JPH10161112A - 反射型液晶素子 - Google Patents
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- G02F2413/08—Indexing scheme related to G02F1/13363, i.e. to birefringent elements, e.g. for optical compensation, characterised by the number, position, orientation or value of the compensation plates with a particular optical axis orientation
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- G02F2413/15—Indexing scheme related to G02F1/13363, i.e. to birefringent elements, e.g. for optical compensation, characterised by the number, position, orientation or value of the compensation plates with twisted orientation, e.g. comprising helically oriented LC-molecules or a plurality of twisted birefringent sublayers
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高輝度で高コントラストの反射型液晶素子を
提供する。 【解決手段】 反射型液晶素子は、偏光板と、ミラーと
を備え、その間にいくつかのリターダが配置される。リ
ターダのうち少なくとも１つは、素子を反射状態と非反
射状態との間でスイッチするために光軸がスイッチ可能
な可変液晶エレメントである。非反射状態において、偏
光板とミラーとの間のリターダの合計リターダンスは、
可視スペクトラムの真ん中におけるまたは隣接する波長
の四分の一の奇数倍に等しい。
提供する。 【解決手段】 反射型液晶素子は、偏光板と、ミラーと
を備え、その間にいくつかのリターダが配置される。リ
ターダのうち少なくとも１つは、素子を反射状態と非反
射状態との間でスイッチするために光軸がスイッチ可能
な可変液晶エレメントである。非反射状態において、偏
光板とミラーとの間のリターダの合計リターダンスは、
可視スペクトラムの真ん中におけるまたは隣接する波長
の四分の一の奇数倍に等しい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、反射型液晶素子に
関する。このような素子は、例えば、コンピュータ、ダ
イアリー、および電子手帳等のハンドヘルド型、または
ラップトップ型の機器において使用され得る。
関する。このような素子は、例えば、コンピュータ、ダ
イアリー、および電子手帳等のハンドヘルド型、または
ラップトップ型の機器において使用され得る。
【０００２】
【従来の技術】Proc. Ind. Acad Sci.(1955)、41A 130
および137は、無色性を向上するために、複屈折板を組
合わせて作った円偏光板および四分の一波長板を開示し
ている。無色性能を向上するために、個々の光学軸の方
位角が異なるリターダを組合わせている。
および137は、無色性を向上するために、複屈折板を組
合わせて作った円偏光板および四分の一波長板を開示し
ている。無色性能を向上するために、個々の光学軸の方
位角が異なるリターダを組合わせている。
【０００３】Sekiら、Mol. Cryst. Liq. Cryst.(199
5)、263、499、およびSekiら、Eurodisplay(1996)、464
は、ネマティック液晶と四分の一波長板とを備える反射
電界制御複屈折(ＥＣＢ)タイプの液晶素子(ＬＣＤ)を開
示している。四分の一波長板の光学軸は、ネマティック
液晶の光学軸と交差し、ネマティック液晶の片側に配置
された偏光板に対して45゜にされている。アンツイステ
ィッド液晶および四分の一波長板が偏光板とミラーとの
間に配置され、λ/4のリタデーションを与える液晶でノ
ーマリホワイト状態を得ている。リタデーションがゼロ
となるように液晶を制御することによって、ブラック状
態を得ている。四分の一波長板の効果によってこのブラ
ック状態は得られ、四分の一波長板の無色度の程度の無
色度しか得られない。視角特性を向上するために、その
面に垂直な光軸を有する負の複屈折を有するさらなるリ
ターダを含むことができる。
5)、263、499、およびSekiら、Eurodisplay(1996)、464
は、ネマティック液晶と四分の一波長板とを備える反射
電界制御複屈折(ＥＣＢ)タイプの液晶素子(ＬＣＤ)を開
示している。四分の一波長板の光学軸は、ネマティック
液晶の光学軸と交差し、ネマティック液晶の片側に配置
された偏光板に対して45゜にされている。アンツイステ
ィッド液晶および四分の一波長板が偏光板とミラーとの
間に配置され、λ/4のリタデーションを与える液晶でノ
ーマリホワイト状態を得ている。リタデーションがゼロ
となるように液晶を制御することによって、ブラック状
態を得ている。四分の一波長板の効果によってこのブラ
ック状態は得られ、四分の一波長板の無色度の程度の無
色度しか得られない。視角特性を向上するために、その
面に垂直な光軸を有する負の複屈折を有するさらなるリ
ターダを含むことができる。
【０００４】Uchidaら、Asia Display(1995)、599は、
ハイブリッド配向ネマティック(ＨＡＮ)液晶層およびリ
ターダの反対側に、偏光板およびミラーを配置した反射
型ディスプレイを開示している。このリターダは、視角
を向上するために面外にある光学軸と、ブラック状態お
よびホワイト状態を得るために液晶層のリタデーション
と協同する面内光学軸との二軸からなる。リターダの面
内軸は、偏光板の偏光軸に対して45゜であり、液晶層の
光学軸と交差する。液晶層およびリターダによる最終的
なリタデーションがλ/4に等しい場合に、ノーマリブラ
ック状態が得られる。リターダのリタデーションが液晶
のリタデーションによって相殺されるような場合に、ホ
ワイト状態が得られる。このようなディスプレイの無色
性は、光学エレメントの分散の最適化に依存する。
ハイブリッド配向ネマティック(ＨＡＮ)液晶層およびリ
ターダの反対側に、偏光板およびミラーを配置した反射
型ディスプレイを開示している。このリターダは、視角
を向上するために面外にある光学軸と、ブラック状態お
よびホワイト状態を得るために液晶層のリタデーション
と協同する面内光学軸との二軸からなる。リターダの面
内軸は、偏光板の偏光軸に対して45゜であり、液晶層の
光学軸と交差する。液晶層およびリターダによる最終的
なリタデーションがλ/4に等しい場合に、ノーマリブラ
ック状態が得られる。リターダのリタデーションが液晶
のリタデーションによって相殺されるような場合に、ホ
ワイト状態が得られる。このようなディスプレイの無色
性は、光学エレメントの分散の最適化に依存する。
【０００５】Ishinabeら、Eurodisplay(1996)、119は、
直線偏光板とミラーとの間に、ＨＡＮ液晶層および二軸
リターダを配置したフルカラー反射型ＬＣＤを開示して
いる。ＨＡＮ層の光学軸は、リターダの光学軸と直交
し、偏光板の偏光軸に対して45゜に配置されている。液
晶層およびリターダによるリタデーション差をλ/4に等
しくすることでノーマリブラック状態が得られる。複屈
折が互いに部分的に補償し合うように液晶層およびリタ
ーダの材料の分散を調整することによって無色性が向上
される。
直線偏光板とミラーとの間に、ＨＡＮ液晶層および二軸
リターダを配置したフルカラー反射型ＬＣＤを開示して
いる。ＨＡＮ層の光学軸は、リターダの光学軸と直交
し、偏光板の偏光軸に対して45゜に配置されている。液
晶層およびリターダによるリタデーション差をλ/4に等
しくすることでノーマリブラック状態が得られる。複屈
折が互いに部分的に補償し合うように液晶層およびリタ
ーダの材料の分散を調整することによって無色性が向上
される。
【０００６】Kuoら、Asia Display(1995)、135も、直線
偏光板とミラーとの間に、ＨＡＮ液晶層および二軸リタ
ーダを配置したＬＣＤを開示している。リタデーション
の合計が、四分の一波長の奇数倍に等しい場合に暗状態
が得られる。リターダは、液晶軸と交差し、偏光軸に対
して45゜に配置された面内光学軸を有している。ディス
プレイは、上述したようにノーマリブラックモード、ま
たはより大きなパッシブリターダを使用するノーマリホ
ワイトモードで動作され得る。エレメントの分散を最適
化、または複屈折が互いに補償し合うように分散を調整
することによって無色性が向上され得る。
偏光板とミラーとの間に、ＨＡＮ液晶層および二軸リタ
ーダを配置したＬＣＤを開示している。リタデーション
の合計が、四分の一波長の奇数倍に等しい場合に暗状態
が得られる。リターダは、液晶軸と交差し、偏光軸に対
して45゜に配置された面内光学軸を有している。ディス
プレイは、上述したようにノーマリブラックモード、ま
たはより大きなパッシブリターダを使用するノーマリホ
ワイトモードで動作され得る。エレメントの分散を最適
化、または複屈折が互いに補償し合うように分散を調整
することによって無色性が向上され得る。
【０００７】Wuら、Applied Physics Letters(1996)、6
8、1455は、偏光板とミラーとの間に、ツイスティッド
ネマティック液晶セルおよびリターダを配置した反射型
ＬＣＤを開示している。ツイスティッドネマティック液
晶セルは、90゜のツイスト角を有しており、比較的薄
く、偏光板の軸に対して20゜の入力ディレクタを有して
いる。リターダは、λ/4のリタデーションを与え、偏光
軸に対して45゜に配置された光学軸を有している。セル
は、ホワイト状態においては液晶セルおよびリターダの
リタデーションが互いを相殺し、液晶セルのリタデーシ
ョンをゼロに減少することによってブラック状態を得
る、ノーマリホワイトモードで動作する。従って、無色
性は、リターダの無色性に依存する。
8、1455は、偏光板とミラーとの間に、ツイスティッド
ネマティック液晶セルおよびリターダを配置した反射型
ＬＣＤを開示している。ツイスティッドネマティック液
晶セルは、90゜のツイスト角を有しており、比較的薄
く、偏光板の軸に対して20゜の入力ディレクタを有して
いる。リターダは、λ/4のリタデーションを与え、偏光
軸に対して45゜に配置された光学軸を有している。セル
は、ホワイト状態においては液晶セルおよびリターダの
リタデーションが互いを相殺し、液晶セルのリタデーシ
ョンをゼロに減少することによってブラック状態を得
る、ノーマリホワイトモードで動作する。従って、無色
性は、リターダの無色性に依存する。
【０００８】Kuoら、Eurodisplay(1996)、387は、ノー
マリホワイトモードで動作し、上記と同様にリターダの
無色性に依存した無色性を有するブラック状態を得るツ
イスティッドネマティックディスプレイを開示してい
る。
マリホワイトモードで動作し、上記と同様にリターダの
無色性に依存した無色性を有するブラック状態を得るツ
イスティッドネマティックディスプレイを開示してい
る。
【０００９】Fukudaらは、３つの論文(IDRC(1994)、20
1；SID Journal(1995)、3、83；AsiaDisplay(1995)、88
1)の中で、単一の偏光板および単一のリタデーションフ
ィルムを備えた反射型スーパツイスティッドネマティッ
ク(ＳＴＮ)ＬＣＤを開示している。液晶のツイスト角
は、220゜から260゜であり、素子はノーマリホワイトモ
ードで動作する。ＳＴＮ液晶は、マルチプレックス比を
高く(すなわちオンオフ電圧の差を小さく)するために使
用され、ｄΔｎの値が高い(例えば、0.6μｍを上回
る)。液晶およびリターダの分散性能を変化することに
よって、無色性が向上されている。
1；SID Journal(1995)、3、83；AsiaDisplay(1995)、88
1)の中で、単一の偏光板および単一のリタデーションフ
ィルムを備えた反射型スーパツイスティッドネマティッ
ク(ＳＴＮ)ＬＣＤを開示している。液晶のツイスト角
は、220゜から260゜であり、素子はノーマリホワイトモ
ードで動作する。ＳＴＮ液晶は、マルチプレックス比を
高く(すなわちオンオフ電圧の差を小さく)するために使
用され、ｄΔｎの値が高い(例えば、0.6μｍを上回
る)。液晶およびリターダの分散性能を変化することに
よって、無色性が向上されている。
【００１０】PCT WO 96/31577は、直線偏光板と反射板
とを備え、その間に偏光板に隣接して第１のリターダお
よび反射板に隣接して第２のリターダを配置した反射型
ディスプレイを開示している。第１のリターダは、λ/2
のリタデーションを与え、偏光板の偏光方向に対して15
゜に配向された光学軸を有している。第２のリターダ
は、リターダの面内にて偏光方向に対して75゜と120゜
との間でスイッチ可能な光学軸を有し、λ/4のリタデー
ションを有する液晶層を備えている。
とを備え、その間に偏光板に隣接して第１のリターダお
よび反射板に隣接して第２のリターダを配置した反射型
ディスプレイを開示している。第１のリターダは、λ/2
のリタデーションを与え、偏光板の偏光方向に対して15
゜に配向された光学軸を有している。第２のリターダ
は、リターダの面内にて偏光方向に対して75゜と120゜
との間でスイッチ可能な光学軸を有し、λ/4のリタデー
ションを有する液晶層を備えている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の技術では、位相差を十分に補償することが出来
なかったので、十分な輝度とコントラストを有する反射
型液晶素子は得られなかった。
た従来の技術では、位相差を十分に補償することが出来
なかったので、十分な輝度とコントラストを有する反射
型液晶素子は得られなかった。
【００１２】本願発明は、上記課題に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、高輝度で高コントラストの反射
型液晶素子を提供することにある。
のであり、その目的は、高輝度で高コントラストの反射
型液晶素子を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の局面によ
れば、直線偏光板と、偏光維持反射板と、リターダ配列
とを備える反射型液晶素子であって、該リターダ配列が
少なくとも３つのリターダを有し、該少なくとも３つの
リターダのうちの第１のリターダは該偏光板と該反射板
との間に配置され、該少なくとも３つのリターダのうち
の第２のリターダは該第１のリターダと該反射板との間
に配置され、該少なくとも３つのリターダのうちの第３
のリターダは該第２のリターダと該反射板との間に配置
され、該第１、第２および第３のリターダのうち少なく
とも１つが、該リターダ配列のリタデーションが(２ｎ
＋１)λ/4である(ただし、ｎは整数、λは可視光の波長
である)非反射素子状態と反射素子状態との間でスイッ
チ可能な液晶層を備える、反射型液晶素子が提供され
る。
れば、直線偏光板と、偏光維持反射板と、リターダ配列
とを備える反射型液晶素子であって、該リターダ配列が
少なくとも３つのリターダを有し、該少なくとも３つの
リターダのうちの第１のリターダは該偏光板と該反射板
との間に配置され、該少なくとも３つのリターダのうち
の第２のリターダは該第１のリターダと該反射板との間
に配置され、該少なくとも３つのリターダのうちの第３
のリターダは該第２のリターダと該反射板との間に配置
され、該第１、第２および第３のリターダのうち少なく
とも１つが、該リターダ配列のリタデーションが(２ｎ
＋１)λ/4である(ただし、ｎは整数、λは可視光の波長
である)非反射素子状態と反射素子状態との間でスイッ
チ可能な液晶層を備える、反射型液晶素子が提供され
る。
【００１４】非反射素子状態において、第１のリターダ
は実質的にλ/2のリタデーションを有し得、第２のリタ
ーダは実質的にλ/2のリタデーションを有し得、第３の
リターダは実質的にλ/4のリタデーションを有し得る。
は実質的にλ/2のリタデーションを有し得、第２のリタ
ーダは実質的にλ/2のリタデーションを有し得、第３の
リターダは実質的にλ/4のリタデーションを有し得る。
【００１５】非反射素子状態において、第１のリターダ
の光学軸は偏光板の偏光軸または吸収軸に対して実質的
に(α＋Ｂ・180゜)の角度を有し得、第２のリターダの
光学軸は該偏光軸または吸収軸に対して実質的に(ｘ・
α＋Ｃ・180゜)の角度を有し得、第３のリターダの光学
軸は該偏光軸または吸収軸に対して実質的に(２(β−
α)＋符号(α)・45゜＋Ｄ・180゜)の角度を有し得る(た
だし、ｘは正の実数であり、Ｂ、ＣおよびＤは整数であ
り、符号(α)とはαの符号である)。αは実質的に6.9゜
であり得、ｘは実質的に５であり得る。
の光学軸は偏光板の偏光軸または吸収軸に対して実質的
に(α＋Ｂ・180゜)の角度を有し得、第２のリターダの
光学軸は該偏光軸または吸収軸に対して実質的に(ｘ・
α＋Ｃ・180゜)の角度を有し得、第３のリターダの光学
軸は該偏光軸または吸収軸に対して実質的に(２(β−
α)＋符号(α)・45゜＋Ｄ・180゜)の角度を有し得る(た
だし、ｘは正の実数であり、Ｂ、ＣおよびＤは整数であ
り、符号(α)とはαの符号である)。αは実質的に6.9゜
であり得、ｘは実質的に５であり得る。
【００１６】第１または第２のリターダは、スイッチン
グの間光路の法線方向に対して実質的に22.5゜の角度で
回転する光学軸を有する液晶層を備え得る。
グの間光路の法線方向に対して実質的に22.5゜の角度で
回転する光学軸を有する液晶層を備え得る。
【００１７】第２のリターダは、液晶層を備え得、実質
的に(ｐλ/2＋δ)と実質的に((ｐ＋１)λ/2＋δ)との間
でスイッチ可能なリタデーションを有し得る(ただし、
ｐは整数であり、０≦δ＜λ/2である)。ｐは０または
１であり得る。
的に(ｐλ/2＋δ)と実質的に((ｐ＋１)λ/2＋δ)との間
でスイッチ可能なリタデーションを有し得る(ただし、
ｐは整数であり、０≦δ＜λ/2である)。ｐは０または
１であり得る。
【００１８】第３のリターダは、液晶層を備え得、実質
的に(ｑλ/4＋δ)と実質的に((ｑ＋１)λ/4＋δ)との間
でスイッチ可能なリタデーションを有し得る(ただし、
ｑは整数であり、０≦δ＜λ/2である)。ｑは０または
１であり得る。
的に(ｑλ/4＋δ)と実質的に((ｑ＋１)λ/4＋δ)との間
でスイッチ可能なリタデーションを有し得る(ただし、
ｑは整数であり、０≦δ＜λ/2である)。ｑは０または
１であり得る。
【００１９】液晶層が、面外スイッチングネマティック
液晶であり得る。
液晶であり得る。
【００２０】非反射素子状態において、第１のリターダ
は23λ/72のリタデーションを有し得、第２のリターダ
はλ/2のリタデーションを有し得、第３のリターダは23
λ/72のリタデーションを有し得る。
は23λ/72のリタデーションを有し得、第２のリターダ
はλ/2のリタデーションを有し得、第３のリターダは23
λ/72のリタデーションを有し得る。
【００２１】非反射素子状態において、第１のリターダ
の光学軸は偏光板の偏光軸または吸収軸に対して実質的
に14.25゜の角度を有し得、第２のリターダの光学軸は
該偏光軸または吸収軸に対して実質的に84.5゜の角度を
有し得、第３のリターダは該偏光軸または吸収軸に対し
て実質的に14.25゜の角度を有し得る。
の光学軸は偏光板の偏光軸または吸収軸に対して実質的
に14.25゜の角度を有し得、第２のリターダの光学軸は
該偏光軸または吸収軸に対して実質的に84.5゜の角度を
有し得、第３のリターダは該偏光軸または吸収軸に対し
て実質的に14.25゜の角度を有し得る。
【００２２】第２のリターダは、スイッチングの間光学
軸が光路の法線方向に対して実質的に22.5゜の角度で回
転する液晶層を備え得る。
軸が光路の法線方向に対して実質的に22.5゜の角度で回
転する液晶層を備え得る。
【００２３】第２のリターダは液晶層を備え得、実質的
に(ｒλ/2＋δ)と実質的に((ｒ＋１)λ/2＋δ)との間で
スイッチ可能なリタデーションを有し得る(ただし、ｒ
は整数であり、０≦δ＜λ/2である)。ｒは０または１
であり得る。
に(ｒλ/2＋δ)と実質的に((ｒ＋１)λ/2＋δ)との間で
スイッチ可能なリタデーションを有し得る(ただし、ｒ
は整数であり、０≦δ＜λ/2である)。ｒは０または１
であり得る。
【００２４】第３のリターダは、液晶層を備え得、実質
的に23λ/72と、実質的に23λ/324または実質的に46λ/
81との間でスイッチ可能なリタデーションを有し得る。
的に23λ/72と、実質的に23λ/324または実質的に46λ/
81との間でスイッチ可能なリタデーションを有し得る。
【００２５】液晶層が、面外スイッチングネマティック
液晶であり得る。
液晶であり得る。
【００２６】本発明の第２の局面によれば、直線偏光板
と、偏光維持反射板と、該偏光板と該反射板との間に配
置した第１のリターダおよび該第１のリターダと該反射
板との間に配置した第２のリターダを含むリターダ配列
とを備え、該第１および第２のリターダのうち少なくと
も１つが、該リターダ配列のリタデーションが(２ｎ＋
１)λ/4である(ただし、ｎは整数であり、λは可視光の
波長である)非反射素子状態と反射素子状態との間でス
イッチ可能なアンツイスティッド液晶層を備える反射型
液晶素子であって、該第１のリターダが該液晶層を備
え、スイッチングの間光路の法線方向に対して所定の角
度で回転する光学軸を有する、反射型液晶素子が提供さ
れる。
と、偏光維持反射板と、該偏光板と該反射板との間に配
置した第１のリターダおよび該第１のリターダと該反射
板との間に配置した第２のリターダを含むリターダ配列
とを備え、該第１および第２のリターダのうち少なくと
も１つが、該リターダ配列のリタデーションが(２ｎ＋
１)λ/4である(ただし、ｎは整数であり、λは可視光の
波長である)非反射素子状態と反射素子状態との間でス
イッチ可能なアンツイスティッド液晶層を備える反射型
液晶素子であって、該第１のリターダが該液晶層を備
え、スイッチングの間光路の法線方向に対して所定の角
度で回転する光学軸を有する、反射型液晶素子が提供さ
れる。
【００２７】非反射素子状態において、第１のリターダ
は実質的にλ/2のリタデーションを有し得、第２のリタ
ーダは実質的にλ/4のリタデーションを有し得る。
は実質的にλ/2のリタデーションを有し得、第２のリタ
ーダは実質的にλ/4のリタデーションを有し得る。
【００２８】非反射素子状態において、第１のリターダ
の光学軸は偏光板の偏光軸または吸収軸に対して実質的
に(α＋Ｅ・180゜)の角度を有し得、第２のリターダの
光学軸は偏光軸または吸収軸に対して実質的に(２α＋
符号(α)・45゜＋Ｆ・180゜)の角度を有し得る(ただ
し、ＥおよびＦは整数であり、符号(α)とはαの符号で
ある)。
の光学軸は偏光板の偏光軸または吸収軸に対して実質的
に(α＋Ｅ・180゜)の角度を有し得、第２のリターダの
光学軸は偏光軸または吸収軸に対して実質的に(２α＋
符号(α)・45゜＋Ｆ・180゜)の角度を有し得る(ただ
し、ＥおよびＦは整数であり、符号(α)とはαの符号で
ある)。
【００２９】αは実質的に15゜であり得る。
【００３０】αは実質的に22.5゜であり得、所定の角度
は22.5゜であり得る。
は22.5゜であり得る。
【００３１】液晶層は、強誘電性液晶であり得る。
【００３２】液晶層は、反強誘電性液晶であり得る。
【００３３】液晶層は、電傾液晶であり得る。
【００３４】液晶層は、面内スイッチングネマティック
液晶であり得る。
液晶であり得る。
【００３５】本発明の第３の局面によれば、直線偏光板
と、偏光維持反射板と、該偏光板と該反射板との間に配
置した第１のリターダおよび該第１のリターダと該反射
板との間に配置した第２のリターダを含むリターダ配列
とを備え、該第１および第２のリターダのうち少なくと
も１つが、該リターダ配列のリタデーションが(２ｎ＋
１)λ/4である(ただし、ｎは整数であり、λは可視光の
波長である)非反射素子状態と反射素子状態との間でス
イッチ可能なアンツイスティッド液晶層を備える反射型
液晶素子であって、該液晶層が面外スイッチング液晶で
ある、反射型液晶素子が提供される。
と、偏光維持反射板と、該偏光板と該反射板との間に配
置した第１のリターダおよび該第１のリターダと該反射
板との間に配置した第２のリターダを含むリターダ配列
とを備え、該第１および第２のリターダのうち少なくと
も１つが、該リターダ配列のリタデーションが(２ｎ＋
１)λ/4である(ただし、ｎは整数であり、λは可視光の
波長である)非反射素子状態と反射素子状態との間でス
イッチ可能なアンツイスティッド液晶層を備える反射型
液晶素子であって、該液晶層が面外スイッチング液晶で
ある、反射型液晶素子が提供される。
【００３６】非反射素子状態において、第１のリターダ
は実質的にλ/2のリタデーションを有し得、第２のリタ
ーダは実質的にλ/4のリタデーションを有し得る。
は実質的にλ/2のリタデーションを有し得、第２のリタ
ーダは実質的にλ/4のリタデーションを有し得る。
【００３７】非反射素子状態において、第１のリターダ
の光学軸は偏光板の偏光軸または吸収軸に対して実質的
に(α＋Ｅ・180゜)の角度を有し得、第２の光学軸は該
偏光軸または吸収軸に対して実質的に(２α＋符号(α)
・45゜＋Ｆ・180゜)の角度を有し得る(ただし、Ｅおよ
びＦは整数であり、符号(α)とはαの符号である)。
の光学軸は偏光板の偏光軸または吸収軸に対して実質的
に(α＋Ｅ・180゜)の角度を有し得、第２の光学軸は該
偏光軸または吸収軸に対して実質的に(２α＋符号(α)
・45゜＋Ｆ・180゜)の角度を有し得る(ただし、Ｅおよ
びＦは整数であり、符号(α)とはαの符号である)。
【００３８】αは実質的に15゜であり得る。
【００３９】第１のリターダは、実質的に(ｐλ/2＋δ)
と実質的に((ｐ＋１)λ/2＋δ)との間でスイッチ可能な
リタデーションを有する液晶層を備え得る(ただし、ｐ
は整数であり、０≦δ＜λ/2である)。ｐは０または１
であり得る。
と実質的に((ｐ＋１)λ/2＋δ)との間でスイッチ可能な
リタデーションを有する液晶層を備え得る(ただし、ｐ
は整数であり、０≦δ＜λ/2である)。ｐは０または１
であり得る。
【００４０】第２のリターダは、液晶層を有し得、実質
的に(ｑλ/4＋δ)と実質的に((ｐ＋１)λ/4＋δ)との間
でスイッチ可能なリタデーションを有し得る(ただし、
ｑは整数であり、０≦δ＜λ/４である)。ｑは０または
１であり得る。
的に(ｑλ/4＋δ)と実質的に((ｐ＋１)λ/4＋δ)との間
でスイッチ可能なリタデーションを有し得る(ただし、
ｑは整数であり、０≦δ＜λ/４である)。ｑは０または
１であり得る。
【００４１】液晶層は、面外スイッチングネマティック
液晶であり得る。
液晶であり得る。
【００４２】本発明の第４の局面によれは、直線偏光板
と、偏光維持反射板と、該偏光板と該反射板との間に配
置した第１のリターダおよび該第１のリターダと該反射
板との間に配置した第２のリターダを含むリターダ配列
とを備え、該第１および第２のリターダのうち少なくと
も１つが、該リターダ配列のリタデーションが(２ｎ＋
１)λ/4である(ただし、ｎは整数であり、λは可視光の
波長である)非反射素子状態と反射素子状態との間でス
イッチ可能な液晶層を備える反射型液晶素子であって、
該第１および第２のリターダのうち少なくとも１つがツ
イスティッドリターダを備える、反射型液晶素子が提供
される。
と、偏光維持反射板と、該偏光板と該反射板との間に配
置した第１のリターダおよび該第１のリターダと該反射
板との間に配置した第２のリターダを含むリターダ配列
とを備え、該第１および第２のリターダのうち少なくと
も１つが、該リターダ配列のリタデーションが(２ｎ＋
１)λ/4である(ただし、ｎは整数であり、λは可視光の
波長である)非反射素子状態と反射素子状態との間でス
イッチ可能な液晶層を備える反射型液晶素子であって、
該第１および第２のリターダのうち少なくとも１つがツ
イスティッドリターダを備える、反射型液晶素子が提供
される。
【００４３】液晶層はホモジニアス配向されたネマティ
ック液晶を備え得る。
ック液晶を備え得る。
【００４４】液晶層はホメオトロピック配向されたネマ
ティック液晶を備え得る。
ティック液晶を備え得る。
【００４５】液晶層はホモジニアス配向された第１の面
と、ホメオトロピック配向された第２の面とを備え得
る。
と、ホメオトロピック配向された第２の面とを備え得
る。
【００４６】液晶層はパラレル配向され得る。
【００４７】液晶層はアンチパラレル配向され得る。
【００４８】リターダ配列は、光学軸が液晶層の光学軸
に対して実質的に垂直であり、該液晶層に光学的に隣接
して配置されているさらなるリターダを備え得る。
に対して実質的に垂直であり、該液晶層に光学的に隣接
して配置されているさらなるリターダを備え得る。
【００４９】リターダ配列は、光学軸が液晶層の光学軸
に対して実質的に垂直であり、該液晶層に光学的に隣接
して配置されているさらなるリターダを備える素子であ
って、該さらなるリターダが実質的にδであり得る。
に対して実質的に垂直であり、該液晶層に光学的に隣接
して配置されているさらなるリターダを備える素子であ
って、該さらなるリターダが実質的にδであり得る。
【００５０】リターダ配列は、光学軸が液晶層の光学軸
に対して実質的に垂直であり、該液晶層に光学的に隣接
して配置されているさらなるリターダを備える素子であ
って、該さらなるリターダは、該液晶層に電圧が印加さ
れない場合には、該液晶層のリタデーションと実質的に
等しいリターデーションを有し得る。
に対して実質的に垂直であり、該液晶層に光学的に隣接
して配置されているさらなるリターダを備える素子であ
って、該さらなるリターダは、該液晶層に電圧が印加さ
れない場合には、該液晶層のリタデーションと実質的に
等しいリターデーションを有し得る。
【００５１】ｎは０であり得る。
【００５２】λは実質的に500nmと実質的に570nmとの間
にあり得る。λは実質的に510nmと実質的に550nmとの間
にあり得る。λは実質的に525nmと実質的に530nmとの間
にあり得る。
にあり得る。λは実質的に510nmと実質的に550nmとの間
にあり得る。λは実質的に525nmと実質的に530nmとの間
にあり得る。
【００５３】リターダ配列は、反射素子状態において実
質的にｍλ/2のリタデーションを有し得る(ただし、ｍ
は整数である)。
質的にｍλ/2のリタデーションを有し得る(ただし、ｍ
は整数である)。
【００５４】第１、第２、および第３のリターダのうち
少なくとも１つが、ツイスティッドリターダであり得
る。
少なくとも１つが、ツイスティッドリターダであり得
る。
【００５５】従って、反射型ディスプレイにおける使用
が適切なＬＣＤを提供することができる。広視角および
速い応答速度を有する反射型単一偏光板素子において、
高い輝度およびコントラストが得られる。例えば、コン
トラストの反転なしに、±80゜を上回る方位角視角を、
全ての方位角方向において得ることができる。さらに、
公知の単一偏光板および反射板タイプのディスプレイと
比較して無色性が実質的に向上したブラック状態を得る
ことができる。リターダの光学軸は、非反射状態または
暗状態において、広範囲の波長にわたって偏光板からの
入力偏光のリタデーションがλ/4となるように組合わせ
られて配向される。従って、暗状態は非常に暗く、無色
であるため、高い輝度を有するホワイト状態と組合わせ
ると高いコントラストが得られる。さらに、良好な無色
の反射状態またはホワイト状態を得ることができる。リ
ターダは、同じ材料からつくられる必要はなく、またリ
ターダ材料の分散特性は無色性を得るためには実質的に
重要ではない。ただし、最良のディスプレイは、可能な
限り低い分散特性を有する同一の材料を使用することに
よって得られる。
が適切なＬＣＤを提供することができる。広視角および
速い応答速度を有する反射型単一偏光板素子において、
高い輝度およびコントラストが得られる。例えば、コン
トラストの反転なしに、±80゜を上回る方位角視角を、
全ての方位角方向において得ることができる。さらに、
公知の単一偏光板および反射板タイプのディスプレイと
比較して無色性が実質的に向上したブラック状態を得る
ことができる。リターダの光学軸は、非反射状態または
暗状態において、広範囲の波長にわたって偏光板からの
入力偏光のリタデーションがλ/4となるように組合わせ
られて配向される。従って、暗状態は非常に暗く、無色
であるため、高い輝度を有するホワイト状態と組合わせ
ると高いコントラストが得られる。さらに、良好な無色
の反射状態またはホワイト状態を得ることができる。リ
ターダは、同じ材料からつくられる必要はなく、またリ
ターダ材料の分散特性は無色性を得るためには実質的に
重要ではない。ただし、最良のディスプレイは、可能な
限り低い分散特性を有する同一の材料を使用することに
よって得られる。
【００５６】従って、単一の偏光板を使用することによ
って高い輝度を有する素子が得られる。良好な無色性質
によって、高いコントラストが得られる。光学的に薄い
層を使用することによって、広い視角が得られる。
って高い輝度を有する素子が得られる。良好な無色性質
によって、高いコントラストが得られる。光学的に薄い
層を使用することによって、広い視角が得られる。
【００５７】
【発明の実施の形態】本発明を、添付の図面を参照しな
がら、実施例を用いてさらに説明する。
がら、実施例を用いてさらに説明する。
【００５８】図面を通じて、同じ参照符号は同じ構成要
素を指す。
素を指す。
【００５９】図１に示す反射型ＬＣＤは、直線偏光板１
と、偏光維持反射板２と、固定リターダ３と、可変リタ
ーダ４と、固定リターダ５とを備える。偏光板は偏光軸
または吸収軸６を有し、固定リターダ３は、軸６に対し
て角度αの光学軸７を有する。固定リターダ３は可視ス
ペクトラムの中間において波長λの二分の一波長板とし
て機能するようなリタデーションを有する。可視スペク
トラムの中光波長は、通常550ｎｍとされるが、ＬＣＤ
のブラック状態の無色性を最大にするために、λを可視
スペクトラムの青側にわずかにシフトする。λの好まし
い値は、510から550ｎｍの範囲にある。
と、偏光維持反射板２と、固定リターダ３と、可変リタ
ーダ４と、固定リターダ５とを備える。偏光板は偏光軸
または吸収軸６を有し、固定リターダ３は、軸６に対し
て角度αの光学軸７を有する。固定リターダ３は可視ス
ペクトラムの中間において波長λの二分の一波長板とし
て機能するようなリタデーションを有する。可視スペク
トラムの中光波長は、通常550ｎｍとされるが、ＬＣＤ
のブラック状態の無色性を最大にするために、λを可視
スペクトラムの青側にわずかにシフトする。λの好まし
い値は、510から550ｎｍの範囲にある。
【００６０】可変リターダ４は、液晶の「ノーマル」状態
においては軸６に対して角度βの光学軸８を有する液晶
層を備える。液晶は、＋または−22.5゜(好ましくは−2
2.5゜)でスイッチ可能な光学軸を有する強誘電性液晶
(ＦＬＣ)を備え得る。また、液晶は、明状態または反射
状態の素子において光学軸δが２つの配向(すなわち、
±22.5゜)を有する反強誘電性液晶(ＡＦＬＣ)を備え得
る。ＦＬＣおよびＡＦＬＣ以外のスメクティック液晶も
使用でき、他にも液晶として、方位角制御された光学軸
配向によって中間階調能力を得ている電傾(ＥＣ)(カイ
ラルスメクティックＡ)液晶が挙げられる。さらに、液
晶として、同様に方位角制御された光学軸配向を有する
ネマティック面内スイッチング液晶が挙げられる。これ
らのいずれの場合にも、ＬＣリターダ４はλ/2の固定リ
タデーションを有する。
においては軸６に対して角度βの光学軸８を有する液晶
層を備える。液晶は、＋または−22.5゜(好ましくは−2
2.5゜)でスイッチ可能な光学軸を有する強誘電性液晶
(ＦＬＣ)を備え得る。また、液晶は、明状態または反射
状態の素子において光学軸δが２つの配向(すなわち、
±22.5゜)を有する反強誘電性液晶(ＡＦＬＣ)を備え得
る。ＦＬＣおよびＡＦＬＣ以外のスメクティック液晶も
使用でき、他にも液晶として、方位角制御された光学軸
配向によって中間階調能力を得ている電傾(ＥＣ)(カイ
ラルスメクティックＡ)液晶が挙げられる。さらに、液
晶として、同様に方位角制御された光学軸配向を有する
ネマティック面内スイッチング液晶が挙げられる。これ
らのいずれの場合にも、ＬＣリターダ４はλ/2の固定リ
タデーションを有する。
【００６１】他の実施態様において、リターダ４は、光
学軸がリターダの面内と面外とでスイッチされて、ＬＣ
Ｄの明状態または反射状態と、暗状態または非反射状態
との間のリタデーション差をλ/2にするネマティック面
外液晶を備える。リタデーションは、λとλ/2との間、
またはλ/2とゼロ付近との間のいずれかでスイッチする
ことが好ましい。
学軸がリターダの面内と面外とでスイッチされて、ＬＣ
Ｄの明状態または反射状態と、暗状態または非反射状態
との間のリタデーション差をλ/2にするネマティック面
外液晶を備える。リタデーションは、λとλ/2との間、
またはλ/2とゼロ付近との間のいずれかでスイッチする
ことが好ましい。
【００６２】固定リターダ５は、軸６に対して角度λの
光学軸９を有する。固定リターダ３および５は、液晶ポ
リマーまたは架橋されてポリマーを形成する反応性メソ
ゲンなどいかなる適切な異方性材料からも形成され得
る。液晶リターダ４は、ネマティックタイプの場合に
は、フレデリックセル、ＨＡＮセル、またはＰｉセルで
あり得る。
光学軸９を有する。固定リターダ３および５は、液晶ポ
リマーまたは架橋されてポリマーを形成する反応性メソ
ゲンなどいかなる適切な異方性材料からも形成され得
る。液晶リターダ４は、ネマティックタイプの場合に
は、フレデリックセル、ＨＡＮセル、またはＰｉセルで
あり得る。
【００６３】角度α、β、およびγは、β＝ｘαおよび
γ＝２(β−α)＋45゜であり互いに関連する。βの好ま
しい値34.5゜およびγの好ましい値100.2゜を生じる、
α＝6.9゜およびｘ＝５が好ましい値である。
γ＝２(β−α)＋45゜であり互いに関連する。βの好ま
しい値34.5゜およびγの好ましい値100.2゜を生じる、
α＝6.9゜およびｘ＝５が好ましい値である。
【００６４】本明細書において開示する、光学軸の全て
の角度および配向方向は、素子の性能に影響を及ぼすこ
となく、Ａπラジアンだけ回転され得る(ただし、Ａは
整数)。また、角度の符号（正または負）の選択は任意
であり、参照方向に対して時計回りまたは反時計回りの
いずれかの方向に正の角度をとり得る。従って、角度
α、β、およびγはより一般的には以下のように定義さ
れ得る。
の角度および配向方向は、素子の性能に影響を及ぼすこ
となく、Ａπラジアンだけ回転され得る(ただし、Ａは
整数)。また、角度の符号（正または負）の選択は任意
であり、参照方向に対して時計回りまたは反時計回りの
いずれかの方向に正の角度をとり得る。従って、角度
α、β、およびγはより一般的には以下のように定義さ
れ得る。
【００６５】α＋Ｂ・180゜ β＝ｘα＋Ｃ・180゜ γ＝２(β−α)＋符号(α)45゜＋Ｄ180゜ ただし、ｘは正の実数、Ｂ、ＣおよびＤは整数、ならび
に符号(α)とはαの符号である。
に符号(α)とはαの符号である。
【００６６】上記したように、偏光板１の軸６は、偏光
軸または偏光軸に直交する吸収軸であり得る。従って、
本明細書に開示した機能は、軸６としての偏光軸でもそ
れに直交する偏光軸でも実質的に同等に良好に機能す
る。説明の簡潔のために、本明細書に開示する実施態様
は、軸６を偏光板１の偏光軸として説明している。
軸または偏光軸に直交する吸収軸であり得る。従って、
本明細書に開示した機能は、軸６としての偏光軸でもそ
れに直交する偏光軸でも実質的に同等に良好に機能す
る。説明の簡潔のために、本明細書に開示する実施態様
は、軸６を偏光板１の偏光軸として説明している。
【００６７】図２は、リターダの「設計」波長である波長
λを有する図１のＬＣＤが非反射状態または暗状態にあ
る場合の、ＬＣＤを通る光の光路および偏光状態を示
す。直線偏光は、「Ｌ」で表示し、左回りの円偏光(left
handed circular polarisation)は「ＣL」と表示し、右回
り円偏光(right handed circular polarisation)は
「ＣR」と表示している。偏光板１に入射する非偏光の光
は、直線偏光され、偏光軸６に対する偏光ベクトルの角
度がゼロ度である。固定リターダ３で形成した二分の一
波長板は偏光ベクトルを２αだけ回転し、リターダ４で
形成した二分の一波長板は偏光ベクトルをさらにγ−45
゜にまで回転する。リターダ５で形成した四分の一波長
板は、光を左回りの円偏光に変換し、この光はミラー２
の反射によって右回りの円偏光に変換する。四分の一波
長板５は、この光を、角度γ＋45゜の直線偏光に戻す。
２分の一波長板４は偏光ベクトルを２α＋90゜に回転
し、２分の一波長板３は偏光ベクトルを90゜に回転す
る。偏光板１に入射する反射光の偏光ベクトルは偏光軸
６と直交し、反射光は偏光板１によって吸収される。
λを有する図１のＬＣＤが非反射状態または暗状態にあ
る場合の、ＬＣＤを通る光の光路および偏光状態を示
す。直線偏光は、「Ｌ」で表示し、左回りの円偏光(left
handed circular polarisation)は「ＣL」と表示し、右回
り円偏光(right handed circular polarisation)は
「ＣR」と表示している。偏光板１に入射する非偏光の光
は、直線偏光され、偏光軸６に対する偏光ベクトルの角
度がゼロ度である。固定リターダ３で形成した二分の一
波長板は偏光ベクトルを２αだけ回転し、リターダ４で
形成した二分の一波長板は偏光ベクトルをさらにγ−45
゜にまで回転する。リターダ５で形成した四分の一波長
板は、光を左回りの円偏光に変換し、この光はミラー２
の反射によって右回りの円偏光に変換する。四分の一波
長板５は、この光を、角度γ＋45゜の直線偏光に戻す。
２分の一波長板４は偏光ベクトルを２α＋90゜に回転
し、２分の一波長板３は偏光ベクトルを90゜に回転す
る。偏光板１に入射する反射光の偏光ベクトルは偏光軸
６と直交し、反射光は偏光板１によって吸収される。
【００６８】リターダ３、４、および５によって得られ
るリタデーションは、「設計」波長と異なる波長に対して
は正確にλ/2およびλ/4とはならない。従って、リター
ダ３、４、および５の影響は、上記説明と若干異なる。
しかし、光学軸７、８、および９の角度α、β、および
γは、反射されて偏光板１に戻る光の偏光ベクトルが、
元の方向に対して90゜の直線から少し異なるようなもの
である。従って、このＬＣＤによって、良好な無色のブ
ラック状態が得られる。全てのリターダにおいて屈折率
の分散が同一であれば、最適な暗状態が達成され得る。
しかし、これは必須ではなく、たとえ分散が非常に異な
っていても十分な結果が得られる。
るリタデーションは、「設計」波長と異なる波長に対して
は正確にλ/2およびλ/4とはならない。従って、リター
ダ３、４、および５の影響は、上記説明と若干異なる。
しかし、光学軸７、８、および９の角度α、β、および
γは、反射されて偏光板１に戻る光の偏光ベクトルが、
元の方向に対して90゜の直線から少し異なるようなもの
である。従って、このＬＣＤによって、良好な無色のブ
ラック状態が得られる。全てのリターダにおいて屈折率
の分散が同一であれば、最適な暗状態が達成され得る。
しかし、これは必須ではなく、たとえ分散が非常に異な
っていても十分な結果が得られる。
【００６９】反射状態またはホワイト状態を得るため
に、種々の液晶においても光学軸８が上記のように回転
するように液晶リターダ４はスイッチされる。これによ
り、偏光板１に戻った反射光が可視スペクトラムにわた
ってゼロまたはゼロに近い直線である偏光ベクトルを有
し、従って、良好な無色のホワイト状態が得られる。
に、種々の液晶においても光学軸８が上記のように回転
するように液晶リターダ４はスイッチされる。これによ
り、偏光板１に戻った反射光が可視スペクトラムにわた
ってゼロまたはゼロに近い直線である偏光ベクトルを有
し、従って、良好な無色のホワイト状態が得られる。
【００７０】図３は、波長(ｎｍ)に対する反射率のグラ
フであり、ＡＦＬＣで具現化された液晶リターダ４を有
する図１のＬＣＤの性能を示している。実線はブラック
状態における反射率、破線はホワイト状態における反射
率を示している。可視スペクトラムのほとんどにわたっ
て、ブラック状態での反射率は実質的にゼロに等しい
が、スペクトラムの青および赤において極部的に上昇す
る。反射率は、スペクトラムの青の端部において、より
急峻に上昇している。このために、ブラック状態での無
色性を向上するために、「設計」波長λを、可視スペクト
ラムの実際の中心より青の端部に向かって外れるように
選択する。ホワイト状態における反射率は、可視スペク
トラムの実質的な部分にわたって最大であり、青および
赤の端部に向かって下降しているが、適度な無色性のホ
ワイト状態が得られる。さらに、ブラック状態とホワイ
ト状態との反射率の差は、スペクトラムにわたって比較
的高い。従って、スペクトラム全体にわたって良好なコ
ントラスト性能を伴った明るいディスプレイが得られ
る。個々の層および素子全体が比較的薄いため、素子
は、良好な範囲の視角を有する。特に、全ての極角に対
して、コントラスト反転(すなわち明状態よりも暗状態
が明るくなること)なしに、±80゜の範囲の方位角が得
られる。
フであり、ＡＦＬＣで具現化された液晶リターダ４を有
する図１のＬＣＤの性能を示している。実線はブラック
状態における反射率、破線はホワイト状態における反射
率を示している。可視スペクトラムのほとんどにわたっ
て、ブラック状態での反射率は実質的にゼロに等しい
が、スペクトラムの青および赤において極部的に上昇す
る。反射率は、スペクトラムの青の端部において、より
急峻に上昇している。このために、ブラック状態での無
色性を向上するために、「設計」波長λを、可視スペクト
ラムの実際の中心より青の端部に向かって外れるように
選択する。ホワイト状態における反射率は、可視スペク
トラムの実質的な部分にわたって最大であり、青および
赤の端部に向かって下降しているが、適度な無色性のホ
ワイト状態が得られる。さらに、ブラック状態とホワイ
ト状態との反射率の差は、スペクトラムにわたって比較
的高い。従って、スペクトラム全体にわたって良好なコ
ントラスト性能を伴った明るいディスプレイが得られ
る。個々の層および素子全体が比較的薄いため、素子
は、良好な範囲の視角を有する。特に、全ての極角に対
して、コントラスト反転(すなわち明状態よりも暗状態
が明るくなること)なしに、±80゜の範囲の方位角が得
られる。
【００７１】図４に示す反射型ＬＣＤは、液晶リターダ
４が、固定リターダ３と５との間ではなく、偏光板１と
固定リターダ３との間に配置されている点で、図１に示
されるＬＣＤと異なる。液晶リターダ４は、ＦＬＣ、Ａ
ＦＬＣ、ＥＣ、およびネマティック面内液晶によって具
現化され得る。暗状態またはブラック状態での動作は、
図２に示す図１のＬＣＤの動作と実質的に同じである。
４が、固定リターダ３と５との間ではなく、偏光板１と
固定リターダ３との間に配置されている点で、図１に示
されるＬＣＤと異なる。液晶リターダ４は、ＦＬＣ、Ａ
ＦＬＣ、ＥＣ、およびネマティック面内液晶によって具
現化され得る。暗状態またはブラック状態での動作は、
図２に示す図１のＬＣＤの動作と実質的に同じである。
【００７２】図５は、図４のＬＣＤの明状態またはホワ
イト状態での動作を示しており、液晶リターダ４の光学
軸が-22.5゜だけスイッチされて、偏光軸６に対して-1
5.6゜にされている。偏光板１に入射する非偏光の光
は、直線偏光され、軸６に対してゼロ度の偏光ベクトル
にされる。この偏光ベクトルは、リターダ４によって２
αに回転され、さらにリターダ３によりγに回転され
る。光がリターダ５を両側から通ること、およびミラー
２に反射されることによって偏光ベクトルが影響を受け
ることはないので、反射光は角度γの偏光ベクトルでリ
ターダ３に入射する。リターダ３は、偏光ベクトルを２
αに回転し、リターダ４は偏光ベクトルをゼロ度に回転
する。つまり、偏光板１に反射して戻った光の偏光ベク
トルは偏光軸６に対して平行であり、従って反射光は実
質的に減衰されないままＬＣＤの外に戻ってくる。
イト状態での動作を示しており、液晶リターダ４の光学
軸が-22.5゜だけスイッチされて、偏光軸６に対して-1
5.6゜にされている。偏光板１に入射する非偏光の光
は、直線偏光され、軸６に対してゼロ度の偏光ベクトル
にされる。この偏光ベクトルは、リターダ４によって２
αに回転され、さらにリターダ３によりγに回転され
る。光がリターダ５を両側から通ること、およびミラー
２に反射されることによって偏光ベクトルが影響を受け
ることはないので、反射光は角度γの偏光ベクトルでリ
ターダ３に入射する。リターダ３は、偏光ベクトルを２
αに回転し、リターダ４は偏光ベクトルをゼロ度に回転
する。つまり、偏光板１に反射して戻った光の偏光ベク
トルは偏光軸６に対して平行であり、従って反射光は実
質的に減衰されないままＬＣＤの外に戻ってくる。
【００７３】図４のＬＣＤの性能を図６に示す。暗状態
における反射率は、図３に示す反射率と実質的に同じで
あり、明状態における反射率は図３に示する反射率より
向上している。つまり、輝度および無色性はわずかに向
上し、それに伴い可視スペクトラムにわたる状態間のコ
ントラスト比が向上している。
における反射率は、図３に示す反射率と実質的に同じで
あり、明状態における反射率は図３に示する反射率より
向上している。つまり、輝度および無色性はわずかに向
上し、それに伴い可視スペクトラムにわたる状態間のコ
ントラスト比が向上している。
【００７４】図７に示すＬＣＤは、可変液晶リターダ４
でミラー２に隣接した四分の一波長板を形成する点で図
１のＬＣＤと異なる。リターダ４は、ネマティック面外
液晶として具現化されており、その光学軸８は、リター
ダ４の面内と面外とでスイッチ可能であり、互いとλ/4
の差がある２つの値の間のリターデーションを変化させ
る。リタデーションはλ/2とλ/4との間、またはλ/4と
実質的にゼロとの間でスイッチングされることが好まし
い。
でミラー２に隣接した四分の一波長板を形成する点で図
１のＬＣＤと異なる。リターダ４は、ネマティック面外
液晶として具現化されており、その光学軸８は、リター
ダ４の面内と面外とでスイッチ可能であり、互いとλ/4
の差がある２つの値の間のリターデーションを変化させ
る。リタデーションはλ/2とλ/4との間、またはλ/4と
実質的にゼロとの間でスイッチングされることが好まし
い。
【００７５】図９は、リターダ４がネマティック面外液
晶として具現化されている場合に、明状態にある図１の
ＬＣＤの動作を示す。この動作モードにおいて、リター
ダ４は、ゼロ付近の、またはλ/2のリタデーションを有
し、光の通過に実質的に影響を及ぼさない。偏光板１に
入射する非偏光の光は、直線偏光され、偏光軸６に対し
てゼロ度の偏光ベクトルを有する。リターダ３は、偏光
ベクトルを２αに回転し、この偏光ベクトルはほとんど
または全く変化を伴うことなく、リターダ４を通る。リ
ターダ５は、この光を、長軸が偏光軸６に対して２αで
あるわずかに楕円偏光された(Ｅ)に変換する。楕円偏光
された光は、偏光状態に実質的に影響を与えることな
く、ミラー２によって反射される。つまり、この光は、
リターダ５によって、実質的に２αの偏光ベクトルを有
する実質的に直線偏光された光に変換される。リターダ
４は無影響なので、リターダ３は偏光ベクトルを、偏光
軸６に対して実質的にゼロ度に回転する。従って、反射
光は偏光板１を透過する。
晶として具現化されている場合に、明状態にある図１の
ＬＣＤの動作を示す。この動作モードにおいて、リター
ダ４は、ゼロ付近の、またはλ/2のリタデーションを有
し、光の通過に実質的に影響を及ぼさない。偏光板１に
入射する非偏光の光は、直線偏光され、偏光軸６に対し
てゼロ度の偏光ベクトルを有する。リターダ３は、偏光
ベクトルを２αに回転し、この偏光ベクトルはほとんど
または全く変化を伴うことなく、リターダ４を通る。リ
ターダ５は、この光を、長軸が偏光軸６に対して２αで
あるわずかに楕円偏光された(Ｅ)に変換する。楕円偏光
された光は、偏光状態に実質的に影響を与えることな
く、ミラー２によって反射される。つまり、この光は、
リターダ５によって、実質的に２αの偏光ベクトルを有
する実質的に直線偏光された光に変換される。リターダ
４は無影響なので、リターダ３は偏光ベクトルを、偏光
軸６に対して実質的にゼロ度に回転する。従って、反射
光は偏光板１を透過する。
【００７６】図９にその動作を示したＬＣＤの性能を図
８の曲線１０および１１によって示す。曲線１０はλ/2
から０のものであり、曲線１１はλ/2からλのものであ
る。良好な無色性の明状態および暗状態を有する高いコ
ントラストおよび輝度のディスプレイが得られる。暗状
態電圧と明状態電圧との間の中間電圧においては、良好
な無色性を有する、暗状態と明状態との間の中間の反射
率が生成される。
８の曲線１０および１１によって示す。曲線１０はλ/2
から０のものであり、曲線１１はλ/2からλのものであ
る。良好な無色性の明状態および暗状態を有する高いコ
ントラストおよび輝度のディスプレイが得られる。暗状
態電圧と明状態電圧との間の中間電圧においては、良好
な無色性を有する、暗状態と明状態との間の中間の反射
率が生成される。
【００７７】図１、４、および７に示すディスプレイに
おいて、リターダ３、４、および５の組合わせは、直線
偏光板１と合わせると暗状態において円偏光板として機
能する。図１０に示すディスプレイにおいて、リターダ
３、４、および５の組合わせは、四分の一波長板として
機能する。固定リターダ３は、偏光板１の偏光軸６に対
してその光学軸αが14.25゜である23λ/72波長板として
機能する。可変液晶リターダ４は、暗状態においては、
光学軸８が偏光軸６に対して84.5゜の二分の一波長板と
して機能する。固定リターダ５は、固定リターダ３と実
質的に同一である。可変リターダ４は、λ/2の固定リタ
デーションを有し、ただし光学軸８はＬＣＤの明状態と
暗状態との間で＋または−22.5゜でスイッチ可能なＦＬ
Ｃ、ＡＦＬＣ，ＥＣ、およびネマティック面内液晶によ
って具現化され得る。リターダ４がネマティック面外液
晶によって具現化された場合には、リターダ４の光学軸
は、リターダの面内と面外とでスイッチ可能であり、リ
タデーションは、λ/2だけ異なる状態間、好ましくはλ
/2とゼロとの間またはλとλ/2との間のいずれかでスイ
ッチ可能である。
おいて、リターダ３、４、および５の組合わせは、直線
偏光板１と合わせると暗状態において円偏光板として機
能する。図１０に示すディスプレイにおいて、リターダ
３、４、および５の組合わせは、四分の一波長板として
機能する。固定リターダ３は、偏光板１の偏光軸６に対
してその光学軸αが14.25゜である23λ/72波長板として
機能する。可変液晶リターダ４は、暗状態においては、
光学軸８が偏光軸６に対して84.5゜の二分の一波長板と
して機能する。固定リターダ５は、固定リターダ３と実
質的に同一である。可変リターダ４は、λ/2の固定リタ
デーションを有し、ただし光学軸８はＬＣＤの明状態と
暗状態との間で＋または−22.5゜でスイッチ可能なＦＬ
Ｃ、ＡＦＬＣ，ＥＣ、およびネマティック面内液晶によ
って具現化され得る。リターダ４がネマティック面外液
晶によって具現化された場合には、リターダ４の光学軸
は、リターダの面内と面外とでスイッチ可能であり、リ
タデーションは、λ/2だけ異なる状態間、好ましくはλ
/2とゼロとの間またはλとλ/2との間のいずれかでスイ
ッチ可能である。
【００７８】図１１に示すように、図１０のＬＣＤはま
た、可視スペクトラムにわたって暗状態および明状態の
無色性、輝度、ならびにコントラスト比の点でも良好な
性能を提供する。
た、可視スペクトラムにわたって暗状態および明状態の
無色性、輝度、ならびにコントラスト比の点でも良好な
性能を提供する。
【００７９】図１２のＬＣＤは、可変液晶リターダ４が
ミラー２に隣接して配置されている点において図１０の
ＬＣＤと異なる。リターダ４は、ネマティック面外液晶
として具現化され、その光学軸８はリターダの面の内外
でスイッチして、リターダンスを、23λ/72と23λ/324
との間、または23λ/72と46λ/81との間で変化させ、ミ
ラー２において直線偏光状態を得る。
ミラー２に隣接して配置されている点において図１０の
ＬＣＤと異なる。リターダ４は、ネマティック面外液晶
として具現化され、その光学軸８はリターダの面の内外
でスイッチして、リターダンスを、23λ/72と23λ/324
との間、または23λ/72と46λ/81との間で変化させ、ミ
ラー２において直線偏光状態を得る。
【００８０】図１３のＬＣＤは、偏光板１とミラー２と
の間に２つのリターダのみが配置されている点で図１の
ＬＣＤと異なる。第１のリターダは、ＦＬＣ、ＡＦＬ
Ｃ，ＥＣ、ネマティック面内液晶、およびネマティック
面外液晶によって上述したように具現化され得る可変液
晶リターダ４を備える。光学軸８は、偏光板１の偏光軸
６に対して角度αである。ブラック状態において、リタ
ーダ４は、二分の一波長板として機能する。
の間に２つのリターダのみが配置されている点で図１の
ＬＣＤと異なる。第１のリターダは、ＦＬＣ、ＡＦＬ
Ｃ，ＥＣ、ネマティック面内液晶、およびネマティック
面外液晶によって上述したように具現化され得る可変液
晶リターダ４を備える。光学軸８は、偏光板１の偏光軸
６に対して角度αである。ブラック状態において、リタ
ーダ４は、二分の一波長板として機能する。
【００８１】固定リターダ５は、四分の一波長板として
機能し、光学軸６に対して(２α＋45゜)の角度βの光学
軸９を有する。ディスプレイの無色性を考慮すると、α
の最適値は15゜であるが、この最適角度は、液晶リター
ダ４の全ての実施態様において適用されるわけではな
い。場合によって、αには22.5゜の値が選択される。リ
ターダ４の動作は、異なる液晶実施態様に対して上述し
たように行う。
機能し、光学軸６に対して(２α＋45゜)の角度βの光学
軸９を有する。ディスプレイの無色性を考慮すると、α
の最適値は15゜であるが、この最適角度は、液晶リター
ダ４の全ての実施態様において適用されるわけではな
い。場合によって、αには22.5゜の値が選択される。リ
ターダ４の動作は、異なる液晶実施態様に対して上述し
たように行う。
【００８２】角度αおよびβは、より一般的には以下の
ように定義され得る。
ように定義され得る。
【００８３】α＋Ｅ・180゜ β＝２α＋符号(α)45゜＋Ｆ180゜ ただし、ＥおよびＦは整数である。
【００８４】図１４のＬＣＤは、液晶リターダ４がミラ
ー２に隣接して配置されている点で、図１３のＬＣＤと
は異なる。リターダ４は、ネマティック面外液晶を備
え、図７を参照しながら上述したように動作する。
ー２に隣接して配置されている点で、図１３のＬＣＤと
は異なる。リターダ４は、ネマティック面外液晶を備
え、図７を参照しながら上述したように動作する。
【００８５】図１３および１４に示したＬＣＤの性能を
図１５に示す。図１３および１４の両方のＬＣＤの暗状
態での反射率は実質的に同一であり、上述した「３枚の
リターダ」を用いた素子よりは劣っているが、いずれに
せよ良好な無色性のブラック状態が得られる。曲線１２
は液晶のリタデーションがλ/2である図１４のＬＣＤの
明状態での性能を示しており、曲線１３は液晶のリタデ
ーションが０である図１４のＬＣＤの明状態での性能を
示している。良好なコントラスト比および良好な無色性
を有する明るいディスプレイが得られ、より拡大された
視角が得られる。
図１５に示す。図１３および１４の両方のＬＣＤの暗状
態での反射率は実質的に同一であり、上述した「３枚の
リターダ」を用いた素子よりは劣っているが、いずれに
せよ良好な無色性のブラック状態が得られる。曲線１２
は液晶のリタデーションがλ/2である図１４のＬＣＤの
明状態での性能を示しており、曲線１３は液晶のリタデ
ーションが０である図１４のＬＣＤの明状態での性能を
示している。良好なコントラスト比および良好な無色性
を有する明るいディスプレイが得られ、より拡大された
視角が得られる。
【００８６】図１６に示すＬＣＤは、２枚のリターダ素
子を備え、そのうちの第１のリターダ５はその光学軸９
が、偏光板１の偏光軸６に対して15゜に固定されてい
る。リターダ５は、厚み1168ｎｍであり、Merck製のＲ
Ｍ258でつくられている。ツイスティッドネマティック
リターダ４は、ツイスト角が63.6゜であり、入力ディレ
クタが偏光軸６に対して角度32.5゜となるカイラルリタ
ーダを備える。固定リターダ５は、152.5ｎｍの光学リ
タデーション(ｄ・Δｎ)を有する。
子を備え、そのうちの第１のリターダ５はその光学軸９
が、偏光板１の偏光軸６に対して15゜に固定されてい
る。リターダ５は、厚み1168ｎｍであり、Merck製のＲ
Ｍ258でつくられている。ツイスティッドネマティック
リターダ４は、ツイスト角が63.6゜であり、入力ディレ
クタが偏光軸６に対して角度32.5゜となるカイラルリタ
ーダを備える。固定リターダ５は、152.5ｎｍの光学リ
タデーション(ｄ・Δｎ)を有する。
【００８７】明状態において、リターダ４は、ゼロ付近
のリタデーションを得るためにスイッチされる。
のリタデーションを得るためにスイッチされる。
【００８８】図１７は、図１６のＬＣＤの反射率を示し
ている。
ている。
【００８９】図１８に示すＬＣＤは、偏光板１とミラー
２との間に、固定されたツイスティッドリターダ５およ
びネマティック面外液晶リターダ４を備える。リターダ
５は、偏光軸６に対して角度4.9゜の入力ディレクタ、
および20.2゜のツイスト角を有する。リターダ５は、Ｒ
Ｍ258から形成され、1690ｎｍの厚みを有する。
２との間に、固定されたツイスティッドリターダ５およ
びネマティック面外液晶リターダ４を備える。リターダ
５は、偏光軸６に対して角度4.9゜の入力ディレクタ、
および20.2゜のツイスト角を有する。リターダ５は、Ｒ
Ｍ258から形成され、1690ｎｍの厚みを有する。
【００９０】ネマティックリターダ４は、暗状態におい
てＲＭ258と同じ複屈折を有し、偏光軸６に対して76.5
゜の光学軸を有する材料の場合には、600ｎｍの厚みを
有する。リターダは、二分の一波長リタデーションに対
応する光学リターデーションの２倍、またはゼロリタデ
ーションに対応するゼロ光学リタデーションのいずれか
にスイッチされて、素子を明状態にスイッチする。
てＲＭ258と同じ複屈折を有し、偏光軸６に対して76.5
゜の光学軸を有する材料の場合には、600ｎｍの厚みを
有する。リターダは、二分の一波長リタデーションに対
応する光学リターデーションの２倍、またはゼロリタデ
ーションに対応するゼロ光学リタデーションのいずれか
にスイッチされて、素子を明状態にスイッチする。
【００９１】図１８に示すＬＣＤの性能を図１９に示
す。ゼロリタデーションにスイッチされたリターダの明
状態を曲線１４で示し、二分の一波長リタデーションに
スイッチされたリターダ４は曲線１５で示している。
す。ゼロリタデーションにスイッチされたリターダの明
状態を曲線１４で示し、二分の一波長リタデーションに
スイッチされたリターダ４は曲線１５で示している。
【００９２】図２０に示すＬＣＤは、偏光板１とミラー
２との間に２つのツイスティッドリターダ４および５を
備える。リターダ４は、偏光板１の偏光軸６と位置合わ
せされた入力ディレクタを有するネマティック液晶を備
える。リターダ４は、ＲＭ258タイプの材料で形成され
た場合には、ツイスト角が29.9゜、および厚みが1586ｎ
ｍである。固定されたツイスティッドリターダ５は、Ｒ
Ｍ258で形成された場合には、偏光軸６に対する入力デ
ィレクタが角度38.5゜、ツイスト角が70.2゜、および厚
みが658ｎｍである。
２との間に２つのツイスティッドリターダ４および５を
備える。リターダ４は、偏光板１の偏光軸６と位置合わ
せされた入力ディレクタを有するネマティック液晶を備
える。リターダ４は、ＲＭ258タイプの材料で形成され
た場合には、ツイスト角が29.9゜、および厚みが1586ｎ
ｍである。固定されたツイスティッドリターダ５は、Ｒ
Ｍ258で形成された場合には、偏光軸６に対する入力デ
ィレクタが角度38.5゜、ツイスト角が70.2゜、および厚
みが658ｎｍである。
【００９３】図２１は、図２０のＬＣＤの性能を示す。
曲線１６は明状態の性能を表し、曲線１７は、偏光板に
隣接したリターダが固定され、ミラーに隣接したリター
ダがスイッチ可能にされた点で図２０の素子と異なる素
子の明状態の性能を表す。図２０に示す素子の場合、リ
ターダ４のリタデーションを実質的にゼロにスイッチす
ることによって明状態が得られる。
曲線１６は明状態の性能を表し、曲線１７は、偏光板に
隣接したリターダが固定され、ミラーに隣接したリター
ダがスイッチ可能にされた点で図２０の素子と異なる素
子の明状態の性能を表す。図２０に示す素子の場合、リ
ターダ４のリタデーションを実質的にゼロにスイッチす
ることによって明状態が得られる。
【００９４】図２２は、上述されたいずれのタイプでも
あり得るＬＣＤの構造を示す。反射板２がスイッチング
手段とともに使用されており、後部基板２０上に形成さ
れている。例えば、反射板は、導電性であり得、画素化
素子を実現するために画素化されて個々の画素(ピクセ
ル)電極を提供し得る。ＬＣＤのピクセルを実現するた
めに、アクティブまたはパッシブマトリクスを実現する
ための電子部品を後部基板に形成し得る。
あり得るＬＣＤの構造を示す。反射板２がスイッチング
手段とともに使用されており、後部基板２０上に形成さ
れている。例えば、反射板は、導電性であり得、画素化
素子を実現するために画素化されて個々の画素(ピクセ
ル)電極を提供し得る。ＬＣＤのピクセルを実現するた
めに、アクティブまたはパッシブマトリクスを実現する
ための電子部品を後部基板に形成し得る。
【００９５】反射板２は、拡散散乱反射板、または非散
乱反射板であり得る。非散乱反射板２の場合には、有用
な反射型素子を形成するための光散乱を得るために追加
の光学エレメントが必要となり得る。例えば、光学制御
フィルム(Sumitomo Chemical製)が偏光板１の反射板２
の遠隔側にある面に積層され得る。ディスプレイの見か
けを改善するために、無反射型またはアンチグレアフィ
ルムなどの追加の光学フィルムがディスプレイに積層さ
れ得る。
乱反射板であり得る。非散乱反射板２の場合には、有用
な反射型素子を形成するための光散乱を得るために追加
の光学エレメントが必要となり得る。例えば、光学制御
フィルム(Sumitomo Chemical製)が偏光板１の反射板２
の遠隔側にある面に積層され得る。ディスプレイの見か
けを改善するために、無反射型またはアンチグレアフィ
ルムなどの追加の光学フィルムがディスプレイに積層さ
れ得る。
【００９６】液晶リターダ４は、配向層２１を伴い、イ
ンジウム錫酸化物(ＩＴＯ)から形成され得る透明対向電
極２２を設けられている。例えば、ディスプレイがパッ
シブマトリクスまたはＭＩＭ(金属-絶縁体-金属)ダイオ
ードによって駆動される場合には、対向電極２２は連続
的またはパターンにされる。透明前部基板２３が設けら
れ、ガラスまたはプラスチックから形成され得る。偏光
板１は基板２３の外側に示されているが、基板の内側に
形成してもよい。
ンジウム錫酸化物(ＩＴＯ)から形成され得る透明対向電
極２２を設けられている。例えば、ディスプレイがパッ
シブマトリクスまたはＭＩＭ(金属-絶縁体-金属)ダイオ
ードによって駆動される場合には、対向電極２２は連続
的またはパターンにされる。透明前部基板２３が設けら
れ、ガラスまたはプラスチックから形成され得る。偏光
板１は基板２３の外側に示されているが、基板の内側に
形成してもよい。
【００９７】液晶リターダ４と反射板２との間に何らか
の固定リターダが必要な場合には、矢印２４で示される
位置に配置され得る。例えば、画素化された素子の場合
には、望ましくない視差影響を回避するために、液晶リ
ターダ４と反射板２とのギャップを最小化するべきであ
る。しかし、視差が問題とならない場合、例えば、高い
平行光が使用される場合、または素子が光学シャッター
として使用される場合には、反射板２およびそれに伴う
いかなるリターダも後部基板２０の背後に設けられ得
る。偏光板１と液晶リターダ４との間に何らかの固定リ
ターダが必要な場合には、矢印２５で示される３つの位
置のいずれにも設けられ得る。
の固定リターダが必要な場合には、矢印２４で示される
位置に配置され得る。例えば、画素化された素子の場合
には、望ましくない視差影響を回避するために、液晶リ
ターダ４と反射板２とのギャップを最小化するべきであ
る。しかし、視差が問題とならない場合、例えば、高い
平行光が使用される場合、または素子が光学シャッター
として使用される場合には、反射板２およびそれに伴う
いかなるリターダも後部基板２０の背後に設けられ得
る。偏光板１と液晶リターダ４との間に何らかの固定リ
ターダが必要な場合には、矢印２５で示される３つの位
置のいずれにも設けられ得る。
【００９８】素子の視角を向上するために、固定リター
ダのいずれかを二軸にするか、または素子の面に対して
実質的に垂直な軸に平行な光学軸を有する追加の固定リ
ターダが設けられ得る。
ダのいずれかを二軸にするか、または素子の面に対して
実質的に垂直な軸に平行な光学軸を有する追加の固定リ
ターダが設けられ得る。
【００９９】カラーディスプレイを得るために、素子は
吸収または反射マイクロカラーフィルタを備え得る。反
射カラーフィルタの場合、反射板２が反射カラーフィル
タから形成され得る。吸収フィルタは、例えば前部基板
２３の内面など、素子構造中のいかなる適切な位置にも
配置され得る。
吸収または反射マイクロカラーフィルタを備え得る。反
射カラーフィルタの場合、反射板２が反射カラーフィル
タから形成され得る。吸収フィルタは、例えば前部基板
２３の内面など、素子構造中のいかなる適切な位置にも
配置され得る。
【０１００】図１４に示すタイプのディスプレイの第１
の実施例は、「ノーマリブラック」ディスプレイ、すなわ
ち、液晶リターダ４に電圧が印加されない場合には暗状
態であるディスプレイを備える。リターダ４は、正の誘
電異方性を有するホモジニアス配向されたネマティック
液晶を備える。液晶は、パラレル配向、またはアンチパ
ラレル配向され得る。
の実施例は、「ノーマリブラック」ディスプレイ、すなわ
ち、液晶リターダ４に電圧が印加されない場合には暗状
態であるディスプレイを備える。リターダ４は、正の誘
電異方性を有するホモジニアス配向されたネマティック
液晶を備える。液晶は、パラレル配向、またはアンチパ
ラレル配向され得る。
【０１０１】液晶リターダ４は、液晶にゼロ印加電圧の
際にディスプレイが暗く見えるように、実質的に四分の
一波長のリタデーションを得るように配置されている。
リターダ４に電圧が印加されると、リターダ４のリタデ
ーションは減少し、電圧が上昇するにつれて、リタデー
ションは減少してゼロリタデーションに近づく。
際にディスプレイが暗く見えるように、実質的に四分の
一波長のリタデーションを得るように配置されている。
リターダ４に電圧が印加されると、リターダ４のリタデ
ーションは減少し、電圧が上昇するにつれて、リタデー
ションは減少してゼロリタデーションに近づく。
【０１０２】液晶リターダ４は、電圧が印加されない場
合には137ｎｍのリタデーションを得るように配置され
得、Merck製のＬＣ ＺＬＩ-6476として知られている液
晶から作られ得る。リターダ５は、262ｎｍに実質的に
等しい固定リタデーションｄΔｎを有し、Nitto-Denko
から入手可能である。
合には137ｎｍのリタデーションを得るように配置され
得、Merck製のＬＣ ＺＬＩ-6476として知られている液
晶から作られ得る。リターダ５は、262ｎｍに実質的に
等しい固定リタデーションｄΔｎを有し、Nitto-Denko
から入手可能である。
【０１０３】本実施例の反射率を、電圧に対する反射率
として図２３に示す。
として図２３に示す。
【０１０４】図１４に示す実施態様の第２の実施例は、
「ノーマリホワイト」ディスプレイを構成し、印加電圧が
ゼロの際にはホモジニアス配向されたネマティック液晶
が実質的に二分の一波長のリタデーションを有する点に
おいて第１の実施例と異なる。これは、偏光板の液晶層
の厚みを増やして、275ｎｍのリタデーションを得るこ
とによって達成し得る。典型的な素子の印加電圧に対す
る反射率を図２４に示す。素子が暗くかつ黒く見えるよ
うに、印加電圧が上昇すると、リタデーションは、四分
の一波長になるまで減少する。
「ノーマリホワイト」ディスプレイを構成し、印加電圧が
ゼロの際にはホモジニアス配向されたネマティック液晶
が実質的に二分の一波長のリタデーションを有する点に
おいて第１の実施例と異なる。これは、偏光板の液晶層
の厚みを増やして、275ｎｍのリタデーションを得るこ
とによって達成し得る。典型的な素子の印加電圧に対す
る反射率を図２４に示す。素子が暗くかつ黒く見えるよ
うに、印加電圧が上昇すると、リタデーションは、四分
の一波長になるまで減少する。
【０１０５】図１４に示す実施態様の他の実施例におい
てはノーマリホワイトディスプレイが得られ、液晶リタ
ーダ４がホメオトロピック配向された負の誘電異方性を
有するネマティック液晶を備える点において上述した実
施例と異なる。配向は、パラレルまたはアンチパラレル
のいずれにもされ得、ホメオトロピック配向はプレチル
トを有する。印加電圧が実質的にゼロの場合、素子は図
１５の曲線１３に示すように明るく見える。図２５の電
圧に対する反射率のグラフに示すように、印加電圧が上
昇するにつれて、液晶リターダ４のリタデーションも上
昇し、四分の一波長リタデーションが得られると、素子
は暗くかつ黒く見える。
てはノーマリホワイトディスプレイが得られ、液晶リタ
ーダ４がホメオトロピック配向された負の誘電異方性を
有するネマティック液晶を備える点において上述した実
施例と異なる。配向は、パラレルまたはアンチパラレル
のいずれにもされ得、ホメオトロピック配向はプレチル
トを有する。印加電圧が実質的にゼロの場合、素子は図
１５の曲線１３に示すように明るく見える。図２５の電
圧に対する反射率のグラフに示すように、印加電圧が上
昇するにつれて、液晶リターダ４のリタデーションも上
昇し、四分の一波長リタデーションが得られると、素子
は暗くかつ黒く見える。
【０１０６】本実施例は、リターダ４がMerck製のタイ
プＬＣ ＺＩＬ-2806の液晶の層を備える点で第１および
第２の実施例とは構造が異なる。ホメオトロピック状態
から実質的に完全にスイッチされると、層のリタデーシ
ョンは、実質的に174ｎｍにされ、５ボルトの印加電圧
に対して良好な暗状態が達成できる。
プＬＣ ＺＩＬ-2806の液晶の層を備える点で第１および
第２の実施例とは構造が異なる。ホメオトロピック状態
から実質的に完全にスイッチされると、層のリタデーシ
ョンは、実質的に174ｎｍにされ、５ボルトの印加電圧
に対して良好な暗状態が達成できる。
【０１０７】上述した他のネマティック面外液晶リター
ダは、ホモジニアス配向、ホメオトロピック配向、また
はハイブリッド配向ネマティック(ＨＡＮ)などのそれら
の組合わせを使用してノーマリブラックまたはノーマリ
ホワイトディスプレイを得た３つの実施例と同じ技術を
使用して具現化され得る。
ダは、ホモジニアス配向、ホメオトロピック配向、また
はハイブリッド配向ネマティック(ＨＡＮ)などのそれら
の組合わせを使用してノーマリブラックまたはノーマリ
ホワイトディスプレイを得た３つの実施例と同じ技術を
使用して具現化され得る。
【０１０８】液晶リターダ４が有限リタデーションを保
持するため、図２３に示すように、反射率は、印加電圧
が上昇する間は最大値に近づくものの、有限印加電圧以
外では最大値は得られない。これは、リターダ４のラビ
ング方向(光学軸)８に対して±90゜に配向した光学軸を
有し、リターダ４の残余リタデーションをオフセットま
たは相殺するのに十分なリタデーションを有する追加の
固定リターダを設けることによって克服し得る。そのよ
うな技術は、例えば、Shankar SPIE(1989)第1166巻、46
1頁に開示されている。そのような追加のリターダは、
液晶リターダ４のいずれか側に配置することができ、印
加電圧がゼロの場合には液晶リターダ４および追加のリ
ターダの組合わせたリタデーションが実質的に四分の一
波長であるようなリタデーションを有する。印加電圧が
上昇すると、液晶層のリタデーションは、所定の有限電
圧での追加リターダのリタデーションと等しくなるまで
減少する。組合わせたリタデーションはゼロとなり、素
子は明るく見え、図１５の曲線１３に対応した反射率を
有する。
持するため、図２３に示すように、反射率は、印加電圧
が上昇する間は最大値に近づくものの、有限印加電圧以
外では最大値は得られない。これは、リターダ４のラビ
ング方向(光学軸)８に対して±90゜に配向した光学軸を
有し、リターダ４の残余リタデーションをオフセットま
たは相殺するのに十分なリタデーションを有する追加の
固定リターダを設けることによって克服し得る。そのよ
うな技術は、例えば、Shankar SPIE(1989)第1166巻、46
1頁に開示されている。そのような追加のリターダは、
液晶リターダ４のいずれか側に配置することができ、印
加電圧がゼロの場合には液晶リターダ４および追加のリ
ターダの組合わせたリタデーションが実質的に四分の一
波長であるようなリタデーションを有する。印加電圧が
上昇すると、液晶層のリタデーションは、所定の有限電
圧での追加リターダのリタデーションと等しくなるまで
減少する。組合わせたリタデーションはゼロとなり、素
子は明るく見え、図１５の曲線１３に対応した反射率を
有する。
【０１０９】そのような素子の１つの例は、液晶リター
ダがMerck製のＬＣ ＺＬＩ 6476を備え、電圧が印加さ
れない場合にリタデーションが180ｎｍとなるように配
置されている点で上述した第１の実施例と異なる。追加
のリターダは、反射板２と液晶リターダ４との間に配置
され、40ｎｍのリタデーションを有する。そのようなリ
ターダは、Merck製のＲＭ257として知られる反応性メソ
ゲンから作られ得る。図２７は、偏光板１の偏光方向６
に対して角度θ3で配向された光学軸３１を有する追加
リターダ３０を備える素子を示す。図示した例におい
て、光学軸３１は、偏光方向６に対して−15゜に配向さ
れる。印加電圧に対する反射率は、図２６に示す曲線で
表されており、最大反射率は、薄膜トランジスタによっ
て素子を駆動するのに好都合な５ボルトなどの有限電圧
で得られている。
ダがMerck製のＬＣ ＺＬＩ 6476を備え、電圧が印加さ
れない場合にリタデーションが180ｎｍとなるように配
置されている点で上述した第１の実施例と異なる。追加
のリターダは、反射板２と液晶リターダ４との間に配置
され、40ｎｍのリタデーションを有する。そのようなリ
ターダは、Merck製のＲＭ257として知られる反応性メソ
ゲンから作られ得る。図２７は、偏光板１の偏光方向６
に対して角度θ3で配向された光学軸３１を有する追加
リターダ３０を備える素子を示す。図示した例におい
て、光学軸３１は、偏光方向６に対して−15゜に配向さ
れる。印加電圧に対する反射率は、図２６に示す曲線で
表されており、最大反射率は、薄膜トランジスタによっ
て素子を駆動するのに好都合な５ボルトなどの有限電圧
で得られている。
【０１１０】これらの技術を用いて、追加のリターダと
ともにまたはそれなしに２つのリターダを使用して、い
くつかの異なるノーマリブラックおよびノーマリホワイ
ト反射型素子を得ることが可能である。そのような素子
を、図２７から３６、および表１から４に示す。リター
ダは、偏光板１から反射板２に向かって順にＲ１、Ｒ
２、および(存在すれば)Ｒ３と表示する。図示する全て
の実施態様において、第１のリターダＲ１(５)は偏光方
向６に対してα度に配向した光学軸を有する二分の一波
長板である。図２７などのいくつかの実施態様におい
て、リターダ５には液晶リターダ４が後続し、追加リタ
ーダ３０は液晶リターダ４と反射板２との間に配置され
る。他の実施態様においては、例えば図２９に示すよう
に、リターダ５には追加リターダ３０が後続し、液晶リ
ターダ４が追加リターダ３０と反射板２との間に配置さ
れる。リターダＲ１、Ｒ２、および(存在すれば)Ｒ３に
ついての包括的な詳細は表１および２に示す。これらの
表において、Ｒは、例えば第１のリターダＲ１と同じタ
イプの固定リターダを指す。Ｉは、視差影響を最小にす
るために好ましくは後部基板２０の内側に反射板２に隣
接して配置される上記したＲＭ257などの反応性メソゲ
ンからなり得る追加の固定リターダ３０を指す。印加電
圧の上昇に伴ってリタデーションが減少する液晶リター
ダは＋Δεで示し、印加電圧の上昇に伴ってリタデーシ
ョンが増加する液晶リターダは−Δεで示す。任意の小
さいリタデーション値はσおよびτによって示される。
ともにまたはそれなしに２つのリターダを使用して、い
くつかの異なるノーマリブラックおよびノーマリホワイ
ト反射型素子を得ることが可能である。そのような素子
を、図２７から３６、および表１から４に示す。リター
ダは、偏光板１から反射板２に向かって順にＲ１、Ｒ
２、および(存在すれば)Ｒ３と表示する。図示する全て
の実施態様において、第１のリターダＲ１(５)は偏光方
向６に対してα度に配向した光学軸を有する二分の一波
長板である。図２７などのいくつかの実施態様におい
て、リターダ５には液晶リターダ４が後続し、追加リタ
ーダ３０は液晶リターダ４と反射板２との間に配置され
る。他の実施態様においては、例えば図２９に示すよう
に、リターダ５には追加リターダ３０が後続し、液晶リ
ターダ４が追加リターダ３０と反射板２との間に配置さ
れる。リターダＲ１、Ｒ２、および(存在すれば)Ｒ３に
ついての包括的な詳細は表１および２に示す。これらの
表において、Ｒは、例えば第１のリターダＲ１と同じタ
イプの固定リターダを指す。Ｉは、視差影響を最小にす
るために好ましくは後部基板２０の内側に反射板２に隣
接して配置される上記したＲＭ257などの反応性メソゲ
ンからなり得る追加の固定リターダ３０を指す。印加電
圧の上昇に伴ってリタデーションが減少する液晶リター
ダは＋Δεで示し、印加電圧の上昇に伴ってリタデーシ
ョンが増加する液晶リターダは−Δεで示す。任意の小
さいリタデーション値はσおよびτによって示される。
【０１１１】
【表１】
【０１１２】
【表２】
【０１１３】
【表３】
【０１１４】
【表４】
【０１１５】図２７から３６、ならびに表１および２に
表される素子の特定の実施例は、図２７から３６、なら
びに表３および４において角度およびリタデーションに
よっても表される。表３および４は、また適切な材料か
らなる特定の実施例も示している。従って、第１のリタ
ーダＲ１およびＲで示すリターダは、例えばNitto-Denk
o製など既成のタイプのものであり得る。2806は、液晶
ＬＣ ＺＩＬ-2806を示し、6476は液晶ＬＣ ＺＩＬ-6476
を示し、両方ともMerck製である。ＲＭ257は、同様にMe
rck製である反応性メソゲン257を示す。
表される素子の特定の実施例は、図２７から３６、なら
びに表３および４において角度およびリタデーションに
よっても表される。表３および４は、また適切な材料か
らなる特定の実施例も示している。従って、第１のリタ
ーダＲ１およびＲで示すリターダは、例えばNitto-Denk
o製など既成のタイプのものであり得る。2806は、液晶
ＬＣ ＺＩＬ-2806を示し、6476は液晶ＬＣ ＺＩＬ-6476
を示し、両方ともMerck製である。ＲＭ257は、同様にMe
rck製である反応性メソゲン257を示す。
【０１１６】これらの実施例の２つの特定の液晶は、低
い複屈折を有する。必要ではないが、所望のリタデーシ
ョンｄΔnを達成するためにはセルの厚みが大きい方が
好都合であり得る。そのような厚いセルは加工がより簡
単で、素子領域にわたるリタデーションの変動をより小
さくする。図３１および３３に示す実施例の液晶のプレ
チルトは、図３０および３４に示すそれぞれの実施例の
プレチルトよりも大きい。
い複屈折を有する。必要ではないが、所望のリタデーシ
ョンｄΔnを達成するためにはセルの厚みが大きい方が
好都合であり得る。そのような厚いセルは加工がより簡
単で、素子領域にわたるリタデーションの変動をより小
さくする。図３１および３３に示す実施例の液晶のプレ
チルトは、図３０および３４に示すそれぞれの実施例の
プレチルトよりも大きい。
【０１１７】液晶リターダの残余リタデーションを相殺
するために追加の固定リターダの使用することは、例え
ば、図１などのその他の「２つのリターダ」および「３つ
のリターダ」の実施態様にも同様に適用される。図３７
は、固定リターダ３と液晶リターダ４との間に配置した
追加リターダ３０を有するそのような素子の例を示す。
追加リターダ３０の光学軸３１は、液晶リターダ４の光
学軸(ラビング方向)に対して角度θ(±90゜)に位置合わ
せされている。図示する例においてはθは−55.5゜であ
る。追加リターダ３０は、ノーマリブラックディスプレ
イを得るために、60ｎｍなどの比較的小さいリタデーシ
ョンを有する。薄膜トランジスタ駆動技術と互換性のあ
る有限印加電圧で完全に規格化された明状態が得られる
ように、リターダ４のリタデーションは、約λ/2＋60ｎ
ｍに上昇される。
するために追加の固定リターダの使用することは、例え
ば、図１などのその他の「２つのリターダ」および「３つ
のリターダ」の実施態様にも同様に適用される。図３７
は、固定リターダ３と液晶リターダ４との間に配置した
追加リターダ３０を有するそのような素子の例を示す。
追加リターダ３０の光学軸３１は、液晶リターダ４の光
学軸(ラビング方向)に対して角度θ(±90゜)に位置合わ
せされている。図示する例においてはθは−55.5゜であ
る。追加リターダ３０は、ノーマリブラックディスプレ
イを得るために、60ｎｍなどの比較的小さいリタデーシ
ョンを有する。薄膜トランジスタ駆動技術と互換性のあ
る有限印加電圧で完全に規格化された明状態が得られる
ように、リターダ４のリタデーションは、約λ/2＋60ｎ
ｍに上昇される。
【０１１８】従って、面外スイッチングネマティック液
晶リターダ４を使用する全ての実施態様が、動作モード
(ノーマリブラックまたはノーマリホワイト)、および液
晶材料が印加電圧に伴って増加または減少するリタデー
ションを有するか否かに依存して、リタデーションを提
供する追加のリターダを含み得る。
晶リターダ４を使用する全ての実施態様が、動作モード
(ノーマリブラックまたはノーマリホワイト)、および液
晶材料が印加電圧に伴って増加または減少するリタデー
ションを有するか否かに依存して、リタデーションを提
供する追加のリターダを含み得る。
【０１１９】上述したリターダの光学軸の角度、および
リタデーションは、それぞれの実施態様において最適値
と考えられる。しかし、これらの最適値からの多少のず
れも可能であり、十分な表示が可能である。例えば、表
５に示される量だけ角度およびリタデーションが変化す
る場合には、２つのリターダおよび３つのリターダ素子
に対しては、上述されたような追加の固定リターダなし
に、暗状態の反射率は約0.2にまで上昇する。
リタデーションは、それぞれの実施態様において最適値
と考えられる。しかし、これらの最適値からの多少のず
れも可能であり、十分な表示が可能である。例えば、表
５に示される量だけ角度およびリタデーションが変化す
る場合には、２つのリターダおよび３つのリターダ素子
に対しては、上述されたような追加の固定リターダなし
に、暗状態の反射率は約0.2にまで上昇する。
【０１２０】
【表５】
【０１２１】図３８は、図７に示すタイプと同様の素
子、ただし面外ネマティック液晶リターダの代わりにツ
イスティッドネマティックリターダを用いた素子を示
す。リターダ４は、23.4゜のツイスト角、および142.8
ｎｍのリタデーションを有する。入力ディレクタ(すな
わち、リターダ４のリターダ５に面した側の面の液晶デ
ィレクタ)は、偏光板１の偏光軸に対して85.5゜の角度
を有している。
子、ただし面外ネマティック液晶リターダの代わりにツ
イスティッドネマティックリターダを用いた素子を示
す。リターダ４は、23.4゜のツイスト角、および142.8
ｎｍのリタデーションを有する。入力ディレクタ(すな
わち、リターダ４のリターダ５に面した側の面の液晶デ
ィレクタ)は、偏光板１の偏光軸に対して85.5゜の角度
を有している。
【０１２２】図３８に示す素子は、均一なλ/4リターダ
の代わりに、本明細書においてその内容を参考として援
用するBeynonら、Proceedings of the IDRC 1997、L34
頁に従って設計したツイスティッドネマティックリター
ダを用いた、典型的な「３つのリターダ素子」である。上
記論文は、ツイスティッド層のパラメータを、直線偏光
から円偏光に変換するための計算をするための一般式を
提供する。
の代わりに、本明細書においてその内容を参考として援
用するBeynonら、Proceedings of the IDRC 1997、L34
頁に従って設計したツイスティッドネマティックリター
ダを用いた、典型的な「３つのリターダ素子」である。上
記論文は、ツイスティッド層のパラメータを、直線偏光
から円偏光に変換するための計算をするための一般式を
提供する。
【０１２３】図３９は、図３８の素子の暗状態の性能を
示す。良好な無色性の暗状態の素子が得られる。
示す。良好な無色性の暗状態の素子が得られる。
【０１２４】２つのリターダ素子にも同様の技術を適用
することができ、図４０にその例を示す。図４０の素子
は、図１４に示す素子と同様のタイプの素子、ただし面
外ネマティック液晶リターダの代わりにツイスティッド
液晶リターダを用いた素子である。リターダ４の入力デ
ィレクタは、偏光板１の偏光軸に対して54.1゜の角度を
有する。リターダ４のツイスト角は、32.2゜であり、リ
ターダは269ｎｍのリタデーションを有する。図４０に
示す素子の暗状態の性能を、図４１に示す。同様に、良
好な無色性の暗状態の素子が得られた。
することができ、図４０にその例を示す。図４０の素子
は、図１４に示す素子と同様のタイプの素子、ただし面
外ネマティック液晶リターダの代わりにツイスティッド
液晶リターダを用いた素子である。リターダ４の入力デ
ィレクタは、偏光板１の偏光軸に対して54.1゜の角度を
有する。リターダ４のツイスト角は、32.2゜であり、リ
ターダは269ｎｍのリタデーションを有する。図４０に
示す素子の暗状態の性能を、図４１に示す。同様に、良
好な無色性の暗状態の素子が得られた。
【０１２５】
【発明の効果】上述したように、本願発明によると、高
輝度で高コントラストの反射型液晶素子が提供される。
本発明の反射型液晶素子は、高輝度を有するので、単一
の偏光板を用いる反射型液晶素子の広視角および速い応
答速度の利点を十分に生かすことができる。また、従来
の単一偏光板を用い反射型表示装置よりも無色性が実質
的に向上したブラック状態を得ることができ、コントラ
ストが向上する。
輝度で高コントラストの反射型液晶素子が提供される。
本発明の反射型液晶素子は、高輝度を有するので、単一
の偏光板を用いる反射型液晶素子の広視角および速い応
答速度の利点を十分に生かすことができる。また、従来
の単一偏光板を用い反射型表示装置よりも無色性が実質
的に向上したブラック状態を得ることができ、コントラ
ストが向上する。
【図１】本発明の第１の実施態様を構成する反射型ＬＣ
Ｄの展開概略図である。
Ｄの展開概略図である。
【図２】図１に対応し、ブラック状態または非反射状態
にある図１のディスプレイの偏光状態を示している。
にある図１のディスプレイの偏光状態を示している。
【図３】波長(ｎｍ)に対する反射率のグラフであり、反
強誘電性液晶層を用いた図１のディスプレイの性能を示
している。
強誘電性液晶層を用いた図１のディスプレイの性能を示
している。
【図４】本発明の第２の実施態様を構成する他のディス
プレイの図１と同様の図である。
プレイの図１と同様の図である。
【図５】ホワイト状態または反射状態にある図４のディ
スプレイの動作における偏光状態を示している。
スプレイの動作における偏光状態を示している。
【図６】図３と同様のグラフであり、強誘電性液晶を用
いた図４のディスプレイの性能を示している。
いた図４のディスプレイの性能を示している。
【図７】本発明の第３の実施態様を構成するディスプレ
イの図１と同様の図である。
イの図１と同様の図である。
【図８】図３と同様のグラフであり、ネマティック面外
液晶を有する図１のディスプレイの性能を示している。
液晶を有する図１のディスプレイの性能を示している。
【図９】ネマティック面外タイプの液晶層を有する図１
のディスプレイの偏光状態を示している。
のディスプレイの偏光状態を示している。
【図１０】本発明の第４の実施態様を構成するディスプ
レイの図１と同様の図である。
レイの図１と同様の図である。
【図１１】図３と同様のグラフであり、反強誘電性液晶
を用いた図１０のディスプレイの性能を示している。
を用いた図１０のディスプレイの性能を示している。
【図１２】本発明の第５の実施態様を構成するディスプ
レイの図１と同様の図である。
レイの図１と同様の図である。
【図１３】本発明の第６の実施態様を構成するディスプ
レイの図１と同様の図である。
レイの図１と同様の図である。
【図１４】本発明の第７の実施態様を構成するディスプ
レイの図１と同様の図である。
レイの図１と同様の図である。
【図１５】図３と同様のグラフであり、図１４のディス
プレイの性能を示している。
プレイの性能を示している。
【図１６】本発明の第８の実施態様を構成するディスプ
レイの模式図である。
レイの模式図である。
【図１７】図３と同様のグラフであり、図１６のディス
プレイの性能を示している。
プレイの性能を示している。
【図１８】本発明の第９の実施態様を構成するディスプ
レイの図１６と同様の図である。
レイの図１６と同様の図である。
【図１９】図３と同様のグラフであり、図１８のディス
プレイの性能を示している。
プレイの性能を示している。
【図２０】本発明の第１０の実施態様を構成するディス
プレイの図１６と同様の図である。
プレイの図１６と同様の図である。
【図２１】図３と同様のグラフであり、図２０のディス
プレイの性能を示している。
プレイの性能を示している。
【図２２】上記図に示したディスプレイの概略的な構成
を示す展開模式図である。
を示す展開模式図である。
【図２３】本発明の実施態様を構成するノーマリブラッ
クディスプレイの電圧に対する反射率のグラフである。
クディスプレイの電圧に対する反射率のグラフである。
【図２４】本発明の実施態様を構成するノーマリホワイ
トディスプレイの電圧に対する反射率のグラフである。
トディスプレイの電圧に対する反射率のグラフである。
【図２５】本発明の実施態様を構成するノーマリホワイ
トディスプレイの電圧に対する反射率のグラフである。
トディスプレイの電圧に対する反射率のグラフである。
【図２６】本発明の実施態様を構成するノーマリブラッ
クディスプレイの電圧に対する反射率のグラフである。
クディスプレイの電圧に対する反射率のグラフである。
【図２７】本発明の第１１の実施態様を構成するディス
プレイの図１と同様の図である。
プレイの図１と同様の図である。
【図２８】本発明の第１２の実施態様を構成するディス
プレイの図１と同様の図である。
プレイの図１と同様の図である。
【図２９】本発明の第１３の実施態様を構成するディス
プレイの図１と同様の図である。
プレイの図１と同様の図である。
【図３０】本発明の第１４の実施態様を構成するディス
プレイの図１と同様の図である。
プレイの図１と同様の図である。
【図３１】本発明の第１５の実施態様を構成するディス
プレイの図１と同様の図である。
プレイの図１と同様の図である。
【図３２】本発明の第１６の実施態様を構成するディス
プレイの図１と同様の図である。
プレイの図１と同様の図である。
【図３３】本発明の第１７の実施態様を構成するディス
プレイの図１と同様の図である。
プレイの図１と同様の図である。
【図３４】本発明の第１８の実施態様を構成するディス
プレイの図１と同様の図である。
プレイの図１と同様の図である。
【図３５】本発明の第１９の実施態様を構成するディス
プレイの図１と同様の図である。
プレイの図１と同様の図である。
【図３６】本発明の第２０の実施態様を構成するディス
プレイの図１と同様の図である。
プレイの図１と同様の図である。
【図３７】本発明の第２１の実施態様を構成するディス
プレイの図１と同様の図である。
プレイの図１と同様の図である。
【図３８】本発明の第２２の実施態様を構成するディス
プレイの図１と同様の図である。
プレイの図１と同様の図である。
【図３９】図３８のディスプレイの暗状態の性能を示
す、図３と同様のグラフである。
す、図３と同様のグラフである。
【図４０】本発明の第２３の実施態様を構成するディス
プレイの図１と同様の図である。
プレイの図１と同様の図である。
【図４１】図４０のディスプレイの暗状態の性能を示
す、図３と同様のグラフである。
す、図３と同様のグラフである。
１ 偏光板 ２ ミラー ３、５ 固定リターダ ４ 液晶リターダ ６、７、８、９ 偏光軸 １０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７ 曲
線
線
フロントページの続き (72)発明者 カースティン セイナー イギリス国 エルエル65 ３ビーティー ウェールズ， アングルセイ， ホリーヘ ッド， グラントラース ゴラド バレー （番地なし) (72)発明者 サンドラ ギルマー イギリス国 ジーエル54 １エイエル ス トウ オン ザ ウォルト， マウント プレザント １
Claims (51)
- 【請求項１】 直線偏光板と、偏光維持反射板と、リタ
ーダ配列とを備える反射型液晶素子であって、該リター
ダ配列が少なくとも３つのリターダを有し、該少なくと
も３つのリターダのうちの第１のリターダは該偏光板と
該反射板との間に配置され、該少なくとも３つのリター
ダのうちの第２のリターダは該第１のリターダと該反射
板との間に配置され、該少なくとも３つのリターダのう
ちの第３のリターダは該第２のリターダと該反射板との
間に配置され、該第１、第２および第３のリターダのう
ち少なくとも１つが、該リターダ配列のリタデーション
が(２ｎ＋１)λ/4である(ただし、ｎは整数、λは可視
光の波長である)非反射素子状態と反射素子状態との間
でスイッチ可能な液晶層を備える、反射型液晶素子。 - 【請求項２】 前記非反射素子状態において、前記第１
のリターダが実質的にλ/2のリタデーションを有し、前
記第２のリターダが実質的にλ/2のリタデーションを有
し、前記第３のリターダが実質的にλ/4のリタデーショ
ンを有する、請求項１に記載の素子。 - 【請求項３】 前記非反射素子状態において、前記第１
のリターダの光学軸が前記偏光板の偏光軸または吸収軸
に対して実質的に(α＋Ｂ・180゜)の角度を有し、前記
第２のリターダの光学軸が該偏光軸または吸収軸に対し
て実質的に(ｘ・α＋Ｃ・180゜)の角度を有し、前記第
３のリターダの光学軸が該偏光軸または吸収軸に対して
実質的に(２(β−α)＋符号(α)・45゜＋Ｄ・180゜)の
角度を有する(ただし、ｘは正の実数であり、Ｂ、Ｃお
よびＤは整数であり、符号(α)とはαの符号である)、
請求項２に記載の素子。 - 【請求項４】 前記αが実質的に6.9゜である、請求項
３に記載の素子。 - 【請求項５】 前記ｘが実質的に５である、請求項３ま
たは４に記載の素子。 - 【請求項６】 前記第１または第２のリターダが、スイ
ッチングの間光路(light passage)の法線方向に対して
実質的に22.5゜の角度で回転する光学軸を有する液晶層
を備える、請求項２から５のいずれか一つに記載の素
子。 - 【請求項７】 前記第２のリターダが、前記液晶層を備
え、実質的に(ｐλ/2＋δ)と実質的に((ｐ＋１)λ/2＋
δ)との間でスイッチ可能なリタデーションを有する(た
だし、ｐは整数であり、０≦δ＜λ/2である)、請求項
２から５のいずれか一つに記載の素子。 - 【請求項８】 前記ｐが０または１である、請求項７に
記載の素子。 - 【請求項９】 前記第３のリターダが、前記液晶層を備
え、実質的に(ｑλ/4＋δ)と実質的に((ｑ＋１)λ/4＋
δ)との間でスイッチ可能なリタデーションを有する(た
だし、ｑは整数であり、０≦δ＜λ/4である)、請求項
２から５のいずれか一つに記載の素子。 - 【請求項１０】 前記ｑが０または１である、請求項９
に記載の素子。 - 【請求項１１】 前記液晶層が、面外スイッチングネマ
ティック液晶である、請求項７から１０のいずれか一つ
に記載の素子。 - 【請求項１２】 前記非反射素子状態において、前記第
１のリターダが23λ/72のリタデーションを有し、前記
第２のリターダがλ/2のリタデーションを有し、前記第
３のリターダが23λ/72のリタデーションを有する、請
求項１に記載の素子。 - 【請求項１３】 前記非反射素子状態において、前記第
１のリターダの光学軸が前記偏光板の前記偏光軸または
吸収軸に対して実質的に14.25゜の角度を有し、前記第
２のリターダの光学軸が該偏光軸または吸収軸に対して
実質的に84.5゜の角度を有し、前記第３のリターダが該
偏光軸または吸収軸に対して実質的に14.25゜の角度を
有する、請求項１２に記載の素子。 - 【請求項１４】 前記第２のリターダが、スイッチング
の間光路(light passage)の法線方向に対して実質的に2
2.5゜の角度で回転する光学軸を有する液晶層を備え
る、請求項１２または１３に記載の素子。 - 【請求項１５】 前記第２のリターダが前記液晶層を備
え、実質的に(ｒλ/2＋δ)と実質的に((ｒ＋１)λ/2＋
δ)との間でスイッチ可能なリタデーションを有する(た
だし、ｒは整数であり、０≦δ＜λ/2である)、請求項
１２または１３に記載の素子。 - 【請求項１６】 前記ｒが０または１である、請求項１
５に記載の素子。 - 【請求項１７】 前記第３のリターダが、前記液晶層を
備え、実質的に23λ/72と、実質的に23λ/324または実
質的に46λ/81との間でスイッチ可能なリタデーション
を有する、請求項１２または１３に記載の素子。 - 【請求項１８】 前記液晶層が、面外スイッチングネマ
ティック液晶である、請求項１５から１７のいずれか一
つに記載の素子。 - 【請求項１９】 直線偏光板と、偏光維持反射板と、該
偏光板と該反射板との間に配置した第１のリターダおよ
び該第１のリターダと該反射板との間に配置した第２の
リターダを含むリターダ配列とを備え、該第１および第
２のリターダのうち少なくとも１つが、該リターダ配列
のリタデーションが(２ｎ＋１)λ/4である(ただし、ｎ
は整数であり、λは可視光の波長である)非反射素子状
態と反射素子状態との間でスイッチ可能なアンツイステ
ィッド液晶層を備える反射型液晶素子であって、該第１
のリターダが該液晶層を備え、スイッチングの間光路の
法線方向に対して所定の角度で回転する光学軸を有す
る、反射型液晶素子。 - 【請求項２０】 前記非反射素子状態において、前記第
１のリターダが実質的にλ/2のリタデーションを有し、
前記第２のリターダが実質的にλ/4のリタデーションを
有する、請求項１９に記載の素子。 - 【請求項２１】 前記非反射素子状態において、前記第
１のリターダの光学軸が前記偏光板の偏光軸または吸収
軸に対して実質的に(α＋Ｅ・180゜)の角度を有し、前
記第２のリターダの光学軸が該偏光軸または吸収軸に対
して実質的に(２α＋符号(α)・45゜＋Ｆ・180゜)の角
度を有する(ただし、ＥおよびＦは整数であり、符号
(α)とはαの符号である)、請求項２０に記載の素子。 - 【請求項２２】 前記αが実質的に15゜である請求項２
１に記載の素子。 - 【請求項２３】 前記αが実質的に22.5゜であり、前記
所定の角度が22.5゜である、請求項２１に記載の素子。 - 【請求項２４】 前記液晶層が、強誘電性液晶である、
請求項６、１４および２３のいずれか一つに記載の素
子。 - 【請求項２５】 前記液晶層が、反強誘電性液晶であ
る、請求項６、１４および２３のいずれか一つに記載の
素子。 - 【請求項２６】 前記液晶層が、電傾液晶である、請求
項６、１４および２３のいずれか一つに記載の素子。 - 【請求項２７】 前記液晶層が、面内スイッチングネマ
ティック液晶である、請求項６、１４および２３のいず
れか一つに記載の素子。 - 【請求項２８】 直線偏光板と、偏光維持反射板と、該
偏光板と該反射板との間に配置した第１のリターダおよ
び該第１のリターダと該反射板との間に配置した第２の
リターダを含むリターダ配列とを備え、該第１および第
２のリターダのうち少なくとも１つが、該リターダ配列
のリタデーションが(２ｎ＋１)λ/4である(ただし、ｎ
は整数であり、λは可視光の波長である)非反射素子状
態と反射素子状態との間でスイッチ可能なアンツイステ
ィッド液晶層を備える反射型液晶素子であって、該液晶
層が面外スイッチング液晶である、反射型液晶素子。 - 【請求項２９】 前記非反射素子状態において、前記第
１のリターダが実質的にλ/2のリタデーションを有し、
前記第２のリターダが実質的にλ/4のリタデーションを
有する、請求項２８に記載の素子。 - 【請求項３０】 前記非反射素子状態において、前記第
１のリターダの光学軸が前記偏光板の偏光軸または吸収
軸に対して実質的に(α＋Ｅ・180゜)の角度を有し、前
記第２の光学軸が該偏光軸または吸収軸に対して実質的
に(２α＋符号(α)・45゜＋Ｆ・180゜)の角度を有する
(ただし、ＥおよびＦは整数であり、符号(α)とはαの
符号である)、請求項２９に記載の素子。 - 【請求項３１】 前記αが実質的に15゜である、請求項
３０に記載の素子。 - 【請求項３２】 前記第１のリターダが、実質的に(ｐ
λ/2＋δ)と実質的に((ｐ＋１)λ/2＋δ)との間でスイ
ッチ可能なリタデーションを有する液晶層を備える(た
だし、ｐは整数であり、０≦δ＜λ/2である)、請求項
２８から３１のいずれか一つに記載の素子。 - 【請求項３３】 前記ｐが０または１である、請求項３
２に記載の素子。 - 【請求項３４】 前記第２のリターダが、前記液晶層を
有し、実質的に(ｑλ/4＋δ)と実質的に((ｐ＋１)λ/4
＋δ)との間でスイッチ可能なリタデーションを有する
(ただし、ｑは整数であり、０≦δ＜λ/4である)、請求
項２８から３１のいずれか一つに記載の素子。 - 【請求項３５】 前記ｑが０または１である、請求項３
４に記載の素子。 - 【請求項３６】 前記液晶層が、面外スイッチングネマ
ティック液晶である、請求項２８から３５に記載の素
子。 - 【請求項３７】 直線偏光板と、偏光維持反射板と、該
偏光板と該反射板との間に配置した第１のリターダおよ
び該第１のリターダと該反射板との間に配置した第２の
リターダを含むリターダ配列とを備え、該第１および第
２のリターダのうち少なくとも１つが、該リターダ配列
のリタデーションが(２ｎ＋１)λ/4である(ただし、ｎ
は整数であり、λは可視光の波長である)非反射素子状
態と反射素子状態との間でスイッチ可能な液晶層を備え
る反射型液晶素子であって、該第１および第２のリター
ダのうち少なくとも１つがツイスティッドリターダを備
える、反射型液晶素子。 - 【請求項３８】 前記液晶層がホモジニアス配向された
ネマティック液晶を備える、請求項１１、１８、３６お
よび３７のいずれか一つに記載の素子。 - 【請求項３９】 前記液晶層がホメオトロピック配向さ
れたネマティック液晶を備える、請求項１１、１８、３
６および３７のいずれか一つに記載の素子。 - 【請求項４０】 前記液晶層がホモジニアス配向された
第１の面と、ホメオトロピック配向された第２の面とを
備える、請求項１１、１８、３６、および３７のいずれ
か一つに記載の素子。 - 【請求項４１】 前記液晶層がパラレル配向された、先
行する請求項のいずれか一つに記載の素子。 - 【請求項４２】 前記液晶層がアンチパラレル配向され
た、請求項１から４０のいずれかに一つに記載の素子。 - 【請求項４３】 前記リターダ配列が、光学軸が前記液
晶層の光学軸に対して実質的に垂直であり、該液晶層に
光学的に隣接して配置されているさらなるリターダを備
える、請求項７から１１、１５から１８、および２８か
ら４０に記載の素子。 - 【請求項４４】 前記リターダ配列が、光学軸が前記液
晶層の光学軸に対して実質的に垂直であり、該液晶層に
光学的に隣接して配置されているさらなるリターダを備
える素子であって、該さらなるリターダがδと実質的に
等しい、請求項７から１１、１５、１６、および３２か
ら３５に記載の素子。 - 【請求項４５】 前記リターダ配列が、光学軸が前記液
晶層の光学軸に対して実質的に垂直であり、該液晶層に
光学的に隣接して配置されているさらなるリターダを備
える素子であって、該さらなるリターダが、該液晶層に
電圧が印加されない場合には、該液晶層のリタデーショ
ンと実質的に等しいリターデーションを有する、請求項
７から１１、１５、１６、および３２から３５に記載の
素子。 - 【請求項４６】 ｎ＝０である、先行する請求項のいず
れか１つに記載の素子。 - 【請求項４７】 前記λが実質的に500nmと実質的に570
nmとの間にある、先行する請求項のいずれか１つに記載
の素子。 - 【請求項４８】 前記λが実質的に510nmと実質的に550
nmとの間にある、請求項４７に記載の素子。 - 【請求項４９】 前記λが実質的に525nmと実質的に530
nmとの間にある、請求項４８に記載の素子。 - 【請求項５０】 前記リターダ配列が、前記反射素子状
態において実質的にｍλ/2のリタデーションを有する
(ただし、ｍは整数である)、先行する請求項のいずれか
１つに記載の素子。 - 【請求項５１】 前記第１、第２、および第３のリター
ダのうち少なくとも１つが、ツイスティッドリターダで
ある、請求項１から１８のいずれか一つに記載の素子。
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|---|---|---|---|
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| JP (1) | JP3578379B2 (ja) |
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