°の準安定状態、臨界値よりも小さ
い電圧にすれは略３６０°ねじれの準安定状態が得ら
れ、２つの準安定状態を任意に選択することかできる。
以下、本発明の実施態様を示す。

【００２１】

【実施態様】実施態様１ 透明電極を有するガラス基板にポリイミドの配向膜（日
本合成ゴム製ＡＬ３０４６）を形成し、ラビングによる
配向処理を行なった。９０°〜２７０°の範囲内で種々
の初期ツイスト角をもつように、基板の両端に設置した
２枚の厚みが異なるポリマーフィルムスペーサを介して
それぞれ重ね合わせた後、基板間の空隙に液晶を封入
し、セルギャップが連続的に変化する楔型の液晶セルを
作製した。液晶としては、メルク製のネマティツク液晶
ＺＬＩ１６４６（ｄｎ＝０．０６２５）に右回りねじれ
を誘起するメルク製のカイラル剤Ｓ−８１１を添加して
ねじれピッチ（ｐ）を３．１ｍｍに調整した。この液晶
セルを挟むように２枚の偏光板を所定の角度で配設し
た。

【００２２】この液晶セルに電圧を印加しない場合の、
液晶分子のツイスト角が不連続に変化する境界の位置の
セルギャップと液晶の自然ねじれピッチ（ｐ）から、ｄ
／ｐ値を求めた。結果を図４に示す。図４で、各初期ツ
イスト角（φ）における、ねじれ角がφとφ−１８０°
の境界、およびφとφ＋１８０°の境界を結ぶラインは
それぞれ、ｄ／ｐ＝０．３＋（φ−１８０°）／３０
０、ｄ／ｐ＝０．８＋（φ−１８０°）／３００で示さ
れる直線で表され、これは上述の液晶材料以外に数種の
異なる液晶材料でそれぞれ同様の実験を行なった場合、
結果はほとんど一致した。したがって、液晶層の厚み
（ｄ）と、液晶の自然ねじれピッチ（ｐ）、各初期ツイ
スト角（φ）が、ｄ／ｐ＜０．３＋（φ−１８０°）／
３００を満たす条件にあれば、電圧を印加しない状態に
おいて液晶のねじれ角は常にφ−１８０°となり、一般
的な偏光板の角度配置において光学的に明状態を示すこ
とになる。以下、本発明の実施例を示す。

【００２３】

【実施例】実施例１〜１０、比較例１〜１０ 透明電極層（０．１ｍｍ厚）が形成された２枚のガラス
基板に、走査電極群用のフォトマスクおよび信号電極群
用のフォトマスクをそれぞれ用いてフォトリソ法によっ
て電極パターンを形成した（電極パターンは走査電極が
電極幅３００μｍ、ピッチ３３０μｍのストライプパタ
ーン、信号電極が電極幅９０μｍ、ピッチ１１０μｍの
ストライプパターン）。これらの基板上に、アクリル系
の光硬化樹脂材料（ジアクリレートに重合開始剤を３ｗ
ｔ％添加したもの）をスピンコートによって成膜し、高
圧水銀灯による露光後、未硬化部分をトルエンで除去し
た。これにより電極間部分に絶縁性透明構造物が形成さ
れた。該絶縁性透明構造物の高さについては、光硬化樹
脂材料のスピンコート条件により種々異なるものを作製
した。これらの基板上にさらに配向膜を形成し、ラビン
グによる配向処理を行なった後、２．０μｍのビーズス
ペーサの散布、およびシール剤の印刷を経て、所望の初
期ツイスト角が得られるように両基板を重ね合わせて加
熱乾燥した。一方の基板の断面構造モデル図を図５に示
す。

【００２４】この場合、各基板の電極パターンのフォト
マスクを用いてそれぞれの基板に絶縁性透明構造物を形
成したが、−方の基板に両方の電極パターンのフォトマ
スクを用いて順次露光を行ない、一方の基板にのみ絶縁
性透明構造物を形成してもよい。この場合の基板の断面
構造モデル図は図６のようになる。

【００２５】その後、メルク製のネマティック液晶ＺＬ
Ｉ１６４６（Δｎ＝０．０６２５）に右回りねじれを誘
起するメルク製のカイラル剤Ｓ−８１１を添加して、そ
の添加濃度により所望のねじれピッチ（ｐ）に調整した
液晶組成物を減圧注入して封止し、液晶セルを完成させ
た。これらのセルにおいて画素部のセルギャップはいず
れも２．１μｍであり、２つの準安定配向状態を選択す
るための駆動波形をそれぞれ印加することにより、明状
態および暗状態のスイッチングが可能であった。非画素
部のギャップはそれぞれのセルにおける絶縁性透明構造
物の高さにより異なっている。

【００２６】それぞれのセルにおける初期ツイスト角、
非画素部のギャップおよびｄ／ｐ値、非画素部における
液晶分子のねじれ角および得られる光学的状態を表１お
よび表２に示す。いずれの初期ツイスト角においても、
非画素部のギャップ（ｄ）と、液晶の自然ねじれピッチ
（ｐ）、各初期ツイスト角（φ）が、ｄ／ｐ＜０．３＋
（φ−１８０°）／３００を満たす場合、光学的状態は
明状態になって明るい反射型の液晶表示装置が得られる
ことが確認された。

【００２７】

【表１】

【表２】

【００２８】実施例１１〜２８ 透明電極を有するガラス基板にポリイミドの配向膜（日
本合成ゴム製ＡＬ−３０４６）を形成し、ラビングによ
る配向処理を行なった。配向処理の方向は、９０°〜２
７０°の範囲内で種々の初期ツイスト角をもつように設
定され、それぞれ所定の粒径のシリカビーズスペーサを
散布後、一対の基板を重ね合わせた後、基板間の空隙に
液晶を封入して液晶セルを作製した。ここで、液晶層の
厚み（ｄ）については、液晶分子の自然ねじれピッチ
（ｐ）と初期ツイスト角（φ）に関し、ｄ／ｐ＜０．３
＋（φ−１８０°）／３００の関係を満たすように設定
した。液晶としては、メルク製のネマティツク液晶ＺＬ
Ｉ１６４６（Δｎ＝０．０６２５）に右回りねじれを誘
起するメルク製のカイラル剤Ｓ−８１１を添加してねじ
れピッチ（ｐ）を３．１μｍに調整したものを用いた。
これらの液晶セルを挟むように２枚の偏光板を配置し、
一方の偏光板のさらに外側に反射板を配置した。各液晶
セルに電圧を印加しない状態で、表示面の法線方向と３
０°の角度をなす方向から測定光を入射させ、上記法線
方向への反射光強度を計測し、反射光強度が最大になる
偏光板角度配置を求めた。その結果を下表３に示す。

【００２９】

【表３】

【００３０】表３で、θｐｏｌ．およびθａｎａ．は図
７に示した偏光板の角度配置を示す角度パラメータであ
る。この結果から、各初期ツイスト角において反射光強
度が最大になるのは、図７に示した偏光板の角度配置を
示す角度パラメータを用いた場合、θｐｏｌ．およびθ
ａｎａ．がともに（１８０°−φ）／２＋４０°あるい
はθｐｏｌ．およびθａｎａ．がともに（１８０°−
φ）／２−５０°の場合であることが確認され、したが
って非画素部における液晶層の厚みを、画素部における
液晶層の厚みよりも小さくし、非画素部の配向状態を常
に初期ツイスト角−１８０°ねじれの状態（光学的には
明状態）にした場合においても、明るさが最大になるこ
とが確認された。

【００３１】実施例２９〜４２、比較例１１〜２２ 前記実施例における液晶セルと同様な作製工程で、種々
の初期ツイスト角を持ち、セルギャップ（ｄ）、液晶分
子の自然ねじれピッチ（ｐ）、初期ツイスト角（φ）に
関し、ｄ／ｐ＜０．３＋（φ−１８０°）／３００の関
係を満たすように設定された液晶セルを作製し、これら
の液晶セルを挟むように２枚の偏光板を配置し、一方の
偏光板のさらに外側に反射板を配置した。２枚の偏光板
はそれぞれの液晶セルに対して、図７に示した角度パラ
メータ：θｐｏｌ．およぴθａｎａ．がともに（１８０
°−φ）／２＋４０°、あるいはθｐｏｌ．およびθａ
ｎａ．がともに（１８０°−φ）／２−５０°となるよ
うに配置し、各液晶セルに電圧を印加しない状態で、表
示面の法線方向と３０°の角度をなす方向から測定光を
入射させ、上記法線方向への反射光強度を計測した。そ
の結果を下表４および表５に示す。なお、反射光強度
は、測定で得られた最大強度を１００とした相対強度で
表したものである。この結果から、いずれの偏光板角度
配置方法においても、初期ツイスト角が１４０°〜２０
０°の範囲において大きな反射光強度が得られることが
確認され、したがって非画素部における液晶層の厚み
を、画素部における液晶層の厚みよりも小さくし、非画
素部の配向状態を常に初期ツイスト角−１８０°ねじれ
の状態（光学的には明状態）にした場合においても、明
るさが最大になることが確認された。

【００３２】

【表４】

【００３３】

【表５】

【００３４】実施例４３〜４４、比較例２３〜４６ 前記実施例において、θｐｏｌ．およびθａｎａ．がと
もに（１８０°−φ）／２＋４０°、あるいはθｐｏ
ｌ．およびθａｎａ．がともに（１８０°−φ）／２−
５０°のいずれの偏光板角度配置においても、初期ツイ
スト角が略１７０°の場合に、得られる反射光強度が最
大になることが確認された。さらに、実施例冒頭に記載
した、種々の初期ツイスト角を有する、セルギャップが
連続的に変化する楔型の液晶セルを用い、これらの液晶
セルに、２つの準安定配向状態のそれぞれを選択するよ
うに設定された駆動波形を印加し、２つの状態の境界位
置のセルギャップ（ｄ）とねじれピッチ（ｐ）から、こ
の２種の波形によって２つの準安定配向状態の選択が可
能になるｄ／ｐ範囲（ｄ／ｐマージン）を計算した。そ
の結果を表６および表７に示す。この結果から初期ツイ
スト角：φがおよそ１７０°の場合にｄ／ｐマージンも
最大になることが確認された。

【００３５】

【表６】

【００３６】

【表７】

【００３７】

【効果】１．請求項１および２ 本発明によれば、高速応答性を有し、かつ明るい表示が
可能な反射型の液晶表示が可能となる。また、種々の初
期ツイスト角に対応でき、素子設計の自由度も広がる。
さらに、表示装置の非画素部の厚みが、初期ツイスト角
で決まるある値より小さければよいので、精密な厚みの
制御が不要であることも大きなメリットである。 ２．請求項３ 電圧印加により明状態を選択された画素部、および電圧
が印加されない、画素間を含む非画素部の明るさを向上
させることが可能となる。 ３．請求項４ 電圧印加により明状態を選択された画素部および電圧が
印加されない、画素間を含む非画素部の明るさを向上さ
せることが可能となる。 ４．請求項５ 電圧印加により明状態を選択された画素部、および電圧
が印加されない画素間を含む非画素部の明るさを向上さ
せるとともに、２つの準安定配向状態間のスイッチング
を正常に行なうための動作マージンを充分に確保するこ
とが可能になり、セルギャップマージンを拡大できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるＢＴＮ（双安定ねじれネマティ
ック）方式の液晶表示装置の一構成例を示す模式断面図
である。

【図２】各印加波形とそれに対する光学的応答を示す図
である。 図２（ａ）は単極性パルス波形で２ｎｄパルス電圧が臨
界値以下の場合 図２（ｂ）は交流パルス波形で２ｎｄパルス電圧が臨界
値以下の場合 図２（ｃ）は単極性パルス波形で２ｎｄパルス電圧が臨
界値以上の場合 図２（ｄ）は交流パルス波形で２ｎｄパルス電圧が臨界
値以上の場合

【図３】選択される準安定状態に関するｄ／ｐと２ｎｄ
パルスの関係を示す図である。

【図４】ｄ／ｐ＝０．３＋（φ−１８０°）／３００と
ｄ／ｐ＝０．８＋（φ−１８０°）／３００で示される
直線を示す図である。

【図５】実施例１〜１０、比較例１〜１０の液晶セルの
一方の基板の断面構造モデル図である。

【図６】実施例１〜１０、比較例１〜１０の図５に示す
基板とは別の基板の断面構造モデル図である。

【図７】偏光板の光透過軸方向と基板のラビング方向を
示す図である。

【符号の説明】

１１ 下基板 １２ 上基板 ２１ 液晶層に電圧を印加するための透明電極 ２２ 液晶層に電圧を印加するための透明電極 ３０ 液晶層 ３１ 液晶を配向させるためための配向膜 ３２ 液晶を配向させるためための配向膜 ４１ 偏光板 ４２ 偏光板 ５１ 反射板 θｐｏｌ． 下基板のラビング方向に対して下偏光板の
光透過軸がなす角度 θａｎａ． 上基板のラビング方向に対して上偏光板の
光透過軸がなす角度 φ 初期ねじれ角（φの矢印の向きは、奥側から手前へ
の液晶のねじれの方向を示す）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板との界面での液晶分子と基板とのな
   す角が、両基板において略等しくなるように配向処理が
   施された一対の透明電極基板間に、液晶層厚の３／４倍
   以上の自然ねじれピッチを有する、誘電異方性が正であ
   るカイラルネマティック液晶層を挟持し、初期状態（電
   圧を印加しない状態）における厚み方向への液晶分子の
   ねじれ角をφとした場合に、液晶層に電圧を印加してフ
   レデリクス転移を生じさせた後の緩和状態として、厚み
   方向への液晶分子のねじれ角がφ−１８０°である第一
   の配向状態と、φ＋１８０°である第二の配向状態の２
   つの準安定状態を有するように構成された液晶セルと、
   該セルの両外側に配設された偏光板と、該偏光板のさら
   に外側に配設された反射板を少なくとも有する液晶表示
   装置であって、非画素部における液晶層の厚み（ｄ）を
   画素部における液晶層の厚みより小さく設定したことを
   特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 φが９０°〜２７０°で、かつ液晶層の
   厚み（ｄ）と液晶の自然ねじれピッチ（ｐ）の比（ｄ／
   ｐ）が、下記（１）の要件を満足するものである請求項
   １記載の液晶表示装置。 【数１】 （ｄ／ｐ）＜０．３＋（φ−１８０°）／３００ （１）
3. 【請求項３】 各偏光板が液晶層よりも手前側に位置す
   るように配置した場合の奥側から手前側への液晶層のね
   じれの方向を正として、各偏光板の光透過軸を、該偏光
   板それぞれが接設する基板のラビング方向に対していず
   れも（１８０°−φ）／２＋４０°あるいは（１８０°
   −φ）／２−５０°の角度をなすように配置されている
   請求項１〜２のいずれかに記載の液晶表示装置。
4. 【請求項４】 φが１４０°〜２００°である請求項３
   記載の液晶表示装置。
5. 【請求項５】 φが１７０°±５°である請求項４記載
   の液晶表示装置。
6. 【請求項６】 液晶表示装置が反射型である請求項１〜
   ５のいずれかに記載の液晶表示装置。