JPH07333601A - カラー液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 純度の高い色を表示できる複屈折制御方式の
カラー液晶表示素子を提供することである。 【構成】 複屈折制御型のカラー液晶表示素子は、一対
の基板１３、１４間にツイスト配向している液晶層２０
を封止した液晶セル１２と液晶セル１２を挟んで配置さ
れた一対の偏光板２３、２４から構成される。偏光板２
３、２４の間には、その屈折率が複素数で表される複素
屈折素子２１、２２が配置される。複素屈折素子の屈折
率の虚数項の係数ｋは波長が長くなるに従って小さくな
る特性を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、印加電圧を変化させ
ることにより複屈折を制御してカラー画像を表示するカ
ラー液晶表示素子に関し、特に、複素屈折素子を用いて
純度の高い三原色を表示できるカラー液晶表示素子に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶に電界を印加して液晶分子の
配列を変形し、その際に生ずる複屈折性の変化を利用し
て画素単位で任意の色を表示してカラー画像を表示する
複屈折制御方式のカラー液晶表示素子が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の複屈折
制御方式のカラー液晶表示素子は、表示色の色純度が低
く、美しいカラー画像を表示できないという問題があ
る。特に、波長の長い赤色の光を波長の短い緑や青の光
から分離することが難しく、混色が起こり、色純度の低
い赤又は赤に近い色しか表示できないという問題があ
る。より詳細に説明すると、印加電界の変化に対し、各
色の光の透過光強度は周期的に変化するが、波長の長い
赤の光の強度変化の周期は、緑や青の強度変化よりも長
い。このため、赤の光の透過率が高い電圧範囲において
は、青や緑の光強度にもピークが発生し、赤の光を青や
緑の光から分離しにくい。

【０００４】また、従来の複屈折制御方式のカラー液晶
表示素子は視野角が狭く、見る方向により表示色が容易
に変化するという欠点がある。さらに、従来の複屈折制
御方式のカラー液晶表示素子では、温度変化等による液
晶層のリタデーションの変化により複屈折性が変化し、
表示色が変化してしまうという問題がある。

【０００５】カラー液晶表示素子としては、各画素に
赤、青又は緑のフィルタを配置し、各画素の輝度を制御
することにより、カラー画像を表示する素子も知られて
いる。しかし、この種のカラー液晶表示素子は、３つの
画素で実質的な１つのドットを表現するため、多くの画
素が必要となり、その多数の画素にフィルタを配置する
ために素子が高密度化し、製造が困難である。また、カ
ラーフィルタの光透過率が低いため、バックライト等の
専用光源を用いない反射型では、表示が暗くなるという
問題を備えている。

【０００６】この発明は上記実状に鑑みてなされたもの
で、色の純度が高く、反射型でも明るいカラー表示を可
能とする複屈折制御方式のカラー液晶表示素子を提供す
ることを目的とする。また、この発明は、視野角が広
く、温度による表示色の変化の小さい複屈折制御方式の
カラー液晶表示素子を提供することを他の目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の第１の観点に係るカラー液晶表示素子
は、対向して配置された第１と第２の基板と、前記第１
と第２の基板の対向面にそれぞれ形成された第１と第２
の電極と、前記第１の電極と前記第１の基板上に形成さ
れ、第１の配向方向に配向処理が施された第１の配向膜
と、前記第２の電極と前記第２の基板上に形成され、第
２の配向方向に配向処理が施された第２の配向膜と、前
記第１と第２の配向膜の間に封止され、その分子が前記
第１と第２の配向膜の配向処理に従ってツイストして配
向され、前記第１と第２の電極間に印加される電圧に応
じて分子の配向状態が変化し、この分子の配向状態に応
じて透過する光の偏光状態を変化させる液晶と、前記第
１の基板の外側に配置された第１の偏光板と、前記第２
の基板の外側に配置された第２の偏光板と、前記第１の
偏光板と前記第２の偏光板の間に配置され、複屈折性を
備えると共にその屈折率をｎ、光吸収係数をｋとした場
合に、数式１２の複素数で表される複素屈折率Ｎを備
え、光吸収係数ｋが波長が長くなるに従って小さくなる
特性を有する光学素子と、

【数１２】Ｎ＝ｎ−ｉｋ（ｉは虚数） より構成されることを特徴とする。

【０００８】また、この発明の第２の観点に係るカラー
液晶表示素子は、対向して配置された第１と第２の基板
と、前記第１と第２の基板の対向面にそれぞれ形成され
た第１と第２の電極と、前記第１と第２の基板間に封止
され、前記第１と第２の電極間に印加される電圧に応じ
て配向状態が変化する液晶と、前記第１の基板の外側に
配置された第１の偏光板と、前記第２の基板の外側に配
置された第２の偏光板と、前記第１の偏光板と前記第２
の偏光板の間に配置され、複屈折性を備えると共にその
屈折率をｎ、光吸収係数をｋとした場合に、数式１３の
複素数で表される複素屈折率Ｎを備え、光吸収係数ｋが
波長が長くなるに従って小さくなる特性を有する光学素
子と、

【数１３】Ｎ＝ｎ−ｉｋ（ｉは虚数） より構成されることを特徴とする。

【０００９】

【作用】この発明のカラー液晶表示素子は複素屈折率を
有する光学素子（以下、複素屈折素子という）を備えて
おり、その複素屈折率Ｎ（＝ｎ−ｉｋ）の虚数項の係数
ｋ（光吸収係数）が波長に対し負の傾きを有する（波長
が長くなるに従って小さくなる）。従って、波長の長い
光程この液晶表示素子を透過し易い。このため、赤の波
長域の光が一定の強度を維持する印加電界の範囲におい
て、緑や青の波長域の光の強度は従来より弱くなる。こ
のため、赤の光に対する緑や青の光の混入を低減し、色
純度の高い赤を表示できる。

【００１０】また、厚さ方向の屈折率とこれに直交する
平面方向の屈折率とが互いに異なる複素屈折素子を用い
ることにより、光が液晶層を垂直に透過したときと斜め
に透過したときとの位相差が補償され、視野角が広くな
る。また、表示色は液晶層の複屈折作用だけでなく、こ
れと複素屈折素子の複屈折作用が加わって得られるもの
であり、温度変化により液晶層のリタデーションが変化
しても、その影響は相対的に小さい。従って、温度変化
に起因する表示色の変動を低減できる。

【００１１】

【実施例】以下、複素屈折素子を用いたカラー液晶表示
素子の実施例を図面を参照して説明する。 （第１実施例）まず、この発明の第１実施例に係る単純
マトリクス型で複屈折制御方式の反射型カラー液晶表示
素子の構成を図１及び図２を参照して説明する。

【００１２】図１は本実施例のカラー液晶表示素子１１
の構成を示す断面図、図２はカラー液晶表示素子１１の
各光学軸の配置を示す平面図である。図１において、液
晶セル１２は、第１の基板（以下、上ガラス基板）１３
と第２の基板（以下、下ガラス基板）１４とが液晶層を
封入する微細間隙、例えば、６．８μｍ隔てて対向配置
されて構成される。ガラス基板１３、１４の対向面に
は、ＩＴＯ（インジウムとスズの酸化物）等の透明導電
材料からなる複数の走査電極１５と複数の信号電極１６
とが交差した状態でそれぞれ配設されている。

【００１３】配向膜１７、１８は、液晶セル１２のガラ
ス基板１３、１４の内面に配設された走査電極１５及び
信号電極１６の表面に設けられ、液晶分子の配向方向を
規制するためのものである。配向膜１７、１８は、ラビ
ング等の配向処理が施されており、近接する液晶分子の
長軸方向をその配向処理方向に沿わせる。シール材１９
は、上下のガラス基板１３、１４の間の周辺部に配設さ
れ、ガラス基板１３と１４の間を所定間隔に保持すると
ともに、その領域に液晶を封止するものである。

【００１４】液晶層２０は、カイラル液晶が添加された
ネマティック液晶等から構成され、配向膜１７、１８の
配向規制力に従って、液晶分子が２５０°±２０°（望
ましくは、±１０°）のツイスト角でねじれ配向した状
態となっている。液晶の光学異方性Δｎは約０．２、液
晶層２０の層厚ｄは約６．８μｍに設定される。即ち、
Δｎ・ｄ＝１３６０ｎｍ±１００ｎｍに設定される。

【００１５】複素屈折素子２１はその屈折率が複素数で
定義されるものであり、その厚さ方向に直交する平面上
で屈折率が最大となる方向（面内延伸方向）をｘ方向、
その平面上でｘ方向に直交する方向をｙ方向、厚み方向
をｚ方向とした場合に、各方向の複素屈折率Ｎ_x、Ｎ_y、
Ｎ_zは数式１４〜数式１６で示される。

【数１４】Ｎ＝ｎ_x−ｉｋ_x

【数１５】Ｎ_y＝ｎ_y−ｉｋ_y

【数１６】Ｎ_z＝ｎ_z−ｉｋ_z ここで、ｎ_x、ｎ_y、ｎ_zは屈折率を表し、ｉは虚数を表
し、ｋ_x、ｋ_y、ｋ_zは光吸収係数を表す。

【００１６】屈折率ｎ_x、ｎ_y、ｎ_zは、ｎ_x＞ｎ_z＞ｎ_yの
関係を満たす。また、その屈折率異方性Δｎ＝ｎ_x−ｎ_y
と厚さｔの積Δｎ・ｔが１６００ｎｍ±３０ｎｍ、Ｒｚ
係数が０．３〜０．７、望ましくは、０．４５±０．１
のものである。なお、Ｒｚ係数は数式１７のように定義
される。

【数１７】Ｒ_z＝（ｎ_x−ｎ_z）／（ｎ_x−ｎ_y）

【００１７】光吸収係数ｋ_x、ｋ_y、ｋ_zは、波長λの関
数であり、ｋ_x（λ）、ｋ_y（λ）、ｋ_z（λ）と表すこ
とができる。ここで、光吸収係数ｋ_x（λ）、ｋ
_y（λ）、ｋ_z（λ）は、図３に示すように、波長λが長
くなるに従ってその値が小さくなる負の傾き、即ち、負
の波長依存性を有する。

【００１８】通常の屈折率と複素屈折率の違いを説明す
ると、光を波動として考えた場合、通常の屈折率を有す
る光学素子（例えば、位相差板）の入射光の強度振幅を
Ｉ_iとするとその出射光の振幅Ｉ_oは数式１８で表され、
複素屈折率を有する複素屈折素子の入射光の強度振幅を
Ｉ_iとするとその出射光の振幅Ｉ_oは数式１９で表され
る。

【数１８】

【数１９】 ここで、ｔは位相差板又は複素屈折素子の厚さを表し、
数式１９におけるｅｘｐ（−２πｋｔ／λ）は吸収項を
表す。

【００１９】また、これらの通常の光学素子又は複素屈
折素子を通過する光の偏光状態を求めるために使用され
るジョーンズ行列は、通常の光学素子については数式２
０で表され、複素屈折素子については数式２１で表され
る。

【数２０】

【００２０】

【数２１】

【００２１】ここで、Δｎはｎ_xとｎ_yの差（ｎ_x−ｎ_y）
であり、Δｋはｋ_xとｋ_yの差（ｋ_x−ｋ_y）である。本実
施例では、Δｋはほぼ０、即ち、ｋ_xとｋ_yはほぼ等しい
値（より正確にはほぼ等しい関数）であり、ｋ_zもほぼ
等しい値を有する。

【００２２】他方の複素屈折素子２２も複素数で定義さ
れる複素屈折率を有し、光吸収係数は負の傾きを有し、
Δｎ・ｄが１５５０ｎｍ±３０ｎｍ、Ｒｚ係数が０．３
〜０．７、望ましくは、０．４５±０．１のものであ
る。

【００２３】上偏光板２３と下偏光板２４は、入射光の
うち、吸収軸方向の偏光成分を遮断（吸収）し、それと
直交する偏光成分を透過させるものである。反射板２５
は、下偏光板２４の下面に設けられ、上偏光板２３から
入射し、液晶セル１２と下偏光板２４を透過した光を液
晶セル１２側に反射するものである。

【００２４】図２（Ａ）〜（Ｅ）は、液晶セル１２の配
向処理方向と複素屈折素子２１、２２の光学軸（面内延
伸軸）と偏光板２３、２４の透過軸の組み合わせの一例
を、各構成要素毎の平面図で模式的に示した図である。
なお、図２（Ｄ）中の一点鎖線Ｓは表示面の左右方向に
沿う基準線であり、理解を容易にするためのものであ
る。

【００２５】図２（Ｄ）に示すように、液晶セル１２の
下配向膜１８に施された配向処理の方向１８ａは、基準
線Ｓに対して３５°±１０°傾いており、下配向膜１８
近傍の液晶分子はこの配向処理方向１８ａに沿って配列
する。液晶セル１２の上配向膜１７に施された配向処理
の方向１７ａは、下配向膜１８の配向処理方向１８ａを
基準として、７０°±１０°で交差する方向に設定され
ており、上配向膜１７近傍の液晶分子はこの配向処理方
向１７ａに沿って配列する。これにより液晶分子は、下
ガラス基板１４側から上ガラス基板１３側に向かって時
計回り方向に２５０°±２０°（望ましくは±１０°）
ツイストした配向状態となる。

【００２６】図２（Ａ）に示すように、上偏光板２３の
透過軸２３ａは、下配向膜１８の配向処理方向１８ａに
対して５０°±１０°（基準線Ｓに対して８５°±１０
°）で交差するように設定されている。図２（Ｂ）に示
すように、複素屈折素子２１の延伸軸（平面上で屈折率
が最も大きくなる軸）２１ａは、下配向膜１８の配向処
理方向１８ａに対して２５°±１０°（基準線Ｓに対し
て１０°±１０°）で交差するように設定されている。
図２（Ｃ）に示すように、複素屈折素子２２の延伸軸２
２ａは、下配向膜１８の配向処理方向１８ａに対して１
５°±１０°（基準線Ｓに対して５０°±１０°）で交
差するように設定されている。図２（Ｅ）に示すよう
に、下偏光板２４の透過軸２４ａは、下配向膜１８の配
向処理方向１８ａに対して４５°±１０°（基準線Ｓに
対して１０°±１０°）で交差するように設定されてい
る。

【００２７】次に、上記構成の複屈折制御方式のカラー
液晶表示素子の着色原理について説明する。図１の上方
からカラー液晶表示素子１１に入射する光は、上偏光板
２３を透過することにより直線偏光となり、さらに、複
素屈折素子２１、２２を透過する過程で、複素屈折素子
２１、２２の延伸軸２１ａ、２２ａの位置等の光学的配
置条件とリタデーション値に応じた複屈折作用を受けて
波長毎に偏光状態が異なる楕円偏光となる。これらの波
長毎の楕円偏光は、液晶セル１２を通る過程で、液晶セ
ル１２の光学的配置条件とリタデーション値に応じた複
屈折作用を受けて、さらにその偏光状態が変化する。複
素屈折素子２１、２２及び液晶セル１２による複屈折作
用を受けた偏光状態が各々異なる各波長毎の楕円偏光が
下偏光板２４に入射すると、下偏光板２４の透過軸２４
ａに一致する偏光成分の光が下偏光板２４を透過する。

【００２８】下偏光板２４を透過した光は、反射板２５
で反射され、上述した光経路と逆の経路でカラー液晶表
示素子１１の上面側に出射し、この出射光の色が表示色
となる。複素屈折素子２１、２２のリタデーションは、
複素屈折素子２１、２２の屈折率異方性Δｎと厚さｔと
の積Δｎ・ｔにより定まるほぼ一定値であり、液晶セル
１２のリタデーションは、液晶分子の配向状態により定
まる。従って、通常の複屈折制御方式のカラー液晶表示
素子と同様に、対向する電極１５と１６間に印加する電
圧値を変えて液晶分子の配向状態を変化させ、液晶セル
１２の偏光作用を変化させ、表示色の色相及び輝度を変
化させることができる。

【００２９】ここで、仮に、複素屈折素子２１、２２の
複素屈折率の虚数項、即ち、光吸収係数ｋ_x、ｋ_y、ｋ_z
が波長によらず、一定値であるとすると、電極１５と１
６の間に印加する電圧Ｖに対する赤（６１０nm）、緑
（５５０nm）、青（４５０nm）の光の出射強度は図４
（Ａ）のように変化する。即ち、波長の長い赤の光は、
電圧Ｖの変化に対し、その強度変化の周期が長い。一
方、波長の短い緑或いは青の光は、電圧Ｖの変化に対し
その強度がより短い周期で変化する。このため、赤の光
が一定値以上の強度を有する電圧範囲においても、緑或
いは青の光がある程度の強度を有する。即ち、図４
（Ａ）に示す特性では、赤の出射光の強度が強い領域
に、緑又は青の光の強度が比較的強い領域が位置する。
このため、赤の光と共に緑及び／又は青の光が出射され
てしまい、色純度の高い赤を取り出すことが困難であ
る。なお、赤の出射光の強度が比較的弱い電圧領域が広
いので、この電圧領域で、緑又は青の出射光を混色なく
取り出すことが可能である。

【００３０】一方、光吸収係数ｋ（λ）が図３に示すよ
うに、負の波長依存性（波長が長くなるに従って値が小
さくなる）を有する場合、長波長の光ほど吸収される割
合が小さくなる。このため、図４（Ｂ）に示すように、
赤の光の強度に対する緑及び青の光の強度が相対的に弱
くなる。このため、赤の光と緑及び／又は青の光が同時
に出射され、混色が発生しても、緑及び／又は青の光の
強度が小さいので、その影響が小さくなり、色純度の高
い赤を表示できる。一方、緑及び青の表示は、赤の出射
光の強度が弱い比較的広い電圧領域で、選定でき、しか
も、緑と青は比較的短い周期で変化するので、緑と青の
分離は容易であり、色純度の高い緑及び青も表示可能で
ある。

【００３１】以上説明したように、上記実施例によれ
ば、走査電極１５と信号電極１６の間に印加する電圧を
制御して液晶層２０に印加する電界（実効電圧）を制御
することにより、液晶層２０の複屈折性を制御して所望
の色、特に、色純度の高い三原色を表示することができ
る。また、上記構成によれば、厚さ方向にも位相差を有
する複素屈折素子２１、２２を使用しているので、光が
液晶層２０を垂直に透過したときと斜めに透過したとき
との位相差が複素屈折素子２１、２２を透過することに
より補償され、視野角が広くなる。

【００３２】また、表示色は液晶層２０の複屈折作用だ
けでなく、これと複素屈折素子２１、２２の各複屈折作
用が加わって得られるものである。複屈折作用の温度依
存性が液晶層２０の複屈折作用の温度依存性よりも小さ
い複素屈折素子２１、２２を２枚使用しているから、温
度変化により液晶層２０のリタデーションが変化して
も、その影響は相対的に小さい。従って、温度変化に起
因する表示色の変動を低減できる。また、液晶層２０へ
の印加電圧（実効電圧）の上昇に伴って、表示色が白→
赤→青→緑と変化し、三原色と白が表示可能となり、実
用上十分なカラー画像が表示できる。

【００３３】具体例 第１実施例の具体例として、配向膜１７、１８の配向処
理方向１７ａ、１８ａ、複素屈折素子２１、２２の延伸
軸２１ａ、２２ａ、及び偏光板２３、２４の透過軸２３
ａ、２４ａの配置角度を図２（Ａ）〜（Ｅ）に示す各角
度の中心角度に設定し、液晶層２０の厚さｄを６．８μ
ｍに設定し、Δｎ・ｄを１３９０ｎｍ、複素屈折素子２
１、２２の波長６１０nmにおける光吸収係数を０．０
５、波長５５０nmにおける光吸収係数を０．０９、波長
４５０nmにおける光吸収係数を０．１２としたカラー液
晶表示素子を作成し、走査電極１５と信号電極１６に供
給する信号を制御して、スタティック駆動した。

【００３４】この場合、図５に示すように、スタティッ
ク電圧、即ち、印加電圧の実効値が２．０４Ｖ未満で
は、このカラー液晶表示素子の表示色は白となり、印加
電圧の実効値が２．１２Ｖ〜２．１８Ｖではその表示色
は赤となり、印加電圧の実効値が２．１９Ｖ〜２．２１
Ｖではその表示色は青となり、印加電圧の実効値が２．
２７Ｖ以上ではその表示色は緑となった。そして、各表
示色は図６のＣＩＥ色度図に示すように、その色純度が
高かった。

【００３５】比較例 比較例として、複素屈折素子２１、２２の波長６１０n
m、５５０nm、及び４５０nmにおける光吸収係数をほぼ
０．１０とし、他の構成を具体例１と実質的に同一とし
たカラー液晶表示素子を作成し、走査電極１５と信号電
極１６に供給する信号を制御して、スタティック駆動し
た。この場合、スタティック電圧、即ち、印加電圧の実
効値が２．０４Ｖ未満では、このカラー液晶表示素子の
表示色は白となり、印加電圧の実効値が２．１５Ｖ〜
２．１７Ｖではその表示色は黄色（赤みがかった黄色）
となり、印加電圧の実効値が２．１８Ｖ〜２．２２Ｖで
はその表示色は青となり、印加電圧の実効値が２．２６
Ｖ以上ではその表示色は緑となり、赤の色純度が低かっ
た。

【００３６】この具体例及び比較例からも明らかなよう
に、この実施例によれば、色純度の高い三原色、特に、
色純度の高い赤を表示できる。また、この具体例のカラ
ー液晶表示素子は、温度変化に伴う表示色の変動が小さ
く、視野角が広かった。

【００３７】（第２実施例）上記実施例においては、２
枚の複素屈折素子２１、２２を上ガラス基板１３と上偏
光板２３の間に配置したが、複素屈折素子の位置は任意
である。例えば、図７に示すように、一方の複素屈折素
子２１を上ガラス基板１３と上偏光板２３の間に配置
し、他方の複素屈折素子２２を下ガラス基板１４と下偏
光板２４の間に配置するようにしてもよい。このように
複素屈折素子２１、２２を配置した場合の、配向膜１
７、１８の配向処理方向１７ａ、１８ａ、複素屈折素子
２１、２２の延伸軸２１ａ、２２ａ、及び偏光板２３、
２４の透過軸２３ａ、２４ａの配置を図８（Ａ）〜
（Ｅ）に示す。

【００３８】図８（Ｃ）に示すように、下配向膜１８に
施された配向処理の方向１８ａは、基準線Ｓに対して３
５°±１０°傾いており、上配向膜１７に施された配向
処理の方向１７ａは、配向膜１８の配向処理方向１８ａ
を基準として、７０°±１０°で交差する方向に設定さ
れており、液晶分子は、下ガラス基板１４側から上ガラ
ス基板１３側に向かって時計回り方向に２５０°±２０
°（望ましくは、±１０°）ツイストした配向状態とな
る。

【００３９】図８（Ａ）に示すように、上偏光板２３の
透過軸２３ａは、下配向膜１８の配向処理方向１８ａに
対して８０°±１０°（基準線Ｓに対して４５°±１０
°）で交差するように設定されている。図８（Ｂ）に示
すように、複素屈折素子２１の延伸軸（平面上で屈折率
が最大となる方向）２１ａは、下配向膜１８の配向処理
方向１８ａに対して３５°±１０°（基準線Ｓに対して
０°±１０°）で交差するように設定されている。図８
（Ｄ）に示すように、複素屈折素子２２の延伸軸（平面
上で屈折率が最大となる方向）２２ａは、下配向膜１８
の配向処理方向１８ａに対して１０°±１０°（基準線
Ｓに対して４５°±１０°）で交差するように設定され
ている。図８（Ｅ）に示すように、下偏光板２４の透過
軸２４ａは、下配向膜１８の配向処理方向１８ａに対し
て４５°±１０°（基準線Ｓに対して１０°±１０°）
で交差するように設定されている。

【００４０】複素屈折素子２１のΔｎ・ｔは１６００ｎ
ｍ±３０ｎｍ、Ｒｚ係数は０．３〜０．７（望ましくは
０．４５±０．１）であり、液晶層２０のΔｎ・ｄは１
３５０ｎｍ±１００ｎｍであり、複素屈折素子２２のΔ
ｎ・ｔは１６００ｎｍ±３０ｎｍ、Ｒｚ係数は０．３〜
０．７（望ましくは０．４５±０．１）である。

【００４１】このような構成によっても、液晶層２０の
実効印加電圧を制御し、表示色を制御してカラー画像を
表示することができ、特に、色純度の高い三原色が表示
可能となる。また、複素屈折素子２１、２２として厚さ
方向にも屈折率を有するものを使用しているので、光が
液晶層２０を垂直に透過したときと斜めに透過したとき
との位相差が複素屈折素子２１、２２を透過することに
より補償され、視野角が改善される。

【００４２】以上説明したように、この発明の複屈折制
御方式のカラー液晶表示素子によれば、純度の高い三原
色を表示できる。また、視野角が大きくなり、さらに、
温度変化による色ずれ等を低減できる。

【００４３】上記実施例では、単純マトリクス方式のね
じれ角の大きいツイステッドネマティックカラー液晶表
示素子を例に本願発明を説明したが、本発明は、例え
ば、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）等をアクティブ素子と
して用いたアクティブマトリクス方式のカラー液晶表示
素子に適用してもよい。

【００４４】上記第１及び第２実施例では、複素屈折素
子２１、２２を偏光板２３と２５の間に配置する例を示
したが、例えば、１枚又は３枚以上の複素屈折素子を偏
光板２３、２５の間に配置するようにしてもよい。ま
た、上記第１及び第２実施例では、複素屈折素子２１、
２２として、互いに直交する３方向の屈折率が互いに異
なっているものを使用したが、これにかぎられるもので
はない。さらに、複素屈折率の虚数項の光吸収係数
ｋ_x、ｋ_y、ｋ_zをほぼ同一の値として説明したが、これ
らの値は異なっていてもよい。また、図３では、複素屈
折率の虚数項の光吸収係数ｋ_x、ｋ_y、ｋ_zが波長λが長
くなるに従ってほぼ一様に小さくなる例を示したが、赤
の波長領域での光吸収係数が緑及び青の波長領域での光
吸収係数よりも小さいならば、変化の様子及び程度は任
意である。

【００４５】上記実施例では、反射板２５を下偏光板２
４側に有する反射型のカラー液晶表示素子について説明
したが、反射板２５を上偏光板２３側に配置しても同様
の効果を得ることができる。また、上記実施例では、反
射板２５を備えた反射型のカラー液晶表示素子について
説明したが、この発明は透過型のカラー液晶表示素子に
も適用可能である。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、色純度の高い三原色を表示でき、視野角が大きく、
且つ、温度変化による色ずれが低減されたカラー液晶表
示素子を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例に係る複屈折制御方式の
カラー液晶表示素子の断面図である。

【図２】第１実施例に係るカラー液晶表示素子における
液晶分子の配向方向と、偏光板の透過軸の方向と、複素
屈折素子の面延伸軸の位置関係を示す平面図である。

【図３】複素屈折素子の複素屈折率の虚数部を構成する
光吸収係数ｋの波長依存性を示す図である。

【図４】対向する電極間に印加する電圧と赤、緑、青の
各出射光の強度の関係を示す図であり、（Ａ）は複素屈
折素子の複素屈折率の虚数項の光吸収係数を波長によら
ず一定とした場合の例、（Ｂ）は複素屈折素子の複素屈
折率の虚数項の光吸収係数を波長が長くなるに従って小
さくなるようにした場合（第１実施例の場合）の例を示
す。

【図５】第１実施例に係るカラー液晶表示素子の印加電
圧と表示色の関係を示す図である。

【図６】第１実施例の具体例に係るカラー液晶表示素子
の色度図である。

【図７】この発明の第２実施例に係るカラー液晶表示素
子の断面図である。

【図８】第２実施例に係るカラー液晶表示素子における
液晶分子の配向方向と、偏光板の透過軸の方向と、複素
屈折素子の延伸軸の位置の関係を示す平面図である。

【符号の説明】

１１・・・カラー液晶表示素子、１２・・・液晶セル、１３・・
・上ガラス基板、１４・・・下ガラス基板、１５・・・走査電
極、１６・・・信号電極、１７・・・配向膜、１８・・・配向
膜、１９・・・シール材、２０・・・液晶層、２１・・・複素屈
折素子、２２・・・複素屈折素子、２３・・・上偏光板、２４
・・・下偏光板、２５・・・反射板

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】対向して配置された第１と第２の基板と、 前記第１と第２の基板の対向面にそれぞれ形成された第
   １と第２の電極と、 前記第１の電極と前記第１の基板上に形成され、第１の
   配向方向に配向処理が施された第１の配向膜と、 前記第２の電極と前記第２の基板上に形成され、第２の
   配向方向に配向処理が施された第２の配向膜と、 前記第１と第２の配向膜の間に封止され、その分子が前
   記第１と第２の配向膜の配向処理に従ってツイストして
   配向され、前記第１と第２の電極間に印加される電圧に
   応じて分子の配向状態が変化し、この分子の配向状態に
   応じて透過する光の偏光状態を変化させる液晶と、 前記第１の基板の外側に配置された第１の偏光板と、 前記第２の基板の外側に配置された第２の偏光板と、 前記第１の偏光板と前記第２の偏光板の間に配置され、
   複屈折性を備えると共にその屈折率をｎ、光吸収係数を
   ｋとした場合に、数式１の複素数で表される複素屈折率
   Ｎを備え、光吸収係数ｋが波長が長くなるに従って小さ
   くなる特性を有する光学素子と、 【数１】Ｎ＝ｎ−ｉｋ（ｉは虚数） より構成されることを特徴とするカラー液晶表示素子。
2. 【請求項２】対向して配置された第１と第２の基板と、 前記第１と第２の基板の対向面にそれぞれ形成された第
   １と第２の電極と、 前記第１と第２の基板間に封止され、前記第１と第２の
   電極間に印加される電圧に応じて配向状態が変化する液
   晶と、 前記第１の基板の外側に配置された第１の偏光板と、 前記第２の基板の外側に配置された第２の偏光板と、 前記第１の偏光板と前記第２の偏光板の間に配置され、
   複屈折性を備えると共にその屈折率をｎ、光吸収係数を
   ｋとした場合に、数式２の複素数で表される複素屈折率
   Ｎを備え、光吸収係数ｋが波長が長くなるに従って小さ
   くなる特性を有する光学素子と、 【数２】Ｎ＝ｎ−ｉｋ（ｉは虚数） より構成されることを特徴とするカラー液晶表示素子。
3. 【請求項３】対向して配置された第１と第２の基板と、 前記第１と第２の基板の対向面にそれぞれ形成された第
   １と第２の電極と、 前記第１の電極と前記第１の基板上に形成され、第１の
   配向方向に配向処理が施された第１の配向膜と、 前記第２の電極と前記第２の基板上に形成され、第２の
   配向方向に配向処理が施された第２の配向膜と、 前記第１と第２の配向膜の間に封止され、その分子が前
   記第１と第２の配向膜の配向処理に従ってツイストして
   配向され、前記第１と第２の電極間に印加される電圧に
   応じて分子の配向状態が変化し、この分子の配向状態に
   応じて透過する光の偏光状態を変化させる液晶と、 前記第１の基板の外側に配置された第１の偏光板と、 前記第２の基板の外側に配置された第２の偏光板と、 前記第１の偏光板と前記第２の偏光板の間に配置され、
   複屈折性を備えると共にその屈折率をｎ、光吸収係数を
   ｋとした場合に、数式３の複素数で表される複素屈折率
   Ｎを備え、赤の光に対する光吸収係数ｋが波長が緑及び
   青の光に対する光吸収係数ｋよりも小さい特性を有する
   光学素子と、 【数３】Ｎ＝ｎ−ｉｋ（ｉは虚数） より構成されることを特徴とするカラー液晶表示素子。
4. 【請求項４】対向して配置された第１と第２の基板と、 前記第１と第２の基板の対向面にそれぞれ形成された第
   １と第２の電極と、 前記第１の電極と前記第１の基板上に形成され、第１の
   配向方向に配向処理が施された第１の配向膜と、 前記第２の電極と前記第２の基板上に形成され、第２の
   配向方向に配向処理が施された第２の配向膜と、 前記第１と第２の配向膜の間に封止され、その分子が前
   記第１と第２の配向膜の配向処理に従って２３０°〜２
   ７０°ツイストして配向され、その光学異方性Δｎと厚
   さｄの積Δｎ・ｄが１２５０ｎｍ〜１４５０ｎｍの値を
   有する液晶と、 前記第１の基板の外側に配置され、その光学軸を第２の
   配向処理方向に対し４０°〜６０°で交差させて配置さ
   れた第１の偏光板と、 前記第２の基板の外側に配置され、その光学軸を前記第
   ２の配向処理方向に対し３５°〜５５°で交差させて配
   置された第２の偏光板と、 前記第１の基板と前記第１の偏光板の間に配置され、複
   屈折性を備えると共に、その屈折率をｎ、光吸収係数を
   ｋとした場合に、数式４の複素数で表される複素屈折率
   Ｎを備え、厚さ方向と直交する平面内における屈折率ｎ
   が最も大きい方向の複素屈折率Ｎ_x1を数式５で表し、最
   大屈折率方向と前記平面内で直交する方向の複素屈折率
   Ｎ_y1を数式６で表し、前記厚さ方向の複素屈折率Ｎ_z1を
   数式７で表すと、ｎ_x1＞ｎ_z1＞ｎ_y1の関係を満たし、光
   吸収係数ｋ_x1、ｋ_y1、ｋ_z1が波長が長くなるに従って小
   さくなる特性を有し、前記最大屈折率方向を前記第２の
   配向処理方向に対し１５°乃至３５°で交差させて配置
   された第１の光学素子と、 【数４】Ｎ＝ｎ−ｉｋ（ｉは虚数） 【数５】Ｎ_x1＝ｎ_x1−ｉｋ_x1（ｉは虚数） 【数６】Ｎ_y1＝ｎ_y1−ｉｋ_y1（ｉは虚数） 【数７】Ｎ_z1＝ｎ_z1−ｉｋ_z1（ｉは虚数） 前記第１の基板と前記第１の光学素子の間に配置され、
   複屈折性を備えると共に数式８の複素数で表される複素
   屈折率Ｎを備え、厚さ方向と直交する平面内における屈
   折率ｎが最も大きい方向の複素屈折率Ｎ_x2を数式９で表
   し、最大屈折率方向と前記平面内で直交する方向の複素
   屈折率Ｎ_y2を数式１０で表し、前記厚さ方向の複素屈折
   率Ｎ_z2を数式１１で表すと、ｎ_x2＞ｎ_z2＞ｎ_y2の関係を
   満たし、光吸収係数ｋ_x2、ｋ_y2、ｋ_z2が波長が大きくな
   るに従って小さくなる特性を有し、前記最大屈折率方向
   を前記第２の配向処理方向に対し５°乃至２５°で交差
   させて配置された第２の光学素子と、 【数８】Ｎ＝ｎ−ｉｋ（ｉは虚数） 【数９】Ｎ_x2＝ｎ_x2−ｉｋ_x2（ｉは虚数） 【数１０】Ｎ_y2＝ｎ_y2−ｉｋ_y2（ｉは虚数） 【数１１】Ｎ_z2＝ｎ_z2−ｉｋ_z2（ｉは虚数） より構成されることを特徴とするカラー液晶表示素子。