表示素子
【課題】画像が明るく且つ画像のボケを防止する表示素子を提供する。
【解決手段】本明細書に開示する表示素子は、光吸収層２０上に、選択反射し且つコレステリック相を示す液晶層１２Ｂ，１２Ｇ，１２Ｒが複数積層された反射型の表示素子１０であって、一の液晶層１２Ｇがフォーカルコニック状態にあるときに一の液晶層１２Ｇを透過する光の散乱量が極小を示す極小波長が、一の液晶層１２Ｇよりも光吸収層２０側に配置された他の液晶層１２Ｒの選択反射光の反射率における波長に対する変化率の２つの変曲点に挟まれた波長の範囲内にある。
【解決手段】本明細書に開示する表示素子は、光吸収層２０上に、選択反射し且つコレステリック相を示す液晶層１２Ｂ，１２Ｇ，１２Ｒが複数積層された反射型の表示素子１０であって、一の液晶層１２Ｇがフォーカルコニック状態にあるときに一の液晶層１２Ｇを透過する光の散乱量が極小を示す極小波長が、一の液晶層１２Ｇよりも光吸収層２０側に配置された他の液晶層１２Ｒの選択反射光の反射率における波長に対する変化率の２つの変曲点に挟まれた波長の範囲内にある。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年，各企業及び各大学等において、電子ペーパーの開発が盛んに進められている。電子ペーパーが期待されている応用市場として、電子ブックを筆頭に、モバイル端末機器のサブディスプレイやＩＣカードの表示部等、多用な応用携帯機器が提案されている。電子ペーパーの有力な表示方式の一つに、コレステリック相を示す液晶組成物（コレステリック液晶、あるいはカイラルネマティック液晶と称される。ここでは、コレステリック液晶に統一して説明する。）を用いた表示素子がある。コレステリック液晶は、半永久的な表示保持特性（メモリ性）、鮮やかなカラー表示特性、高コントラスト特性、および高解像度特性等の優れた特長を有している。さらに、コレステリック液晶を用いた表示装置は、可撓性を有するフレキシブル表示装置を実現できる。
【０００３】
コレステリック液晶を用いた表示装置では、液晶へ印加する電圧を供給する駆動回路は、表示の書き換え時のみ駆動電圧を出力するが、表示を維持する時には駆動電圧を出力する必要がないため低消費電力である。そのため、コレステリック液晶を用いた表示装置は、商用交流電源（例えば、家庭用ＡＣ１００Ｖ）コンセントなどに接続せずに、バッテリーなどの携帯可能な電源ユニットを設けて駆動することができる。
【０００４】
図１は、従来の表示素子の例を示す図である。
【０００５】
図１は、コレステリック液晶を用いた３枚の表示パネルを積層してカラー表示を可能にした表示素子の概要を示している。図示のように、表示面側から順に、青色のＢ表示パネル１１０Ｂ、緑色のＧ表示パネル１１０Ｇ、赤色のＲ表示パネル１１０Ｒを積層して表示素子１１０が形成される。赤色のＲ表示パネル１１０Ｒの外側の面には黒色の光吸収層１２０が設けられる。
【０００６】
表示素子１１０は、コレステリック液晶層の干渉反射を用いるので、明状態で反射される光は、波長により変化する。そのため、液晶の螺旋ピッチを設定することにより、反射光が赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）を呈する表示パネルが得られる。
【０００７】
図１に示すように、Ｂ表示パネル１１０Ｂは、透明な上基板１１１Ｂ及び下基板１１３Ｂの間に液晶層１１２Ｂを挟持した構造を有する。上基板１１１Ｂが表示面側の基板である。Ｇ表示パネル１１０Ｇ及びＲ表示パネル１１０Ｒも、Ｂ表示パネル１１０Ｂと同様の構造を有する。
【０００８】
コレステリック液晶は、基板表面に平行に層をなす状態と垂直方向に層をなす状態の２つの安定的な状態がある。この２つの状態は、電気的に切り替え可能であり、電圧を供給しなくとも、２つの状態が保持できる双安定性の特徴をもつ。
【０００９】
上基板及び下基板に設けられた電極（図示せず）に高電圧を印加すると、螺旋状に連なる液晶分子の螺旋軸が、上基板及び下基板に垂直な方向に配列し、基板面に平行な層をなす状態になる。この状態をプレーナ（Ｐｌａｎａｒ）状態と呼ぶ。プレーナ状態の液晶層は、液晶分子の螺旋ピッチに応じた波長の光を選択的に反射（選択反射）し、特定の色を呈して、反射表示される。これが明状態（反射状態）である。この時、反射される光は螺旋ピッチの回転方向に応じて左右どちらかの一方の円偏光となる。
【００１０】
反射が最大となる波長λは、液晶の平均屈折率ｎ、螺旋ピッチｐから次の式で示される。
【００１１】
λ＝ｎ・ｐ
一方、反射帯域Δλは液晶の屈折率異方性Δｎに伴って大きくなる。
【００１２】
これに対して、上基板及び下基板に設けられた電極に低電圧を印加すると、螺旋状に連なる液晶分子の螺旋軸が、上基板及び下基板に平行な方向に配列した状態になる。この状態をフォーカルコニック（Ｆｏｃａｌ Ｃｏｎｉｃ）状態と呼ぶ。フォーカルコニック状態では、干渉反射は生じないため、素子に入射した光は透過する。これが暗状態（透過状態）である。反射状態でも、反射されない光は、液晶層を透過するだけなので、下層に異なる色を反射させる液晶層を配置させることにより、反射色を合成することが可能となる。
【００１３】
駆動回路（図示せず）から各表示パネルの電極に電圧を印加することにより、各表示パネルの電極に対応した液晶層を明状態と暗状態にすることができ、画像を表示できる。各表示パネルは、マトリクス電極を備え，ドットマトリクス表示が可能である。
【００１４】
Ｂ表示パネル１１０Ｂを明（反射）状態にし、Ｇ表示パネル１１０Ｇ及びＲ表示パネル１１０Ｒを暗（透過）状態にすると、青色の表示が行われる。同様に、Ｇ表示パネル１１０Ｇを明（反射）状態にし、Ｂ表示パネル１１０Ｂ及びＲ表示パネル１１０Ｒを暗（透過）状態にすると、緑色の表示が行われる。更に、Ｒ表示パネル１１０Ｒを明（反射）状態にし、Ｂ表示パネル１１０Ｂ及びＧ表示パネル１１０Ｇを暗（透過）状態にすると、赤色の表示が行われる。また、Ｂ表示パネル１１０ＢからＲ表示パネル１１０Ｒをすべて明（反射）状態にすると、白色の表示が行われ、Ｂ表示パネル１１０ＢからＲ表示パネル１１０Ｒをすべて暗（透過）状態にすると、黒色の表示が行われる。
【００１５】
コレステリック液晶による反射型液晶表示方式では、上記のようにプレーナ状態を「明状態」、フォーカルコニック状態を「暗状態」として表示に利用する。表示特性としての明度は、プレーナ状態（明状態）の反射率が大きいほど良好となり、コントラストはフォーカルコニック状態（暗状態）での透明度が高いほど良好となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００１−１４７４４２号公報
【特許文献２】特開２００１−１４７４４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
図１では、Ｒ表示パネル１１０Ｒを明（反射）状態にし、Ｂ表示パネル１１０Ｂ及びＧ表示パネル１１０Ｇを暗（透過）状態にして、赤色の表示が行われている。即ち、プレーナ状態にあるＲ表示パネル１１０Ｒで反射した光が、表示面側のＢ表示パネル１１０Ｂ及びＧ表示パネル１１０Ｇを透過する様子を示している。
【００１８】
Ｒ表示パネル１１０Ｒで反射した光は、１つ上のＧ表示パネル１１０Ｇを透過する際に、一部の光が入射方向以外の方向に散乱する。そして、Ｇ表示パネル１１０Ｇを透過した光は、最表面側のＢ表示パネル１１０Ｂを透過する際に、更に、一部の光が入射方向以外の方向に散乱する。
【００１９】
同様に、Ｇ表示パネル１１０Ｇを明（反射）状態にし、Ｂ表示パネル１１０Ｂを暗（透過）状態にした場合には、Ｇ表示パネル１１０Ｇで反射した光は、表面側のＢ表示パネル１１０Ｂを透過する際に、一部の光が入射方向以外の方向に散乱する。
【００２０】
このように、下層の表示パネルで反射した光が、表示面側の表示パネルを透過する際に散乱すると、画像がボケたり、画像の明るさが低下する原因となり得る。
【００２１】
本明細書は、画像が明るく且つ画像のボケを防止する表示素子を提供することを目的とする。
【００２２】
また、本明細書は、画像が明るく且つ画像のボケを防止する表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本明細書に開示する表示素子の一形態によれば、光吸収層上に、選択反射し且つコレステリック相を示す液晶層が複数積層された反射型の表示素子であって、一の液晶層がフォーカルコニック状態にあるときに上記一の液晶層を透過する光の散乱量が極小を示す極小波長が、上記一の液晶層よりも上記光吸収層側に配置された他の液晶層の選択反射光の反射率における波長に対する変化率の２つの変曲点に挟まれた波長の範囲内にある。
【００２４】
また、本明細書に開示する表示装置の一形態によれば、光吸収層上に、選択反射し且つコレステリック相を示す液晶層が複数積層された反射型の表示素子であって、一の液晶層がフォーカルコニック状態にあるときに上記一の液晶層を透過する光の散乱量が極小を示す極小波長が、上記一の液晶層よりも上記光吸収層側に配置された他の液晶層の選択反射光の反射率における波長に対する変化率の２つの変曲点に挟まれた波長の範囲内にある表示素子と、上記表示素子を駆動する駆動回路と、を備える。
【発明の効果】
【００２５】
上述した本明細書に開示する表示素子の一形態によれば、画像が明るく且つ画像のボケが防止される。
【００２６】
また、上述した本明細書に開示する表示装置の一形態によれば、画像が明るく且つ画像のボケが防止される。
【００２７】
本発明の目的及び効果は、特に請求項において指摘される構成要素及び組み合わせを用いることによって認識され且つ得られるだろう。
【００２８】
前述の一般的な説明及び後述の詳細な説明の両方は、例示的及び説明的なものであり、特許請求の範囲に記載されている本発明を制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】従来の表示素子の例を示す図である。
【図２】本明細書に開示する第１実施形態の表示装置の断面構造を模式的に示す図である。
【図３】（Ａ）は図２の表示装置の表示パネルの平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示す表示パネルの断面図である。
【図４】図２の表示装置のＢ液晶層及びＧ液晶層及びＲ液晶層がプレーナ状態の時の分光反射特性を示す図である。
【図５】フォーカルコニック状態にある液晶層を透過する光の散乱光強度と波長との関係を示す図（その１）である。
【図６】フォーカルコニック状態にある液晶層を透過する光の散乱光強度と波長との関係を示す図（その２）である。
【図７】フォーカルコニック状態にある液晶層を透過する光の散乱の極大を示す極大波長及び極小を示す極小波長と液晶層の厚さとの関係を示す図である。
【図８】図２の表示装置のプレーナ状態にある表示パネルで反射した光が、表示面側の表示パネルを透過する様子を示す図である。
【図９】第２実施形態の表示装置のＢ表示パネルの断面図である。
【図１０】第２実施形態の表示装置のプレーナ状態にある表示パネルで反射した光が、表示面側の表示パネルを透過する様子を示す図である。
【図１１】第２実施形態の変形例のフォーカルコニック状態にある液晶層を透過する光の散乱光強度と波長との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本明細書で開示する表示装置の好ましい第１実施形態を、図面を参照して説明する。但し、本発明の技術範囲はそれらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶものである。
【００３１】
図２は、本明細書に開示する第１実施形態の表示装置の断面構造を模式的に示す図である。図３（Ａ）は、図２の表示装置の表示パネルの平面図であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）に示す液晶パネルの断面図である。
【００３２】
本実施形態の表示装置１は、３枚の表示パネル１０Ｂ，１０Ｇ，１０Ｒを有する表示素子１０と、表示素子１０を駆動する駆動回路３０Ｂ，３０Ｇ，３０Ｒとを備える。表示素子１０は、外部からの光を反射して、画像を映し出す。
【００３３】
本実施形態における表示装置１は、表示素子１０の液晶層を透過する光の散乱光を低減して、明るい画像を提供すると共に画像のボケを防止するものである。まず、表示装置１の一般的な構造を説明した後、表示素子１０の液晶層が透過する光の散乱光を低減する構成について詳述する。
【００３４】
表示素子１０は、表示面１０Ｓ側から順に、青（Ｂ）表示パネル１０Ｂと、緑（Ｇ）表示パネル１０Ｇと、赤（Ｒ）表示パネル１０Ｒとが積層された構造を有している。図示において、上方の基板側が表示面１０Ｓであり、外光（実線矢印）は基板上方から表示面１０Ｓに向かって入射するようになっている。なお、基板上方に観測者の目及びその観察方向（破線矢印）を模式的に示している。
【００３５】
Ｂ表示パネル１０Ｂは、一対の上基板１１Ｂ及び下基板１３Ｂと、基板間とシール部１９により封入された青（Ｂ）用液晶のＢ液晶層１２Ｂと、を有している。また、表示装置１は、Ｂ表示パネル１０Ｂの基板上の電極に所定のパルス信号を印加してＢ液晶層１２Ｂに所定のパルス電圧を印加する青用駆動回路３０Ｂを有する。
【００３６】
Ｇ表示パネル１０ＧおよびＲ表示パネル１０Ｒも同様の構成を有するが、選択反射光の中心波長が異なる。表示装置１は、Ｇ表示パネル１０Ｇを駆動する緑用駆動回路３０Ｇ及びＲ表示パネル１０Ｒを駆動する赤用駆動回路３０Ｒを有する。
【００３７】
Ｒ表示パネルの下基板１３Ｒの裏面には光吸収層２０が配置されている。
【００３８】
各Ｒ、Ｇ、Ｒ液晶層に用いられているコレステリック液晶は、ネマティック液晶にキラル性の添加剤（カイラル材ともいう）を数十ｗｔ％の含有率で比較的大量に添加した液晶混合物である。ネマティック液晶にカイラル材を比較的大量に含有させると、ネマティック液晶分子を強く螺旋状に捻ったコレステリック相を形成することができる。このためコレステリック液晶はカイラルネマティック液晶とも称される。
【００３９】
コレステリック液晶は双安定性（メモリ性）を備えており、液晶に印加する電界強度の調節によりプレーナ状態、フォーカルコニック状態、またはそれらの混合による中間的な状態のいずれかの状態をとることができ、一旦プレーナ状態、フォーカルコニック状態、またはそれらの中間的な状態になると、その後は無電界下においても安定してその状態を保持する。プレーナ状態は、例えば、上下基板間に所定の高電圧を印加して液晶層に強電界を与え、液晶をホメオトロピック状態にした後、急激に電界をゼロにすることにより得られる。
【００４０】
フォーカルコニック状態は、例えば、上記高電圧より低い所定電圧を上下基板間に印加して液晶層に電界を与えた後、急激に電界をゼロにすることにより得られる。あるいは、プレーナ状態から徐々に電圧を加えることで得ることができる。
【００４１】
プレーナ状態とフォーカルコニック状態の中間的な状態は、例えば、フォーカルコニック状態が得られる電圧よりも低い電圧を上下基板間に印加して液晶層に電界を与えた後、急激に電界をゼロにすることにより得られる。プレーナ状態とフォーカルコニック状態の中間の状態においては，その状態に応じて反射光と透過光の割合を調整できるので，反射光の強度を可変できる。
【００４２】
このように，コレステリック液晶では、螺旋状に捻られた液晶分子の配向状態で光の反射量を制御することができる。液晶分子の配向状態を変化させるには、前述したとおり、液晶表示素子を封入した上下基板に電圧を印加する必要がある。
【００４３】
図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、Ｂ表示パネル１０Ｂの下基板１３ＢのＢ液晶層１２Ｂの側には、図３（Ａ）の図中上下方向に延びる複数の帯状のデータ電極１４が並列して形成されている。また、上基板１１ＢのＢ液晶層１２Ｂの側には、図３（Ａ）の図中左右方向に延びる複数の帯状の走査電極１５が並列して形成されている。データ電極１４、及び走査電極１５は、透明電極のパターニングにより、所望のピッチで形成される。
【００４４】
図３（Ａ）に示すように、上下基板の電極形成面を法線方向に見て、両電極は、互いに交差して対向配置されている。両電極の各交差領域がそれぞれピクセル（画素）となる。ピクセルがマトリクス状に配列されて表示画面を形成している。
【００４５】
上基板１１Ｂには、複数の走査電極１５を駆動する走査電極用ドライバＩＣが実装された走査電極駆動回路３２Ｂが接続されている。また、下基板１３Ｂには、複数のデータ電極を駆動するデータ電極用ドライバＩＣが実装されたデータ電極駆動回路３１Ｂが接続されている。青用駆動回路３０Ｂは、データ電極駆動回路３１Ｂ及び走査電極駆動回路３２Ｂにより形成される。青用駆動回路３０Ｂは、外部から入力された所定の信号に基づいて、走査信号やデータ信号を所定の走査電極１５又はデータ電極１４に出力するようになっている。
【００４６】
上基板１１ＢのＢ液晶層１２Ｂと接する面には、上配向膜１６が、走査電極１５を覆うように配置される。上配向膜１６には、所定の方向に複数の溝が形成されており、Ｂ液晶層１２Ｂの液晶分子の配向する方向を規制する。同様に、下基板１３ＢのＢ液晶層１２Ｂと接する面には、下配向膜１７が、データ電極１４を覆うように配置される。上配向膜１６の溝の方向と、下配向膜１７の溝の方向とは、上基板１１Ｂ及び下基板１３Ｂを重ね合わせたときに直交する方向（クロスラビング）とされる。
【００４７】
これにより、プレーナ状態のＢ液晶層は、液晶分子の方向が全体に揃った方向に配向したモノドメイン状態となり、反射光の指向性が強くなるが、その方向の反射率は高くなる。配向規制力の強さに応じて反射光の指向性及び反射率が変化する。
【００４８】
また、Ｂ表示パネル１０Ｂは、Ｂ液晶層１２Ｂの厚さを決定するスペーサ１８を有する。上基板１１Ｂと下基板１３Ｂとの間には、複数のスペーサ１８が配置されており、Ｂ液晶層１２Ｂの厚さを一定にする。スペーサ１８は、具体的には、上配向膜１６と下配向膜１７との間に配置される。スペーサ１８としては、例えば、樹脂製または無機酸化物製の球体を用いることができる。
【００４９】
上述したＢ表示パネル１０Ｂ及び青用駆動回路３０Ｂの説明は、Ｂ表示パネル１０Ｇ及び緑用駆動回路３０Ｇ並びにＲ表示パネル１０Ｒ及び赤用駆動回路３０Ｒに対しても適宜適用される。
【００５０】
図４は、図２の表示装置のＢ液晶層及びＧ液晶層及びＲ液晶層がプレーナ状態の時の分光反射特性を示す図である。
【００５１】
図４の縦軸は、反射率であり、横軸は波長である。カーブＣｂは、Ｂ液晶層１２Ｂがプレーナ状態の時の選択反射光強度分布を示している。カーブＣｂは、選択反射光の中心波長λｓｂにおいて、極大の反射率を示す。カーブＣｇは、Ｇ液晶層１２Ｇがプレーナ状態の時の選択反射光強度分布を示している。カーブＣｇは、選択反射光の中心波長λｓｇにおいて、極大の反射率を示す。カーブＣｒは、Ｒ液晶層１２Ｒがプレーナ状態の時の選択反射光強度分布を示している。カーブＣｒは、選択反射光の中心波長λｓｒにおいて、極大の反射率を示す。図４に示す分光反射特性は、公知の測定方法を用いて測定することができる。
【００５２】
次に、上述した表示素子１０が、液晶層を透過する光の散乱光を低減して、明るい画像を提供すると共に画像のボケを防止する構成について、以下に説明する。
【００５３】
表示素子１０では、Ｇ液晶層１２Ｇがフォーカルコニック状態にあるときにＧ液晶層１２Ｇを透過する光の散乱量が極小を示す極小波長λｍｉが、Ｇ液晶層１２Ｇよりも光吸収層２０側に配置されたＲ液晶層１２Ｒの選択反射光の反射率における波長に対する変化率の２つの変曲点ｒ１，ｒ２に挟まれた波長の範囲内にある。
【００５４】
図４には、Ｒ液晶層１２Ｒがプレーナ状態の時の選択反射光強度分布であるカーブＣｒが示されている。図４に示すように、カーブＣｒは、上側に向かって凸状の部分と、この凸状の部分の両側に位置するなだらかな部分とを有する。また、図４には、Ｒ液晶層１２Ｒの選択反射光の反射率における変化率の２つの変曲点ｒ１，ｒ２が示されている。Ｒ液晶層１２Ｒの選択反射光の反射率の波長に対する変化率は、反射率の変化量と波長の変化量との比として求められ、１次微分係数として定義される。そして、この１次微分係数を更に波長で微分した値であるＲ液晶層１２Ｒの選択反射光の反射率の２次微分係数がゼロとなる点が２つの変曲点ｒ１，ｒ２となる。Ｒ液晶層１２Ｒの選択反射光の反射率は、変曲点ｒ１よりも低い波長領域では下側に向かって凸の形状を有し、変曲点ｒ１と変曲点ｒ２との間の波長領域では、上側に向かって凸の形状を有し、変曲点ｒ２よりも高い波長領域では下側に向かって凸の形状を有する。
【００５５】
変曲点ｒ１は、図４において、低い波長から中心波長λｓｒに向かって反射率が増加していく際の変曲点である。また、変曲点ｒ２は、図４において、高い波長から中心波長λｓｒに向かって反射率が増加していく際の変曲点である。上述したカーブＣｒの変曲点に対する説明は、他のカーブＣｂ及びＣｇの変曲点に対しても適宜適用される。
【００５６】
Ｒ液晶層１２Ｒは、Ｇ液晶層１２Ｇに対して、光吸収層２０側に位置しており、表示素子１０の最下層の液晶層である。即ち、Ｒ液晶層１２Ｒで反射した光は、Ｇ液晶層１２Ｇ及びＢ液晶層１２Ｂの２つの液晶層を透過して、表示面１０Ｓから出射する。従って、Ｒ液晶層１２Ｒで反射した光が、Ｇ液晶層１２Ｇを透過する際に生じる散乱を低減することにより、Ｒ液晶層１２Ｒで反射した光の指向性を高めることができる。
【００５７】
そこで、Ｇ液晶層１２Ｇを透過する光の散乱量が極小を示す極小波長λｍｉが、Ｇ液晶層１２Ｇに対して光吸収層２０側に配置されたＲ液晶層１２Ｒの選択反射光の反射率の変化率の２つの変曲点ｒ１，ｒ２に挟まれた波長の範囲内にあることにより、Ｒ液晶層１２Ｒで反射した光がＧ液晶層１２Ｇで散乱することが防止されて、指向性の強い赤色の透過光が得られる。
【００５８】
また、表示素子１０では、フォーカルコニック状態にあるＧ液晶層１２Ｇを透過する光の散乱量の極小を示す極小波長λｍｉが、Ｒ液晶層１２Ｒの選択反射光の中心波長λｓｒの反射率に対して８０％以上の反射率を示すＲ液晶層１２Ｒの波長の範囲以内にあることが好ましい。
【００５９】
図４には、Ｒ液晶層１２Ｒの選択反射光の中心波長λｓｒの反射率に対して８０％以上の反射率を示す、Ｒ液晶層１２Ｒの選択反射波長の範囲の下限波長λｓｒａ及び上限波長λｓｒｂが示されている。
【００６０】
ここで、極小波長λｍｉと、下限波長λｓｒａと、上限波長λｓｒｂとが、下記の式を満足する。
【００６１】
λｓｒａ＝＜λｍｉ＝＜λｓｒｂ
【００６２】
本明細書では、フォーカルコニック状態にある液晶層を透過する光の散乱量の極小を示す極小波長は、液晶層を透過する光が液晶層への入射方向以外の方向に透過して散乱する全散乱光の散乱光強度分布の極小を示す波長を意味する。
【００６３】
図５は、フォーカルコニック状態にあるＧ液晶層１２Ｇを透過する光の散乱光強度と波長との関係を示す図（その１）である。
【００６４】
図５に示すように、Ｇ液晶層１２Ｇを透過する光の散乱光強度分布は、入射する光の波長に依存して振動するように変化し、散乱光強度の極大を示す極大波長λｍａと、極小を示す極小波長λｍｉとを有する。
【００６５】
Ｒ液晶層１２Ｒは、Ｇ液晶層１２Ｇに対して、表示面１０Ｓとは反対側に位置しており、表示素子１０の最下層の液晶層である。即ち、Ｒ液晶層１２Ｒで反射した光は、Ｇ液晶層１２Ｇ及びＢ液晶層１２Ｂの２つの液晶層を透過して、表示面１０Ｓから出射する。従って、Ｒ液晶層１２Ｒで反射した光が、Ｇ液晶層１２Ｇを透過する際に生じる散乱を低減することにより、Ｒ液晶層１２Ｒで反射した光の指向性を高めることができる。
【００６６】
そこで、極小波長λｍｉが、Ｒ液晶層１２Ｒの選択反射光の中心波長λｓｒに対して、下限波長λｓｒａ以上上限波長λｓｒｂ以下の範囲にあることにより、Ｒ液晶層１２Ｒで反射した光がＧ液晶層１２Ｇで散乱することが防止されて、指向性の強い赤色の透過光が得られる。
【００６７】
Ｒ液晶層１２Ｒで反射した光がＧ液晶層１２Ｇで散乱することをより防止する観点から、極小波長λｍｉは、Ｒ液晶層１２Ｒの選択反射光の中心波長λｓｒの反射率に対して９０％以上の反射率を示すＲ液晶層１２Ｒの選択反射波長の範囲以内にあることが好ましい。
【００６８】
特に、極小波長λｍｉを、Ｒ液晶層１２Ｒの選択反射光の中心波長λｓｒと一致させることにより、Ｒ液晶層１２Ｒで反射した光がＧ液晶層１２Ｇで散乱される量をより低減して、更に指向性の強い赤色の透過光を得ることができる。
【００６９】
なお、液晶層に表示面１０Ｓ側から入射した光も、液晶層を透過する際に散乱するが、画像として認識される光は、必ず下層の何れかのプレーナ状態の液晶層で反射されたものである。従って、反射された光が表示面１０Ｓ側の液晶層を透過する際に生じる散乱を防止することが、画像を明るくし且つ画像のボケを防止する観点から重要となる。
【００７０】
上述した図５に示すフォーカルコニック状態にあるＧ液晶層１２Ｇを透過する光の散乱光強度と波長との関係は、本願の出願人が新たに発見したコレステリック相を有する液晶の物理的性質である。
【００７１】
散乱光強度の波長依存性は、主にコレステリック液晶の厚さとベース液晶（カイラル材が添加される前のネマティック液晶）の複屈折率により決定される。ベース液晶の複屈折率が同じであれば、Ｂ液晶層及びＲ液晶層も同様の波長依存性を示す。従って、散乱光強度の波長依存性は、カイラル材の種類及び添加量により決定される選択反射波長とは、略独立した物理的性質である。
【００７２】
図６は、図５に示すＧ液晶層の厚さを増加した場合のフォーカルコニック状態にあるＧ液晶層を透過する光の散乱光強度と波長との関係を示す図である。
【００７３】
図６は、横軸に示す波長帯域は図５と同じであるが、散乱光強度の波長依存性が変化しており、振動の周期が短くなって、２つの極大と２つの極小が現れている。また、図６に示す極大波長λｍａ１、λｍａ２の値が、図５に示す極大波長λｍａの値とは異なっている。同様に、図６に示す極小波長λｍｉ１、λｍｉ２の値が、図５に示す極小波長λｍｉの値とは異なっている。
【００７４】
そこで、Ｇ液晶層の厚さと、極大波長及び極小波長との関係を調べた結果を図７に示す。
【００７５】
図７は、フォーカルコニック状態にあるＧ液晶層を透過する光の散乱の極大を示す極大波長及び極小を示す極小波長と液晶層の厚さとの関係を示す図である。図７において、プロットＰ１が、極大波長と液晶層の厚さとの関係を示し、プロットＰ２が、極小波長と液晶層の厚さとの関係を示す。
【００７６】
極大波長及び極小波長共に、液晶層の厚さに対して線形関係を有していることが分かる。従って、Ｇ液晶層１２Ｇを透過する光の散乱光強度分布の極小波長は、Ｇ液晶層１２Ｇの厚さを調節することにより決定され得る。同様に、Ｇ液晶層１２Ｇを透過する光の散乱光強度分布の極大波長は、Ｇ液晶層１２Ｇの厚さを調節することにより決定され得る。
【００７７】
なお、図７に示す関係は、図５に示す極大波長λｍａ及び極小波長λｍｉについて、Ｇ液晶層の厚さを変化させて測定した結果であるので、１つの極大波長と液晶層の厚さとの関係、及び１つの極小波長と液晶層の厚さとの関係が示されている。また、図６に示す２つの極大波長及び２つの極小波長について、Ｇ液晶層の厚さを変化させて測定した場合には、２つの極大波長と液晶層の厚さとの関係、及び２つの極小波長と液晶層の厚さとの関係が得られることになる。
【００７８】
Ｇ液晶層１２Ｇの厚さは、図３（Ｂ）に示すように、スペーサ１８の寸法及びスペーサの数を調節することにより、変更することができる。スペーサ１８の寸法の精度は、１０ｎｍ程度はあるので、図７に示す関係から、散乱光強度の極大波長又は極小波長を数ｎｍの単位で調節することができる。
【００７９】
このように、フォーカルコニック状態にあるＧ液晶層１２Ｇの散乱光強度分布の極大波長又は極小波長を変化させるために、Ｇ液晶層１２Ｇの厚さを増加した場合には、プレーナ状態にあるＧ液晶層１２Ｇの反射率が増加する。一方、Ｇ液晶層１２Ｇの厚さを低減した場合には、プレーナ状態にあるＧ液晶層１２Ｇの反射率が低減する。また、Ｇ液晶層１２Ｇの厚さを変えた場合には、液晶層に一定の電場強度を印加するために駆動回路から供給される電圧を液晶層の厚さに応じて調節することになる。
【００８０】
また、液晶層の厚さを調節するのとは別に、散乱光強度の極大波長又は極小波長を変化させる方法として、複屈折率が異なるベース液晶を用いることにより、極大波長又は極小波長を変化させることもできる。
【００８１】
以上のＧ液晶層１２Ｇの散乱光強度の極大波長又は極小波長に対する説明は、Ｂ液晶層１２Ｂ及びＲ液晶層１２Ｒに対しても適宜適用される。
【００８２】
次に、液晶層を透過する光の散乱光強度と波長との関係を測定する方法を以下に説明する。
【００８３】
まず、フォーカルコニック状態にある液晶層に対して入射光を垂直に照射し、積分球を用いて、入射方向に液晶層を透過した直進光と、液晶層を透過して入射方向以外の方向に散乱した散乱光とを合わせた全光線透過率Ｔ（λ）を、入射光の波長λを変えて波長ごとに測定する。
【００８４】
次に、フォーカルコニック状態にある液晶層に対して入射光を照射し、積分球を用いて、入射方向に液晶層を透過した直進光の透過率Ｒ（λ）を、入射光の波長λを変えて波長ごとに測定する。
【００８５】
次に、全光線透過率Ｔ（λ）及び直進光の透過率Ｒ（λ）を下記の式に代入して、波長ごとの散乱光強度Ｓ（λ）を得た。
【００８６】
Ｓ（λ）＝ａ×（Ｔ（λ）−Ｒ（λ））＋ｂ
【００８７】
ここで、ａはゲインパラメータであり、ｂはベースラインパラメータである。
【００８８】
以上が、散乱光強度と波長との関係を測定する方法の説明である。
【００８９】
図８は、図２の表示装置のプレーナ状態にある表示パネルで反射した光が、表示面１０Ｓ側の表示パネルを透過する様子を示す図である。なお、図８では、一部の構成要素の図示を省略している。
【００９０】
図８では、Ｒ表示パネル１０Ｒを明（反射）状態にし、Ｂ表示パネル１０Ｂ及びＧ表示パネル１０Ｇを暗（透過）状態にして、赤色の表示が行われている。即ち、プレーナ状態にあるＲ表示パネル１０Ｒで反射した光が、表示面１０Ｓ側のＢ表示パネル１１０Ｂ及びＧ表示パネル１１０Ｇを透過する様子を示している。
【００９１】
本実施形態の表示装置１では、Ｒ表示パネル１０Ｒで選択反射された反射光がＧ表示パネル１０Ｇを透過する際に生じる散乱が低減されているので、表示面１０Ｓからは、指向性の高い赤色光が出射される。
【００９２】
また、本実施形態の表示装置１の白表示状態では、全ての液晶層がモノドメインのプレーナ状態になっており、全ての液晶層の反射光は、表示面１０Ｓ側の液晶層を透過する際に散乱が防止されているので、明るく鮮明な表示が得られる。
【００９３】
上述した本実施形態の表示装置１によれば、下層からの反射光が表示面１０Ｓ側の液晶層を透過する際に生じる散乱が低減しているので、画像が明るく且つ画像のボケが防止される。即ち、鮮明かつ明るいカラー画像の表示が得られる。
【００９４】
上述した第１実施形態では、Ｇ液晶層１２Ｇがフォーカルコニック状態にあるときにＧ液晶層１２Ｇを透過する光の散乱量が極小を示す極小波長λｍｉが、Ｇ液晶層１２Ｇよりも光吸収層２０側に配置されたＲ液晶層１２Ｒの選択反射光の反射率における波長に対する変化率の２つの変曲点ｒ１，ｒ２に挟まれた波長の範囲内にあった。しかし、他の液晶層間に同様の関係を規定しても良い。例えば、Ｂ液晶層１２Ｂがフォーカルコニック状態にあるときにＢ液晶層１２Ｂを透過する光の散乱量が極小を示す極小波長λｍｉが、Ｂ液晶層１２Ｂよりも光吸収層２０側に配置されたＧ液晶層１２Ｇの選択反射光の反射率における波長に対する変化率の２つの変曲点ｇ１，ｇ２に挟まれた波長の範囲内にあっても良い。また、Ｂ液晶層１２Ｂがフォーカルコニック状態にあるときにＢ液晶層１２Ｂを透過する光の散乱量が極小を示す極小波長λｍｉが、Ｂ液晶層１２Ｂよりも光吸収層２０側に配置されたＲ液晶層１２Ｒの選択反射光の反射率における波長に対する変化率の２つの変曲点ｒ１，ｒ２に挟まれた波長の範囲内にあっても良い。なお、図４には、Ｂ液晶層１２Ｂの選択反射光の反射率における変化率の２つの変曲点ｂ１，ｂ２も示されている。
【００９５】
また、上述した第１実施形態では、フォーカルコニック状態にあるＧ液晶層１２Ｇを透過する光の散乱量の極小を示す極小波長が、Ｒ液晶層１２Ｒの選択反射光の中心波長λｓｒの反射率に対して８０％以上の反射率を示すＲ液晶層１２Ｒの選択反射波長の範囲以内にあった。即ち、Ｇ液晶層１２Ｇを透過する光の散乱量の極小を示す極小波長と、Ｒ液晶層１２Ｒの選択反射波長との関係を規定していた。しかし、他の液晶層間に同様の関係を規定しても良い。例えば、フォーカルコニック状態にあるＢ液晶層１２Ｂを透過する光の散乱量の極小を示す極小波長を、Ｒ液晶層１２Ｒの選択反射光の中心波長λｓｒの反射率に対して８０％以上の反射率を示すＲ液晶層１２Ｒの選択反射波長の範囲以内にしても良い。また、フォーカルコニック状態にあるＢ液晶層１２Ｂを透過する光の散乱量の極小を示す極小波長を、Ｇ液晶層１２Ｇの選択反射光の中心波長λｓｇの反射率に対して８０％以上の反射率を示すＧ液晶層１２Ｇの選択反射波長の範囲以内にしても良い。
【００９６】
次に、上述した第１実施形態の表示装置の変形例１及び変形例２を以下に説明する。
【００９７】
まず、変形例１の表示装置について、以下に説明する。
【００９８】
変形例１の表示装置の表示素子１０では、上述した第１実施形態と同様に、Ｇ液晶層１２Ｇがフォーカルコニック状態にあるときにＧ液晶層１２Ｇを透過する光の散乱量が極小を示す極小波長λｍｉが、Ｇ液晶層１２Ｇよりも光吸収層２０側に配置されたＲ液晶層１２Ｒの選択反射光の反射率における波長に対する変化率の２つの変曲点ｒ１，ｒ２に挟まれた波長の範囲内にある。これにより、Ｒ液晶層１２Ｒで反射した光がＧ液晶層１２Ｇで散乱することが防止されて、指向性の強い赤色の透過光が得られる。
【００９９】
また、変形例１では、Ｂ液晶層１２Ｂがフォーカルコニック状態にあるときにＢ液晶層１２Ｂを透過する光の散乱量が極小を示す極小波長λｍｉが、Ｂ液晶層１２Ｂよりも光吸収層２０側に配置されたＧ液晶層１２Ｇの選択反射光の反射率における波長に対する変化率の２つの変曲点ｇ１，ｇ２に挟まれた波長の範囲内にある。これにより、Ｇ液晶層１２Ｇで反射した光がＢ液晶層１２Ｂで散乱することが防止されて、指向性の強い緑色の透過光が得られる。
【０１００】
特に、Ｂ液晶層１２Ｂを透過する光の散乱量の極小を示す極小波長が、Ｇ液晶層１２Ｇの選択反射光の中心波長と一致しており、Ｇ液晶層１２Ｇを透過する光の散乱量の極小を示す極小波長が、Ｒ液晶層１２Ｒの選択反射光の中心波長と一致していることが好ましい。これにより、Ｇ液晶層１２Ｇで反射した光がＢ液晶層１２Ｂを透過する際に散乱される量を更に低減し、且つＲ液晶層１２Ｒで反射した光がＧ液晶層１２Ｇを透過する際に散乱される量を更に低減して、より指向性の強い透過光を得ることができる。
【０１０１】
変形例１のその他の構成は、上述した第１実施形態と同様である。
【０１０２】
次に、変形例２の表示装置について、以下に説明する。
【０１０３】
変形例２の表示装置の表示素子１０では、上述した第１実施形態とは異なり、Ｂ液晶層１２Ｂがフォーカルコニック状態にあるときにＢ液晶層１２Ｂを透過する光の散乱量が極小を示す極小波長λｍｉが、Ｂ液晶層１２Ｂよりも光吸収層２０側に配置されたＲ液晶層１２Ｒの選択反射光の反射率における変化率の２つの変曲点ｒ１，ｒ２に挟まれた波長の範囲内にある。これにより、Ｒ液晶層１２Ｒで反射した光がＢ液晶層１２Ｂで散乱することが防止されて、指向性の強い赤色の透過光が得られる。
【０１０４】
最表面側に位置する表示パネル１０Ｂのフォーカルコニック状態にあるＢ液晶層１２Ｂに対して光吸収層２０側に位置する他の液晶層は、Ｂ液晶層１２Ｂよりも内側に位置する、Ｇ液晶層１２Ｇ又はＲ液晶層１２Ｒの２つがある。
【０１０５】
そして、変形例２の表示素子１０では、フォーカルコニック状態にあるＢ液晶層１２Ｂを透過する光の散乱量の極大を示す極大波長が、Ｂ液晶層１２Ｂに対して光吸収層２０側に位置するＧ液晶層１２Ｇの選択反射光の中心波長λｓｇ及びＲ液晶層１２Ｒの選択反射光の中心波長λｓｒとは異なっている。
【０１０６】
本明細書では、フォーカルコニック状態にある液晶層を透過する光の散乱の極大を示す極大波長は、液晶層を透過する光が液晶層への入射方向以外の方向に透過して散乱する全散乱光の散乱光強度分布の極大を示す波長を意味する。
【０１０７】
ここで、Ｂ液晶層１２Ｂを透過する光の散乱量の極大を示す極大波長と、Ｇ液晶層１２Ｇの選択反射光の中心波長λｓｇとの差は、該選択反射光の中心波長λｓｇを中心とする選択反射光強度である反射率分布の半値全幅Ｗｇ（図４参照）の半分よりも大きいことが好ましい。これにより、Ｇ液晶層１２Ｇで反射した光がＢ液晶層１２Ｂで散乱することが防止されて、指向性の強い緑色の透過光が得られる。
【０１０８】
また、図７に示すように、Ｂ液晶層１２Ｂを透過する光の散乱光強度分布の極大波長は、Ｂ液晶層１２Ｂの厚さを調節することにより決定され得る。
【０１０９】
変形例２のその他の構成は、上述した第１実施形態と同様である。
【０１１０】
次に、上述した表示装置の第２実施形態を、図９及び図１０を参照しながら以下に説明する。第２実施形態について特に説明しない点については、上述の第１実施形態に関して詳述した説明が適宜適用される。また、同一の構成要素には同一の符号を付してある。
【０１１１】
図９は、第２実施形態の表示装置のＢ表示パネル１０Ｂの断面図である。
【０１１２】
本実施形態の表示装置では、上述した実施形態とは異なり、表示素子の最表示面側に位置するＢ液晶パネル１０Ｂは、上配向膜及び下配向膜を有していない。一方、最表示面側以外に位置するＧ液晶パネル１０Ｇ及びＲ液晶パネル１０Ｒは、上述した実施形態と同様に、上配向膜及び下配向膜を有している。
【０１１３】
従って、最表示面側に位置するＢ液晶層１２Ｂの液晶を所定の方向に配向するように規制する配向規制力は、他の液晶層１２Ｇ，１２Ｒの配向規制力よりも小さい。
【０１１４】
本実施形態は、上述した構造のＢ表示パネル１０Ｂを有しているので、広い視野角を有する。この点に関して、以下に説明する。
【０１１５】
最表示面側に位置するＢ表示パネル１０Ｂが配向膜を有していると、Ｂ液晶層１２Ｂのプレーナ状態では、液晶分子の方向が全体に揃った方向に配向したモノドメイン状態が形成される。そして、最下層のＲ液晶層１２Ｒで反射した光がＢ液晶層１２Ｂを透過する際、モノドメイン状態では散乱が少ないので、指向性の高い赤色の透過光が得られる。即ち、Ｒ液晶層１２Ｒで反射してＢ液晶層１２Ｂに入射する光は、最表示面側に位置するＢ液晶層１２Ｂにおける散乱が少ないために、入射方向以外に散乱して透過する光が少ない。
【０１１６】
また、表示装置が室内で使用される場合には、天井等に固定された照明等から表示素子に入射する光の入射方向には一般に指向性があるので、Ｒ液晶層１２Ｒで反射してＢ液晶層１２Ｂに入射する光にも指向性が存在する。
【０１１７】
従って、最表示面側に位置するＢ表示パネル１０Ｂが配向膜を有していると、Ｒ液晶層１２Ｒで反射した光は、表示面１０Ｓから出射して特定の方向に進むので、画像の視野角が狭くなるおそれがある。
【０１１８】
一方、最表示面側に位置するＢ液晶層１２Ｂが配向膜を有していないと、Ｂ液晶層１２Ｂのプレーナ状態では、各領域の配向の方向がランダムであるポリドメイン状態が形成される。そして、Ｒ液晶層１２Ｒで反射した光がＢ液晶層１２Ｂを透過する際、ポリドメイン状態ではモノドメイン状態よりも散乱が多くなるので、入射方向以外の方向に透過して散乱する赤色光が多く得られる。
【０１１９】
同様に、Ｇ液晶層１２Ｇで反射した光がＢ液晶層１２Ｂを透過する際の散乱光も多くなる。
【０１２０】
また、本実施形態の表示素子１０では、上述した第１実施形態と同様に、Ｇ液晶層１２Ｇがフォーカルコニック状態にあるときにＧ液晶層１２Ｇを透過する光の散乱量が極小を示す極小波長λｍｉが、Ｇ液晶層１２Ｇよりも光吸収層２０側に配置されたＲ液晶層１２Ｒの選択反射光の反射率における波長に対する変化率の２つの変曲点ｒ１，ｒ２に挟まれた波長の範囲内にある。
【０１２１】
また、本実施形態の表示素子１０では、上述した第１実施形態と同様に、フォーカルコニック状態にあるＧ液晶層１２Ｇを透過する光の散乱量の極小を示す極小波長が、Ｒ液晶層１２Ｒの選択反射光の中心波長λｓｒの反射率に対して８０％以上の反射率を示すＲ液晶層１２Ｒの波長の範囲以内にある。
【０１２２】
図１０は、第２実施形態の表示装置のプレーナ状態にあるＲ表示パネル１０Ｒで反射した光が、表示面１０Ｓ側の表示パネルを透過する様子を示す図である。
【０１２３】
図１０では、Ｂ表示パネル１０Ｂ及びＲ表示パネル１０Ｒを明（反射）状態にし、Ｇ表示パネル１０Ｇを暗（透過）状態にして、マゼンダ色（青色及び赤色の混合色）の表示が行われている。そして、プレーナ状態にあるＲ表示パネル１０Ｒで反射した赤色光が、表示面１０Ｓ側のＢ表示パネル１０Ｂ及びＧ表示パネル１０Ｇを透過する様子を示している。図示していないが、青色光が、プレーナ状態にあるＢ表示パネル１０Ｂで反射されている。
【０１２４】
本実施形態の表示装置では、Ｒ表示パネル１０Ｒで選択反射された反射光がＧ表示パネル１０Ｇを透過する際に生じる散乱が低減されるので、Ｇ表示パネル１０Ｇからは、指向性の高い赤色光がＢ表示パネル１０Ｂに向けて出射される。
【０１２５】
そして、Ｇ表示パネル１０Ｇを透過したＲ表示パネル１０Ｒで選択反射された反射光がＢ表示パネル１０Ｂを透過する際に、一部の透過光が入射方向以外の方向に散乱するので、赤色光による画像の視野角が広くなる。
【０１２６】
上述した本実施形態の表示装置によれば、画像が明るく且つ画像のボケが防止されると共に、画像の視野角が広くなる。
【０１２７】
次に、上述した第２実施形態の表示装置の変形例１及び変形例２を以下に説明する。
【０１２８】
まず、変形例１の表示装置について、以下に説明する。
【０１２９】
第２実施形態の変形例１の表示素子１０では、フォーカルコニック状態にあるＢ液晶層１２Ｂを透過する光の散乱量の極小を示す極小波長が、Ｇ液晶層１２Ｇ又はＲ液晶層１２Ｒの選択反射光の中心波長とは異なっている。これにより、フォーカルコニック状態にあるＢ液晶層１２Ｂを透過する緑色光及び赤色光の一部が散乱するので、画像の視野角が広くなる。
【０１３０】
この観点から、特に、フォーカルコニック状態にあるＢ液晶層１２Ｂを透過する光の散乱量の極大を示す極大波長が、Ｇ液晶層１２Ｇ又はＲ液晶層１２Ｒの選択反射光の中心波長とは一致していることが好ましい。
【０１３１】
変形例１のその他の構成は、上述した第２実施形態と同様である。
【０１３２】
次に、変形例２の表示装置について、以下に説明する。
【０１３３】
図１１は、第２実施形態の変形例２のフォーカルコニック状態にあるＢ液晶層１２Ｂを透過する光の散乱光強度と波長との関係を示す図である。
【０１３４】
図１１に示す散乱光強度分布は、２つの極大波長λｍａ１、λｍａ２と、２つの極小波長λｍｉ１、λｍｉ２とを有する。
【０１３５】
変形例２では、フォーカルコニック状態にあるＢ液晶層１２Ｂを透過する光の散乱の極大を示す極大波長λｍａ２と、この極大波長λｍａ２に隣接する極小波長λｍｉ１と、Ｇ液晶層１２Ｇの選択反射光の中心波長λｓｇとが、
｜λｍａ２−λｓｇ｜＜｜λｓｇ−λｍｉ１｜
なる関係を満足する。極小波長λｍｉ１は、フォーカルコニック状態にあるＢ液晶層１２Ｂを透過する光の散乱量の極小を示す、極大波長λｍａに隣接する一方の極小波長である。
【０１３６】
これにより、Ｇ液晶層１２Ｇで反射した緑色光の一部がＢ液晶層１２Ｂで散乱されることを許容しつつ、指向性の強い緑色の透過光が得られる。
【０１３７】
また、変形例２では、フォーカルコニック状態にあるＢ液晶層１２Ｂを透過する光の散乱の極大を示す極大波長λｍａ２と、この極大波長λｍａ２に隣接する極小波長λｍｉ２と、Ｒ液晶層１２Ｒの選択反射光の中心波長λｓｒとが、
｜λｍａ２−λｓｒ｜＜｜λｓｒ−λｍｉ２｜
なる関係を満足する。極小波長λｍｉ２は、フォーカルコニック状態にあるＢ液晶層１２Ｂを透過する光の散乱量の極小を示す、極大波長λｍａに隣接する他方の極小波長である。
【０１３８】
これにより、Ｒ液晶層１２Ｒで反射した赤色光の一部がＢ液晶層１２Ｂで散乱されることを許容しつつ、指向性の強い赤色の透過光が得られる。
【０１３９】
変形例２のその他の構成は、上述した第２実施形態と同様である。
【０１４０】
上述した変形例２の表示装置によれば、画像が明るく且つ画像のボケが防止されると共に、画像の視野角がより広くなる。
【０１４１】
本発明では、上述した実施形態及びその変形例の表示装置及び表示素子は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更が可能である。また、一の実施形態が有する構成要件は、他の実施形態にも適宜適用することができる。
【０１４２】
例えば、上述した実施形態及びその変形例では、表示素子が、３つの液晶層を有していたが、表示素子は、２つの液晶層又は４つ以上の液晶層を有していても良い。
【０１４３】
ここで述べられた全ての例及び条件付きの言葉は、読者が、発明者によって寄与された発明及び概念を技術を深めて理解することを助けるための教育的な目的を意図する。ここで述べられた全ての例及び条件付きの言葉は、そのような具体的に述べられた例及び条件に限定されることなく解釈されるべきである。また、明細書のそのような例示の機構は、本発明の優越性及び劣等性を示すこととは関係しない。本発明の実施形態は詳細に説明されているが、その様々な変更、置き換え又は修正が本発明の精神及び範囲を逸脱しない限り行われ得ることが理解されるべきである。
【符号の説明】
【０１４４】
１ 表示装置
１０ 表示素子
１０Ｓ 表示面
１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ 表示パネル
１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒ 上基板
１２Ｂ、１２Ｇ、１２Ｒ 液晶層
１３Ｂ、１３Ｇ、１３Ｒ 下基板
１４ データ電極
１５ 走査電極
１６ 上配向膜
１７ 下配向膜
１８ スペーサ
１９ シール
２０ 光吸収層
３０Ｂ、３０Ｇ、３０Ｒ 駆動回路
３１Ｂ データ電極駆動回路
３２Ｂ 走査電極駆動回路
λｓｂ 青選択反射光の中心波長
λｓｇ 緑選択反射光の中心波長
λｓｒ 赤選択反射光の中心波長
λｍａ、λｍａ１、λｍａ２ 極大波長
λｍｉ、λｍｉ１、λｍｉ２ 極小波長
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年，各企業及び各大学等において、電子ペーパーの開発が盛んに進められている。電子ペーパーが期待されている応用市場として、電子ブックを筆頭に、モバイル端末機器のサブディスプレイやＩＣカードの表示部等、多用な応用携帯機器が提案されている。電子ペーパーの有力な表示方式の一つに、コレステリック相を示す液晶組成物（コレステリック液晶、あるいはカイラルネマティック液晶と称される。ここでは、コレステリック液晶に統一して説明する。）を用いた表示素子がある。コレステリック液晶は、半永久的な表示保持特性（メモリ性）、鮮やかなカラー表示特性、高コントラスト特性、および高解像度特性等の優れた特長を有している。さらに、コレステリック液晶を用いた表示装置は、可撓性を有するフレキシブル表示装置を実現できる。
【０００３】
コレステリック液晶を用いた表示装置では、液晶へ印加する電圧を供給する駆動回路は、表示の書き換え時のみ駆動電圧を出力するが、表示を維持する時には駆動電圧を出力する必要がないため低消費電力である。そのため、コレステリック液晶を用いた表示装置は、商用交流電源（例えば、家庭用ＡＣ１００Ｖ）コンセントなどに接続せずに、バッテリーなどの携帯可能な電源ユニットを設けて駆動することができる。
【０００４】
図１は、従来の表示素子の例を示す図である。
【０００５】
図１は、コレステリック液晶を用いた３枚の表示パネルを積層してカラー表示を可能にした表示素子の概要を示している。図示のように、表示面側から順に、青色のＢ表示パネル１１０Ｂ、緑色のＧ表示パネル１１０Ｇ、赤色のＲ表示パネル１１０Ｒを積層して表示素子１１０が形成される。赤色のＲ表示パネル１１０Ｒの外側の面には黒色の光吸収層１２０が設けられる。
【０００６】
表示素子１１０は、コレステリック液晶層の干渉反射を用いるので、明状態で反射される光は、波長により変化する。そのため、液晶の螺旋ピッチを設定することにより、反射光が赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）を呈する表示パネルが得られる。
【０００７】
図１に示すように、Ｂ表示パネル１１０Ｂは、透明な上基板１１１Ｂ及び下基板１１３Ｂの間に液晶層１１２Ｂを挟持した構造を有する。上基板１１１Ｂが表示面側の基板である。Ｇ表示パネル１１０Ｇ及びＲ表示パネル１１０Ｒも、Ｂ表示パネル１１０Ｂと同様の構造を有する。
【０００８】
コレステリック液晶は、基板表面に平行に層をなす状態と垂直方向に層をなす状態の２つの安定的な状態がある。この２つの状態は、電気的に切り替え可能であり、電圧を供給しなくとも、２つの状態が保持できる双安定性の特徴をもつ。
【０００９】
上基板及び下基板に設けられた電極（図示せず）に高電圧を印加すると、螺旋状に連なる液晶分子の螺旋軸が、上基板及び下基板に垂直な方向に配列し、基板面に平行な層をなす状態になる。この状態をプレーナ（Ｐｌａｎａｒ）状態と呼ぶ。プレーナ状態の液晶層は、液晶分子の螺旋ピッチに応じた波長の光を選択的に反射（選択反射）し、特定の色を呈して、反射表示される。これが明状態（反射状態）である。この時、反射される光は螺旋ピッチの回転方向に応じて左右どちらかの一方の円偏光となる。
【００１０】
反射が最大となる波長λは、液晶の平均屈折率ｎ、螺旋ピッチｐから次の式で示される。
【００１１】
λ＝ｎ・ｐ
一方、反射帯域Δλは液晶の屈折率異方性Δｎに伴って大きくなる。
【００１２】
これに対して、上基板及び下基板に設けられた電極に低電圧を印加すると、螺旋状に連なる液晶分子の螺旋軸が、上基板及び下基板に平行な方向に配列した状態になる。この状態をフォーカルコニック（Ｆｏｃａｌ Ｃｏｎｉｃ）状態と呼ぶ。フォーカルコニック状態では、干渉反射は生じないため、素子に入射した光は透過する。これが暗状態（透過状態）である。反射状態でも、反射されない光は、液晶層を透過するだけなので、下層に異なる色を反射させる液晶層を配置させることにより、反射色を合成することが可能となる。
【００１３】
駆動回路（図示せず）から各表示パネルの電極に電圧を印加することにより、各表示パネルの電極に対応した液晶層を明状態と暗状態にすることができ、画像を表示できる。各表示パネルは、マトリクス電極を備え，ドットマトリクス表示が可能である。
【００１４】
Ｂ表示パネル１１０Ｂを明（反射）状態にし、Ｇ表示パネル１１０Ｇ及びＲ表示パネル１１０Ｒを暗（透過）状態にすると、青色の表示が行われる。同様に、Ｇ表示パネル１１０Ｇを明（反射）状態にし、Ｂ表示パネル１１０Ｂ及びＲ表示パネル１１０Ｒを暗（透過）状態にすると、緑色の表示が行われる。更に、Ｒ表示パネル１１０Ｒを明（反射）状態にし、Ｂ表示パネル１１０Ｂ及びＧ表示パネル１１０Ｇを暗（透過）状態にすると、赤色の表示が行われる。また、Ｂ表示パネル１１０ＢからＲ表示パネル１１０Ｒをすべて明（反射）状態にすると、白色の表示が行われ、Ｂ表示パネル１１０ＢからＲ表示パネル１１０Ｒをすべて暗（透過）状態にすると、黒色の表示が行われる。
【００１５】
コレステリック液晶による反射型液晶表示方式では、上記のようにプレーナ状態を「明状態」、フォーカルコニック状態を「暗状態」として表示に利用する。表示特性としての明度は、プレーナ状態（明状態）の反射率が大きいほど良好となり、コントラストはフォーカルコニック状態（暗状態）での透明度が高いほど良好となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００１−１４７４４２号公報
【特許文献２】特開２００１−１４７４４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
図１では、Ｒ表示パネル１１０Ｒを明（反射）状態にし、Ｂ表示パネル１１０Ｂ及びＧ表示パネル１１０Ｇを暗（透過）状態にして、赤色の表示が行われている。即ち、プレーナ状態にあるＲ表示パネル１１０Ｒで反射した光が、表示面側のＢ表示パネル１１０Ｂ及びＧ表示パネル１１０Ｇを透過する様子を示している。
【００１８】
Ｒ表示パネル１１０Ｒで反射した光は、１つ上のＧ表示パネル１１０Ｇを透過する際に、一部の光が入射方向以外の方向に散乱する。そして、Ｇ表示パネル１１０Ｇを透過した光は、最表面側のＢ表示パネル１１０Ｂを透過する際に、更に、一部の光が入射方向以外の方向に散乱する。
【００１９】
同様に、Ｇ表示パネル１１０Ｇを明（反射）状態にし、Ｂ表示パネル１１０Ｂを暗（透過）状態にした場合には、Ｇ表示パネル１１０Ｇで反射した光は、表面側のＢ表示パネル１１０Ｂを透過する際に、一部の光が入射方向以外の方向に散乱する。
【００２０】
このように、下層の表示パネルで反射した光が、表示面側の表示パネルを透過する際に散乱すると、画像がボケたり、画像の明るさが低下する原因となり得る。
【００２１】
本明細書は、画像が明るく且つ画像のボケを防止する表示素子を提供することを目的とする。
【００２２】
また、本明細書は、画像が明るく且つ画像のボケを防止する表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本明細書に開示する表示素子の一形態によれば、光吸収層上に、選択反射し且つコレステリック相を示す液晶層が複数積層された反射型の表示素子であって、一の液晶層がフォーカルコニック状態にあるときに上記一の液晶層を透過する光の散乱量が極小を示す極小波長が、上記一の液晶層よりも上記光吸収層側に配置された他の液晶層の選択反射光の反射率における波長に対する変化率の２つの変曲点に挟まれた波長の範囲内にある。
【００２４】
また、本明細書に開示する表示装置の一形態によれば、光吸収層上に、選択反射し且つコレステリック相を示す液晶層が複数積層された反射型の表示素子であって、一の液晶層がフォーカルコニック状態にあるときに上記一の液晶層を透過する光の散乱量が極小を示す極小波長が、上記一の液晶層よりも上記光吸収層側に配置された他の液晶層の選択反射光の反射率における波長に対する変化率の２つの変曲点に挟まれた波長の範囲内にある表示素子と、上記表示素子を駆動する駆動回路と、を備える。
【発明の効果】
【００２５】
上述した本明細書に開示する表示素子の一形態によれば、画像が明るく且つ画像のボケが防止される。
【００２６】
また、上述した本明細書に開示する表示装置の一形態によれば、画像が明るく且つ画像のボケが防止される。
【００２７】
本発明の目的及び効果は、特に請求項において指摘される構成要素及び組み合わせを用いることによって認識され且つ得られるだろう。
【００２８】
前述の一般的な説明及び後述の詳細な説明の両方は、例示的及び説明的なものであり、特許請求の範囲に記載されている本発明を制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】従来の表示素子の例を示す図である。
【図２】本明細書に開示する第１実施形態の表示装置の断面構造を模式的に示す図である。
【図３】（Ａ）は図２の表示装置の表示パネルの平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示す表示パネルの断面図である。
【図４】図２の表示装置のＢ液晶層及びＧ液晶層及びＲ液晶層がプレーナ状態の時の分光反射特性を示す図である。
【図５】フォーカルコニック状態にある液晶層を透過する光の散乱光強度と波長との関係を示す図（その１）である。
【図６】フォーカルコニック状態にある液晶層を透過する光の散乱光強度と波長との関係を示す図（その２）である。
【図７】フォーカルコニック状態にある液晶層を透過する光の散乱の極大を示す極大波長及び極小を示す極小波長と液晶層の厚さとの関係を示す図である。
【図８】図２の表示装置のプレーナ状態にある表示パネルで反射した光が、表示面側の表示パネルを透過する様子を示す図である。
【図９】第２実施形態の表示装置のＢ表示パネルの断面図である。
【図１０】第２実施形態の表示装置のプレーナ状態にある表示パネルで反射した光が、表示面側の表示パネルを透過する様子を示す図である。
【図１１】第２実施形態の変形例のフォーカルコニック状態にある液晶層を透過する光の散乱光強度と波長との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本明細書で開示する表示装置の好ましい第１実施形態を、図面を参照して説明する。但し、本発明の技術範囲はそれらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶものである。
【００３１】
図２は、本明細書に開示する第１実施形態の表示装置の断面構造を模式的に示す図である。図３（Ａ）は、図２の表示装置の表示パネルの平面図であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）に示す液晶パネルの断面図である。
【００３２】
本実施形態の表示装置１は、３枚の表示パネル１０Ｂ，１０Ｇ，１０Ｒを有する表示素子１０と、表示素子１０を駆動する駆動回路３０Ｂ，３０Ｇ，３０Ｒとを備える。表示素子１０は、外部からの光を反射して、画像を映し出す。
【００３３】
本実施形態における表示装置１は、表示素子１０の液晶層を透過する光の散乱光を低減して、明るい画像を提供すると共に画像のボケを防止するものである。まず、表示装置１の一般的な構造を説明した後、表示素子１０の液晶層が透過する光の散乱光を低減する構成について詳述する。
【００３４】
表示素子１０は、表示面１０Ｓ側から順に、青（Ｂ）表示パネル１０Ｂと、緑（Ｇ）表示パネル１０Ｇと、赤（Ｒ）表示パネル１０Ｒとが積層された構造を有している。図示において、上方の基板側が表示面１０Ｓであり、外光（実線矢印）は基板上方から表示面１０Ｓに向かって入射するようになっている。なお、基板上方に観測者の目及びその観察方向（破線矢印）を模式的に示している。
【００３５】
Ｂ表示パネル１０Ｂは、一対の上基板１１Ｂ及び下基板１３Ｂと、基板間とシール部１９により封入された青（Ｂ）用液晶のＢ液晶層１２Ｂと、を有している。また、表示装置１は、Ｂ表示パネル１０Ｂの基板上の電極に所定のパルス信号を印加してＢ液晶層１２Ｂに所定のパルス電圧を印加する青用駆動回路３０Ｂを有する。
【００３６】
Ｇ表示パネル１０ＧおよびＲ表示パネル１０Ｒも同様の構成を有するが、選択反射光の中心波長が異なる。表示装置１は、Ｇ表示パネル１０Ｇを駆動する緑用駆動回路３０Ｇ及びＲ表示パネル１０Ｒを駆動する赤用駆動回路３０Ｒを有する。
【００３７】
Ｒ表示パネルの下基板１３Ｒの裏面には光吸収層２０が配置されている。
【００３８】
各Ｒ、Ｇ、Ｒ液晶層に用いられているコレステリック液晶は、ネマティック液晶にキラル性の添加剤（カイラル材ともいう）を数十ｗｔ％の含有率で比較的大量に添加した液晶混合物である。ネマティック液晶にカイラル材を比較的大量に含有させると、ネマティック液晶分子を強く螺旋状に捻ったコレステリック相を形成することができる。このためコレステリック液晶はカイラルネマティック液晶とも称される。
【００３９】
コレステリック液晶は双安定性（メモリ性）を備えており、液晶に印加する電界強度の調節によりプレーナ状態、フォーカルコニック状態、またはそれらの混合による中間的な状態のいずれかの状態をとることができ、一旦プレーナ状態、フォーカルコニック状態、またはそれらの中間的な状態になると、その後は無電界下においても安定してその状態を保持する。プレーナ状態は、例えば、上下基板間に所定の高電圧を印加して液晶層に強電界を与え、液晶をホメオトロピック状態にした後、急激に電界をゼロにすることにより得られる。
【００４０】
フォーカルコニック状態は、例えば、上記高電圧より低い所定電圧を上下基板間に印加して液晶層に電界を与えた後、急激に電界をゼロにすることにより得られる。あるいは、プレーナ状態から徐々に電圧を加えることで得ることができる。
【００４１】
プレーナ状態とフォーカルコニック状態の中間的な状態は、例えば、フォーカルコニック状態が得られる電圧よりも低い電圧を上下基板間に印加して液晶層に電界を与えた後、急激に電界をゼロにすることにより得られる。プレーナ状態とフォーカルコニック状態の中間の状態においては，その状態に応じて反射光と透過光の割合を調整できるので，反射光の強度を可変できる。
【００４２】
このように，コレステリック液晶では、螺旋状に捻られた液晶分子の配向状態で光の反射量を制御することができる。液晶分子の配向状態を変化させるには、前述したとおり、液晶表示素子を封入した上下基板に電圧を印加する必要がある。
【００４３】
図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、Ｂ表示パネル１０Ｂの下基板１３ＢのＢ液晶層１２Ｂの側には、図３（Ａ）の図中上下方向に延びる複数の帯状のデータ電極１４が並列して形成されている。また、上基板１１ＢのＢ液晶層１２Ｂの側には、図３（Ａ）の図中左右方向に延びる複数の帯状の走査電極１５が並列して形成されている。データ電極１４、及び走査電極１５は、透明電極のパターニングにより、所望のピッチで形成される。
【００４４】
図３（Ａ）に示すように、上下基板の電極形成面を法線方向に見て、両電極は、互いに交差して対向配置されている。両電極の各交差領域がそれぞれピクセル（画素）となる。ピクセルがマトリクス状に配列されて表示画面を形成している。
【００４５】
上基板１１Ｂには、複数の走査電極１５を駆動する走査電極用ドライバＩＣが実装された走査電極駆動回路３２Ｂが接続されている。また、下基板１３Ｂには、複数のデータ電極を駆動するデータ電極用ドライバＩＣが実装されたデータ電極駆動回路３１Ｂが接続されている。青用駆動回路３０Ｂは、データ電極駆動回路３１Ｂ及び走査電極駆動回路３２Ｂにより形成される。青用駆動回路３０Ｂは、外部から入力された所定の信号に基づいて、走査信号やデータ信号を所定の走査電極１５又はデータ電極１４に出力するようになっている。
【００４６】
上基板１１ＢのＢ液晶層１２Ｂと接する面には、上配向膜１６が、走査電極１５を覆うように配置される。上配向膜１６には、所定の方向に複数の溝が形成されており、Ｂ液晶層１２Ｂの液晶分子の配向する方向を規制する。同様に、下基板１３ＢのＢ液晶層１２Ｂと接する面には、下配向膜１７が、データ電極１４を覆うように配置される。上配向膜１６の溝の方向と、下配向膜１７の溝の方向とは、上基板１１Ｂ及び下基板１３Ｂを重ね合わせたときに直交する方向（クロスラビング）とされる。
【００４７】
これにより、プレーナ状態のＢ液晶層は、液晶分子の方向が全体に揃った方向に配向したモノドメイン状態となり、反射光の指向性が強くなるが、その方向の反射率は高くなる。配向規制力の強さに応じて反射光の指向性及び反射率が変化する。
【００４８】
また、Ｂ表示パネル１０Ｂは、Ｂ液晶層１２Ｂの厚さを決定するスペーサ１８を有する。上基板１１Ｂと下基板１３Ｂとの間には、複数のスペーサ１８が配置されており、Ｂ液晶層１２Ｂの厚さを一定にする。スペーサ１８は、具体的には、上配向膜１６と下配向膜１７との間に配置される。スペーサ１８としては、例えば、樹脂製または無機酸化物製の球体を用いることができる。
【００４９】
上述したＢ表示パネル１０Ｂ及び青用駆動回路３０Ｂの説明は、Ｂ表示パネル１０Ｇ及び緑用駆動回路３０Ｇ並びにＲ表示パネル１０Ｒ及び赤用駆動回路３０Ｒに対しても適宜適用される。
【００５０】
図４は、図２の表示装置のＢ液晶層及びＧ液晶層及びＲ液晶層がプレーナ状態の時の分光反射特性を示す図である。
【００５１】
図４の縦軸は、反射率であり、横軸は波長である。カーブＣｂは、Ｂ液晶層１２Ｂがプレーナ状態の時の選択反射光強度分布を示している。カーブＣｂは、選択反射光の中心波長λｓｂにおいて、極大の反射率を示す。カーブＣｇは、Ｇ液晶層１２Ｇがプレーナ状態の時の選択反射光強度分布を示している。カーブＣｇは、選択反射光の中心波長λｓｇにおいて、極大の反射率を示す。カーブＣｒは、Ｒ液晶層１２Ｒがプレーナ状態の時の選択反射光強度分布を示している。カーブＣｒは、選択反射光の中心波長λｓｒにおいて、極大の反射率を示す。図４に示す分光反射特性は、公知の測定方法を用いて測定することができる。
【００５２】
次に、上述した表示素子１０が、液晶層を透過する光の散乱光を低減して、明るい画像を提供すると共に画像のボケを防止する構成について、以下に説明する。
【００５３】
表示素子１０では、Ｇ液晶層１２Ｇがフォーカルコニック状態にあるときにＧ液晶層１２Ｇを透過する光の散乱量が極小を示す極小波長λｍｉが、Ｇ液晶層１２Ｇよりも光吸収層２０側に配置されたＲ液晶層１２Ｒの選択反射光の反射率における波長に対する変化率の２つの変曲点ｒ１，ｒ２に挟まれた波長の範囲内にある。
【００５４】
図４には、Ｒ液晶層１２Ｒがプレーナ状態の時の選択反射光強度分布であるカーブＣｒが示されている。図４に示すように、カーブＣｒは、上側に向かって凸状の部分と、この凸状の部分の両側に位置するなだらかな部分とを有する。また、図４には、Ｒ液晶層１２Ｒの選択反射光の反射率における変化率の２つの変曲点ｒ１，ｒ２が示されている。Ｒ液晶層１２Ｒの選択反射光の反射率の波長に対する変化率は、反射率の変化量と波長の変化量との比として求められ、１次微分係数として定義される。そして、この１次微分係数を更に波長で微分した値であるＲ液晶層１２Ｒの選択反射光の反射率の２次微分係数がゼロとなる点が２つの変曲点ｒ１，ｒ２となる。Ｒ液晶層１２Ｒの選択反射光の反射率は、変曲点ｒ１よりも低い波長領域では下側に向かって凸の形状を有し、変曲点ｒ１と変曲点ｒ２との間の波長領域では、上側に向かって凸の形状を有し、変曲点ｒ２よりも高い波長領域では下側に向かって凸の形状を有する。
【００５５】
変曲点ｒ１は、図４において、低い波長から中心波長λｓｒに向かって反射率が増加していく際の変曲点である。また、変曲点ｒ２は、図４において、高い波長から中心波長λｓｒに向かって反射率が増加していく際の変曲点である。上述したカーブＣｒの変曲点に対する説明は、他のカーブＣｂ及びＣｇの変曲点に対しても適宜適用される。
【００５６】
Ｒ液晶層１２Ｒは、Ｇ液晶層１２Ｇに対して、光吸収層２０側に位置しており、表示素子１０の最下層の液晶層である。即ち、Ｒ液晶層１２Ｒで反射した光は、Ｇ液晶層１２Ｇ及びＢ液晶層１２Ｂの２つの液晶層を透過して、表示面１０Ｓから出射する。従って、Ｒ液晶層１２Ｒで反射した光が、Ｇ液晶層１２Ｇを透過する際に生じる散乱を低減することにより、Ｒ液晶層１２Ｒで反射した光の指向性を高めることができる。
【００５７】
そこで、Ｇ液晶層１２Ｇを透過する光の散乱量が極小を示す極小波長λｍｉが、Ｇ液晶層１２Ｇに対して光吸収層２０側に配置されたＲ液晶層１２Ｒの選択反射光の反射率の変化率の２つの変曲点ｒ１，ｒ２に挟まれた波長の範囲内にあることにより、Ｒ液晶層１２Ｒで反射した光がＧ液晶層１２Ｇで散乱することが防止されて、指向性の強い赤色の透過光が得られる。
【００５８】
また、表示素子１０では、フォーカルコニック状態にあるＧ液晶層１２Ｇを透過する光の散乱量の極小を示す極小波長λｍｉが、Ｒ液晶層１２Ｒの選択反射光の中心波長λｓｒの反射率に対して８０％以上の反射率を示すＲ液晶層１２Ｒの波長の範囲以内にあることが好ましい。
【００５９】
図４には、Ｒ液晶層１２Ｒの選択反射光の中心波長λｓｒの反射率に対して８０％以上の反射率を示す、Ｒ液晶層１２Ｒの選択反射波長の範囲の下限波長λｓｒａ及び上限波長λｓｒｂが示されている。
【００６０】
ここで、極小波長λｍｉと、下限波長λｓｒａと、上限波長λｓｒｂとが、下記の式を満足する。
【００６１】
λｓｒａ＝＜λｍｉ＝＜λｓｒｂ
【００６２】
本明細書では、フォーカルコニック状態にある液晶層を透過する光の散乱量の極小を示す極小波長は、液晶層を透過する光が液晶層への入射方向以外の方向に透過して散乱する全散乱光の散乱光強度分布の極小を示す波長を意味する。
【００６３】
図５は、フォーカルコニック状態にあるＧ液晶層１２Ｇを透過する光の散乱光強度と波長との関係を示す図（その１）である。
【００６４】
図５に示すように、Ｇ液晶層１２Ｇを透過する光の散乱光強度分布は、入射する光の波長に依存して振動するように変化し、散乱光強度の極大を示す極大波長λｍａと、極小を示す極小波長λｍｉとを有する。
【００６５】
Ｒ液晶層１２Ｒは、Ｇ液晶層１２Ｇに対して、表示面１０Ｓとは反対側に位置しており、表示素子１０の最下層の液晶層である。即ち、Ｒ液晶層１２Ｒで反射した光は、Ｇ液晶層１２Ｇ及びＢ液晶層１２Ｂの２つの液晶層を透過して、表示面１０Ｓから出射する。従って、Ｒ液晶層１２Ｒで反射した光が、Ｇ液晶層１２Ｇを透過する際に生じる散乱を低減することにより、Ｒ液晶層１２Ｒで反射した光の指向性を高めることができる。
【００６６】
そこで、極小波長λｍｉが、Ｒ液晶層１２Ｒの選択反射光の中心波長λｓｒに対して、下限波長λｓｒａ以上上限波長λｓｒｂ以下の範囲にあることにより、Ｒ液晶層１２Ｒで反射した光がＧ液晶層１２Ｇで散乱することが防止されて、指向性の強い赤色の透過光が得られる。
【００６７】
Ｒ液晶層１２Ｒで反射した光がＧ液晶層１２Ｇで散乱することをより防止する観点から、極小波長λｍｉは、Ｒ液晶層１２Ｒの選択反射光の中心波長λｓｒの反射率に対して９０％以上の反射率を示すＲ液晶層１２Ｒの選択反射波長の範囲以内にあることが好ましい。
【００６８】
特に、極小波長λｍｉを、Ｒ液晶層１２Ｒの選択反射光の中心波長λｓｒと一致させることにより、Ｒ液晶層１２Ｒで反射した光がＧ液晶層１２Ｇで散乱される量をより低減して、更に指向性の強い赤色の透過光を得ることができる。
【００６９】
なお、液晶層に表示面１０Ｓ側から入射した光も、液晶層を透過する際に散乱するが、画像として認識される光は、必ず下層の何れかのプレーナ状態の液晶層で反射されたものである。従って、反射された光が表示面１０Ｓ側の液晶層を透過する際に生じる散乱を防止することが、画像を明るくし且つ画像のボケを防止する観点から重要となる。
【００７０】
上述した図５に示すフォーカルコニック状態にあるＧ液晶層１２Ｇを透過する光の散乱光強度と波長との関係は、本願の出願人が新たに発見したコレステリック相を有する液晶の物理的性質である。
【００７１】
散乱光強度の波長依存性は、主にコレステリック液晶の厚さとベース液晶（カイラル材が添加される前のネマティック液晶）の複屈折率により決定される。ベース液晶の複屈折率が同じであれば、Ｂ液晶層及びＲ液晶層も同様の波長依存性を示す。従って、散乱光強度の波長依存性は、カイラル材の種類及び添加量により決定される選択反射波長とは、略独立した物理的性質である。
【００７２】
図６は、図５に示すＧ液晶層の厚さを増加した場合のフォーカルコニック状態にあるＧ液晶層を透過する光の散乱光強度と波長との関係を示す図である。
【００７３】
図６は、横軸に示す波長帯域は図５と同じであるが、散乱光強度の波長依存性が変化しており、振動の周期が短くなって、２つの極大と２つの極小が現れている。また、図６に示す極大波長λｍａ１、λｍａ２の値が、図５に示す極大波長λｍａの値とは異なっている。同様に、図６に示す極小波長λｍｉ１、λｍｉ２の値が、図５に示す極小波長λｍｉの値とは異なっている。
【００７４】
そこで、Ｇ液晶層の厚さと、極大波長及び極小波長との関係を調べた結果を図７に示す。
【００７５】
図７は、フォーカルコニック状態にあるＧ液晶層を透過する光の散乱の極大を示す極大波長及び極小を示す極小波長と液晶層の厚さとの関係を示す図である。図７において、プロットＰ１が、極大波長と液晶層の厚さとの関係を示し、プロットＰ２が、極小波長と液晶層の厚さとの関係を示す。
【００７６】
極大波長及び極小波長共に、液晶層の厚さに対して線形関係を有していることが分かる。従って、Ｇ液晶層１２Ｇを透過する光の散乱光強度分布の極小波長は、Ｇ液晶層１２Ｇの厚さを調節することにより決定され得る。同様に、Ｇ液晶層１２Ｇを透過する光の散乱光強度分布の極大波長は、Ｇ液晶層１２Ｇの厚さを調節することにより決定され得る。
【００７７】
なお、図７に示す関係は、図５に示す極大波長λｍａ及び極小波長λｍｉについて、Ｇ液晶層の厚さを変化させて測定した結果であるので、１つの極大波長と液晶層の厚さとの関係、及び１つの極小波長と液晶層の厚さとの関係が示されている。また、図６に示す２つの極大波長及び２つの極小波長について、Ｇ液晶層の厚さを変化させて測定した場合には、２つの極大波長と液晶層の厚さとの関係、及び２つの極小波長と液晶層の厚さとの関係が得られることになる。
【００７８】
Ｇ液晶層１２Ｇの厚さは、図３（Ｂ）に示すように、スペーサ１８の寸法及びスペーサの数を調節することにより、変更することができる。スペーサ１８の寸法の精度は、１０ｎｍ程度はあるので、図７に示す関係から、散乱光強度の極大波長又は極小波長を数ｎｍの単位で調節することができる。
【００７９】
このように、フォーカルコニック状態にあるＧ液晶層１２Ｇの散乱光強度分布の極大波長又は極小波長を変化させるために、Ｇ液晶層１２Ｇの厚さを増加した場合には、プレーナ状態にあるＧ液晶層１２Ｇの反射率が増加する。一方、Ｇ液晶層１２Ｇの厚さを低減した場合には、プレーナ状態にあるＧ液晶層１２Ｇの反射率が低減する。また、Ｇ液晶層１２Ｇの厚さを変えた場合には、液晶層に一定の電場強度を印加するために駆動回路から供給される電圧を液晶層の厚さに応じて調節することになる。
【００８０】
また、液晶層の厚さを調節するのとは別に、散乱光強度の極大波長又は極小波長を変化させる方法として、複屈折率が異なるベース液晶を用いることにより、極大波長又は極小波長を変化させることもできる。
【００８１】
以上のＧ液晶層１２Ｇの散乱光強度の極大波長又は極小波長に対する説明は、Ｂ液晶層１２Ｂ及びＲ液晶層１２Ｒに対しても適宜適用される。
【００８２】
次に、液晶層を透過する光の散乱光強度と波長との関係を測定する方法を以下に説明する。
【００８３】
まず、フォーカルコニック状態にある液晶層に対して入射光を垂直に照射し、積分球を用いて、入射方向に液晶層を透過した直進光と、液晶層を透過して入射方向以外の方向に散乱した散乱光とを合わせた全光線透過率Ｔ（λ）を、入射光の波長λを変えて波長ごとに測定する。
【００８４】
次に、フォーカルコニック状態にある液晶層に対して入射光を照射し、積分球を用いて、入射方向に液晶層を透過した直進光の透過率Ｒ（λ）を、入射光の波長λを変えて波長ごとに測定する。
【００８５】
次に、全光線透過率Ｔ（λ）及び直進光の透過率Ｒ（λ）を下記の式に代入して、波長ごとの散乱光強度Ｓ（λ）を得た。
【００８６】
Ｓ（λ）＝ａ×（Ｔ（λ）−Ｒ（λ））＋ｂ
【００８７】
ここで、ａはゲインパラメータであり、ｂはベースラインパラメータである。
【００８８】
以上が、散乱光強度と波長との関係を測定する方法の説明である。
【００８９】
図８は、図２の表示装置のプレーナ状態にある表示パネルで反射した光が、表示面１０Ｓ側の表示パネルを透過する様子を示す図である。なお、図８では、一部の構成要素の図示を省略している。
【００９０】
図８では、Ｒ表示パネル１０Ｒを明（反射）状態にし、Ｂ表示パネル１０Ｂ及びＧ表示パネル１０Ｇを暗（透過）状態にして、赤色の表示が行われている。即ち、プレーナ状態にあるＲ表示パネル１０Ｒで反射した光が、表示面１０Ｓ側のＢ表示パネル１１０Ｂ及びＧ表示パネル１１０Ｇを透過する様子を示している。
【００９１】
本実施形態の表示装置１では、Ｒ表示パネル１０Ｒで選択反射された反射光がＧ表示パネル１０Ｇを透過する際に生じる散乱が低減されているので、表示面１０Ｓからは、指向性の高い赤色光が出射される。
【００９２】
また、本実施形態の表示装置１の白表示状態では、全ての液晶層がモノドメインのプレーナ状態になっており、全ての液晶層の反射光は、表示面１０Ｓ側の液晶層を透過する際に散乱が防止されているので、明るく鮮明な表示が得られる。
【００９３】
上述した本実施形態の表示装置１によれば、下層からの反射光が表示面１０Ｓ側の液晶層を透過する際に生じる散乱が低減しているので、画像が明るく且つ画像のボケが防止される。即ち、鮮明かつ明るいカラー画像の表示が得られる。
【００９４】
上述した第１実施形態では、Ｇ液晶層１２Ｇがフォーカルコニック状態にあるときにＧ液晶層１２Ｇを透過する光の散乱量が極小を示す極小波長λｍｉが、Ｇ液晶層１２Ｇよりも光吸収層２０側に配置されたＲ液晶層１２Ｒの選択反射光の反射率における波長に対する変化率の２つの変曲点ｒ１，ｒ２に挟まれた波長の範囲内にあった。しかし、他の液晶層間に同様の関係を規定しても良い。例えば、Ｂ液晶層１２Ｂがフォーカルコニック状態にあるときにＢ液晶層１２Ｂを透過する光の散乱量が極小を示す極小波長λｍｉが、Ｂ液晶層１２Ｂよりも光吸収層２０側に配置されたＧ液晶層１２Ｇの選択反射光の反射率における波長に対する変化率の２つの変曲点ｇ１，ｇ２に挟まれた波長の範囲内にあっても良い。また、Ｂ液晶層１２Ｂがフォーカルコニック状態にあるときにＢ液晶層１２Ｂを透過する光の散乱量が極小を示す極小波長λｍｉが、Ｂ液晶層１２Ｂよりも光吸収層２０側に配置されたＲ液晶層１２Ｒの選択反射光の反射率における波長に対する変化率の２つの変曲点ｒ１，ｒ２に挟まれた波長の範囲内にあっても良い。なお、図４には、Ｂ液晶層１２Ｂの選択反射光の反射率における変化率の２つの変曲点ｂ１，ｂ２も示されている。
【００９５】
また、上述した第１実施形態では、フォーカルコニック状態にあるＧ液晶層１２Ｇを透過する光の散乱量の極小を示す極小波長が、Ｒ液晶層１２Ｒの選択反射光の中心波長λｓｒの反射率に対して８０％以上の反射率を示すＲ液晶層１２Ｒの選択反射波長の範囲以内にあった。即ち、Ｇ液晶層１２Ｇを透過する光の散乱量の極小を示す極小波長と、Ｒ液晶層１２Ｒの選択反射波長との関係を規定していた。しかし、他の液晶層間に同様の関係を規定しても良い。例えば、フォーカルコニック状態にあるＢ液晶層１２Ｂを透過する光の散乱量の極小を示す極小波長を、Ｒ液晶層１２Ｒの選択反射光の中心波長λｓｒの反射率に対して８０％以上の反射率を示すＲ液晶層１２Ｒの選択反射波長の範囲以内にしても良い。また、フォーカルコニック状態にあるＢ液晶層１２Ｂを透過する光の散乱量の極小を示す極小波長を、Ｇ液晶層１２Ｇの選択反射光の中心波長λｓｇの反射率に対して８０％以上の反射率を示すＧ液晶層１２Ｇの選択反射波長の範囲以内にしても良い。
【００９６】
次に、上述した第１実施形態の表示装置の変形例１及び変形例２を以下に説明する。
【００９７】
まず、変形例１の表示装置について、以下に説明する。
【００９８】
変形例１の表示装置の表示素子１０では、上述した第１実施形態と同様に、Ｇ液晶層１２Ｇがフォーカルコニック状態にあるときにＧ液晶層１２Ｇを透過する光の散乱量が極小を示す極小波長λｍｉが、Ｇ液晶層１２Ｇよりも光吸収層２０側に配置されたＲ液晶層１２Ｒの選択反射光の反射率における波長に対する変化率の２つの変曲点ｒ１，ｒ２に挟まれた波長の範囲内にある。これにより、Ｒ液晶層１２Ｒで反射した光がＧ液晶層１２Ｇで散乱することが防止されて、指向性の強い赤色の透過光が得られる。
【００９９】
また、変形例１では、Ｂ液晶層１２Ｂがフォーカルコニック状態にあるときにＢ液晶層１２Ｂを透過する光の散乱量が極小を示す極小波長λｍｉが、Ｂ液晶層１２Ｂよりも光吸収層２０側に配置されたＧ液晶層１２Ｇの選択反射光の反射率における波長に対する変化率の２つの変曲点ｇ１，ｇ２に挟まれた波長の範囲内にある。これにより、Ｇ液晶層１２Ｇで反射した光がＢ液晶層１２Ｂで散乱することが防止されて、指向性の強い緑色の透過光が得られる。
【０１００】
特に、Ｂ液晶層１２Ｂを透過する光の散乱量の極小を示す極小波長が、Ｇ液晶層１２Ｇの選択反射光の中心波長と一致しており、Ｇ液晶層１２Ｇを透過する光の散乱量の極小を示す極小波長が、Ｒ液晶層１２Ｒの選択反射光の中心波長と一致していることが好ましい。これにより、Ｇ液晶層１２Ｇで反射した光がＢ液晶層１２Ｂを透過する際に散乱される量を更に低減し、且つＲ液晶層１２Ｒで反射した光がＧ液晶層１２Ｇを透過する際に散乱される量を更に低減して、より指向性の強い透過光を得ることができる。
【０１０１】
変形例１のその他の構成は、上述した第１実施形態と同様である。
【０１０２】
次に、変形例２の表示装置について、以下に説明する。
【０１０３】
変形例２の表示装置の表示素子１０では、上述した第１実施形態とは異なり、Ｂ液晶層１２Ｂがフォーカルコニック状態にあるときにＢ液晶層１２Ｂを透過する光の散乱量が極小を示す極小波長λｍｉが、Ｂ液晶層１２Ｂよりも光吸収層２０側に配置されたＲ液晶層１２Ｒの選択反射光の反射率における変化率の２つの変曲点ｒ１，ｒ２に挟まれた波長の範囲内にある。これにより、Ｒ液晶層１２Ｒで反射した光がＢ液晶層１２Ｂで散乱することが防止されて、指向性の強い赤色の透過光が得られる。
【０１０４】
最表面側に位置する表示パネル１０Ｂのフォーカルコニック状態にあるＢ液晶層１２Ｂに対して光吸収層２０側に位置する他の液晶層は、Ｂ液晶層１２Ｂよりも内側に位置する、Ｇ液晶層１２Ｇ又はＲ液晶層１２Ｒの２つがある。
【０１０５】
そして、変形例２の表示素子１０では、フォーカルコニック状態にあるＢ液晶層１２Ｂを透過する光の散乱量の極大を示す極大波長が、Ｂ液晶層１２Ｂに対して光吸収層２０側に位置するＧ液晶層１２Ｇの選択反射光の中心波長λｓｇ及びＲ液晶層１２Ｒの選択反射光の中心波長λｓｒとは異なっている。
【０１０６】
本明細書では、フォーカルコニック状態にある液晶層を透過する光の散乱の極大を示す極大波長は、液晶層を透過する光が液晶層への入射方向以外の方向に透過して散乱する全散乱光の散乱光強度分布の極大を示す波長を意味する。
【０１０７】
ここで、Ｂ液晶層１２Ｂを透過する光の散乱量の極大を示す極大波長と、Ｇ液晶層１２Ｇの選択反射光の中心波長λｓｇとの差は、該選択反射光の中心波長λｓｇを中心とする選択反射光強度である反射率分布の半値全幅Ｗｇ（図４参照）の半分よりも大きいことが好ましい。これにより、Ｇ液晶層１２Ｇで反射した光がＢ液晶層１２Ｂで散乱することが防止されて、指向性の強い緑色の透過光が得られる。
【０１０８】
また、図７に示すように、Ｂ液晶層１２Ｂを透過する光の散乱光強度分布の極大波長は、Ｂ液晶層１２Ｂの厚さを調節することにより決定され得る。
【０１０９】
変形例２のその他の構成は、上述した第１実施形態と同様である。
【０１１０】
次に、上述した表示装置の第２実施形態を、図９及び図１０を参照しながら以下に説明する。第２実施形態について特に説明しない点については、上述の第１実施形態に関して詳述した説明が適宜適用される。また、同一の構成要素には同一の符号を付してある。
【０１１１】
図９は、第２実施形態の表示装置のＢ表示パネル１０Ｂの断面図である。
【０１１２】
本実施形態の表示装置では、上述した実施形態とは異なり、表示素子の最表示面側に位置するＢ液晶パネル１０Ｂは、上配向膜及び下配向膜を有していない。一方、最表示面側以外に位置するＧ液晶パネル１０Ｇ及びＲ液晶パネル１０Ｒは、上述した実施形態と同様に、上配向膜及び下配向膜を有している。
【０１１３】
従って、最表示面側に位置するＢ液晶層１２Ｂの液晶を所定の方向に配向するように規制する配向規制力は、他の液晶層１２Ｇ，１２Ｒの配向規制力よりも小さい。
【０１１４】
本実施形態は、上述した構造のＢ表示パネル１０Ｂを有しているので、広い視野角を有する。この点に関して、以下に説明する。
【０１１５】
最表示面側に位置するＢ表示パネル１０Ｂが配向膜を有していると、Ｂ液晶層１２Ｂのプレーナ状態では、液晶分子の方向が全体に揃った方向に配向したモノドメイン状態が形成される。そして、最下層のＲ液晶層１２Ｒで反射した光がＢ液晶層１２Ｂを透過する際、モノドメイン状態では散乱が少ないので、指向性の高い赤色の透過光が得られる。即ち、Ｒ液晶層１２Ｒで反射してＢ液晶層１２Ｂに入射する光は、最表示面側に位置するＢ液晶層１２Ｂにおける散乱が少ないために、入射方向以外に散乱して透過する光が少ない。
【０１１６】
また、表示装置が室内で使用される場合には、天井等に固定された照明等から表示素子に入射する光の入射方向には一般に指向性があるので、Ｒ液晶層１２Ｒで反射してＢ液晶層１２Ｂに入射する光にも指向性が存在する。
【０１１７】
従って、最表示面側に位置するＢ表示パネル１０Ｂが配向膜を有していると、Ｒ液晶層１２Ｒで反射した光は、表示面１０Ｓから出射して特定の方向に進むので、画像の視野角が狭くなるおそれがある。
【０１１８】
一方、最表示面側に位置するＢ液晶層１２Ｂが配向膜を有していないと、Ｂ液晶層１２Ｂのプレーナ状態では、各領域の配向の方向がランダムであるポリドメイン状態が形成される。そして、Ｒ液晶層１２Ｒで反射した光がＢ液晶層１２Ｂを透過する際、ポリドメイン状態ではモノドメイン状態よりも散乱が多くなるので、入射方向以外の方向に透過して散乱する赤色光が多く得られる。
【０１１９】
同様に、Ｇ液晶層１２Ｇで反射した光がＢ液晶層１２Ｂを透過する際の散乱光も多くなる。
【０１２０】
また、本実施形態の表示素子１０では、上述した第１実施形態と同様に、Ｇ液晶層１２Ｇがフォーカルコニック状態にあるときにＧ液晶層１２Ｇを透過する光の散乱量が極小を示す極小波長λｍｉが、Ｇ液晶層１２Ｇよりも光吸収層２０側に配置されたＲ液晶層１２Ｒの選択反射光の反射率における波長に対する変化率の２つの変曲点ｒ１，ｒ２に挟まれた波長の範囲内にある。
【０１２１】
また、本実施形態の表示素子１０では、上述した第１実施形態と同様に、フォーカルコニック状態にあるＧ液晶層１２Ｇを透過する光の散乱量の極小を示す極小波長が、Ｒ液晶層１２Ｒの選択反射光の中心波長λｓｒの反射率に対して８０％以上の反射率を示すＲ液晶層１２Ｒの波長の範囲以内にある。
【０１２２】
図１０は、第２実施形態の表示装置のプレーナ状態にあるＲ表示パネル１０Ｒで反射した光が、表示面１０Ｓ側の表示パネルを透過する様子を示す図である。
【０１２３】
図１０では、Ｂ表示パネル１０Ｂ及びＲ表示パネル１０Ｒを明（反射）状態にし、Ｇ表示パネル１０Ｇを暗（透過）状態にして、マゼンダ色（青色及び赤色の混合色）の表示が行われている。そして、プレーナ状態にあるＲ表示パネル１０Ｒで反射した赤色光が、表示面１０Ｓ側のＢ表示パネル１０Ｂ及びＧ表示パネル１０Ｇを透過する様子を示している。図示していないが、青色光が、プレーナ状態にあるＢ表示パネル１０Ｂで反射されている。
【０１２４】
本実施形態の表示装置では、Ｒ表示パネル１０Ｒで選択反射された反射光がＧ表示パネル１０Ｇを透過する際に生じる散乱が低減されるので、Ｇ表示パネル１０Ｇからは、指向性の高い赤色光がＢ表示パネル１０Ｂに向けて出射される。
【０１２５】
そして、Ｇ表示パネル１０Ｇを透過したＲ表示パネル１０Ｒで選択反射された反射光がＢ表示パネル１０Ｂを透過する際に、一部の透過光が入射方向以外の方向に散乱するので、赤色光による画像の視野角が広くなる。
【０１２６】
上述した本実施形態の表示装置によれば、画像が明るく且つ画像のボケが防止されると共に、画像の視野角が広くなる。
【０１２７】
次に、上述した第２実施形態の表示装置の変形例１及び変形例２を以下に説明する。
【０１２８】
まず、変形例１の表示装置について、以下に説明する。
【０１２９】
第２実施形態の変形例１の表示素子１０では、フォーカルコニック状態にあるＢ液晶層１２Ｂを透過する光の散乱量の極小を示す極小波長が、Ｇ液晶層１２Ｇ又はＲ液晶層１２Ｒの選択反射光の中心波長とは異なっている。これにより、フォーカルコニック状態にあるＢ液晶層１２Ｂを透過する緑色光及び赤色光の一部が散乱するので、画像の視野角が広くなる。
【０１３０】
この観点から、特に、フォーカルコニック状態にあるＢ液晶層１２Ｂを透過する光の散乱量の極大を示す極大波長が、Ｇ液晶層１２Ｇ又はＲ液晶層１２Ｒの選択反射光の中心波長とは一致していることが好ましい。
【０１３１】
変形例１のその他の構成は、上述した第２実施形態と同様である。
【０１３２】
次に、変形例２の表示装置について、以下に説明する。
【０１３３】
図１１は、第２実施形態の変形例２のフォーカルコニック状態にあるＢ液晶層１２Ｂを透過する光の散乱光強度と波長との関係を示す図である。
【０１３４】
図１１に示す散乱光強度分布は、２つの極大波長λｍａ１、λｍａ２と、２つの極小波長λｍｉ１、λｍｉ２とを有する。
【０１３５】
変形例２では、フォーカルコニック状態にあるＢ液晶層１２Ｂを透過する光の散乱の極大を示す極大波長λｍａ２と、この極大波長λｍａ２に隣接する極小波長λｍｉ１と、Ｇ液晶層１２Ｇの選択反射光の中心波長λｓｇとが、
｜λｍａ２−λｓｇ｜＜｜λｓｇ−λｍｉ１｜
なる関係を満足する。極小波長λｍｉ１は、フォーカルコニック状態にあるＢ液晶層１２Ｂを透過する光の散乱量の極小を示す、極大波長λｍａに隣接する一方の極小波長である。
【０１３６】
これにより、Ｇ液晶層１２Ｇで反射した緑色光の一部がＢ液晶層１２Ｂで散乱されることを許容しつつ、指向性の強い緑色の透過光が得られる。
【０１３７】
また、変形例２では、フォーカルコニック状態にあるＢ液晶層１２Ｂを透過する光の散乱の極大を示す極大波長λｍａ２と、この極大波長λｍａ２に隣接する極小波長λｍｉ２と、Ｒ液晶層１２Ｒの選択反射光の中心波長λｓｒとが、
｜λｍａ２−λｓｒ｜＜｜λｓｒ−λｍｉ２｜
なる関係を満足する。極小波長λｍｉ２は、フォーカルコニック状態にあるＢ液晶層１２Ｂを透過する光の散乱量の極小を示す、極大波長λｍａに隣接する他方の極小波長である。
【０１３８】
これにより、Ｒ液晶層１２Ｒで反射した赤色光の一部がＢ液晶層１２Ｂで散乱されることを許容しつつ、指向性の強い赤色の透過光が得られる。
【０１３９】
変形例２のその他の構成は、上述した第２実施形態と同様である。
【０１４０】
上述した変形例２の表示装置によれば、画像が明るく且つ画像のボケが防止されると共に、画像の視野角がより広くなる。
【０１４１】
本発明では、上述した実施形態及びその変形例の表示装置及び表示素子は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更が可能である。また、一の実施形態が有する構成要件は、他の実施形態にも適宜適用することができる。
【０１４２】
例えば、上述した実施形態及びその変形例では、表示素子が、３つの液晶層を有していたが、表示素子は、２つの液晶層又は４つ以上の液晶層を有していても良い。
【０１４３】
ここで述べられた全ての例及び条件付きの言葉は、読者が、発明者によって寄与された発明及び概念を技術を深めて理解することを助けるための教育的な目的を意図する。ここで述べられた全ての例及び条件付きの言葉は、そのような具体的に述べられた例及び条件に限定されることなく解釈されるべきである。また、明細書のそのような例示の機構は、本発明の優越性及び劣等性を示すこととは関係しない。本発明の実施形態は詳細に説明されているが、その様々な変更、置き換え又は修正が本発明の精神及び範囲を逸脱しない限り行われ得ることが理解されるべきである。
【符号の説明】
【０１４４】
１ 表示装置
１０ 表示素子
１０Ｓ 表示面
１０Ｂ、１０Ｇ、１０Ｒ 表示パネル
１１Ｂ、１１Ｇ、１１Ｒ 上基板
１２Ｂ、１２Ｇ、１２Ｒ 液晶層
１３Ｂ、１３Ｇ、１３Ｒ 下基板
１４ データ電極
１５ 走査電極
１６ 上配向膜
１７ 下配向膜
１８ スペーサ
１９ シール
２０ 光吸収層
３０Ｂ、３０Ｇ、３０Ｒ 駆動回路
３１Ｂ データ電極駆動回路
３２Ｂ 走査電極駆動回路
λｓｂ 青選択反射光の中心波長
λｓｇ 緑選択反射光の中心波長
λｓｒ 赤選択反射光の中心波長
λｍａ、λｍａ１、λｍａ２ 極大波長
λｍｉ、λｍｉ１、λｍｉ２ 極小波長
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光吸収層上に、選択反射し且つコレステリック相を示す液晶層が複数積層された反射型の表示素子であって、
一の液晶層がフォーカルコニック状態にあるときに前記一の液晶層を透過する光の散乱量が極小を示す極小波長が、前記一の液晶層よりも前記光吸収層側に配置された他の液晶層の選択反射光の反射率における波長に対する変化率の２つの変曲点に挟まれた波長の範囲内にあることを特徴とする表示素子。
【請求項２】
前記極小波長が、前記他の液晶層の選択反射光の中心波長の反射率に対して８０％以上の反射率を示す波長の範囲以内にある請求項１に記載の表示素子。
【請求項３】
前記極小波長が、前記他の液晶層の選択反射光の中心波長と一致している請求項１又は２に記載の表示素子。
【請求項４】
前記極小波長が、前記一の液晶層の厚さにより決定される請求項１〜３の何れか一項に記載の表示素子。
【請求項５】
フォーカルコニック状態にある前記一の液晶層を透過する光の散乱量が極大を示す極大波長が、前記一の液晶層に対して前記光吸収層側に位置する全ての液晶層の選択反射光の中心波長とは異なっている請求項１〜４の何れか一項に記載の表示素子。
【請求項６】
前記光吸収層上に第３の液晶層及び第２の液晶層及び第１の液晶層の順番に配置されており、
前記第１の液晶層を透過する光の散乱量の極小を示す極小波長が、前記第２液晶層選択反射光の中心波長と一致しており、
前記第２の液晶層を透過する光の散乱量の極小を示す極小波長が、前記第３の液晶層選択反射光の中心波長と一致している請求項１〜４の何れか一項に記載の表示素子。
【請求項７】
前記一の液晶層は、最表示面側には位置しておらず、
最表示面側に位置する液晶層の液晶を所定の方向に配向するように規制する配向規制力は、最表示面側以外に位置する他の液晶層の配向規制力よりも小さい請求項１に記載の表示素子。
【請求項８】
光吸収層上に、選択反射し且つコレステリック相を示す液晶層が複数積層された反射型の表示素子であって、一の液晶層がフォーカルコニック状態にあるときに前記一の液晶層を透過する光の散乱量が極小を示す極小波長が、前記一の液晶層よりも前記光吸収層側に配置された他の液晶層の選択反射光の反射率における波長に対する変化率の２つの変曲点に挟まれた波長の範囲内にある表示素子と、
前記表示素子を駆動する駆動回路と、
を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項１】
光吸収層上に、選択反射し且つコレステリック相を示す液晶層が複数積層された反射型の表示素子であって、
一の液晶層がフォーカルコニック状態にあるときに前記一の液晶層を透過する光の散乱量が極小を示す極小波長が、前記一の液晶層よりも前記光吸収層側に配置された他の液晶層の選択反射光の反射率における波長に対する変化率の２つの変曲点に挟まれた波長の範囲内にあることを特徴とする表示素子。
【請求項２】
前記極小波長が、前記他の液晶層の選択反射光の中心波長の反射率に対して８０％以上の反射率を示す波長の範囲以内にある請求項１に記載の表示素子。
【請求項３】
前記極小波長が、前記他の液晶層の選択反射光の中心波長と一致している請求項１又は２に記載の表示素子。
【請求項４】
前記極小波長が、前記一の液晶層の厚さにより決定される請求項１〜３の何れか一項に記載の表示素子。
【請求項５】
フォーカルコニック状態にある前記一の液晶層を透過する光の散乱量が極大を示す極大波長が、前記一の液晶層に対して前記光吸収層側に位置する全ての液晶層の選択反射光の中心波長とは異なっている請求項１〜４の何れか一項に記載の表示素子。
【請求項６】
前記光吸収層上に第３の液晶層及び第２の液晶層及び第１の液晶層の順番に配置されており、
前記第１の液晶層を透過する光の散乱量の極小を示す極小波長が、前記第２液晶層選択反射光の中心波長と一致しており、
前記第２の液晶層を透過する光の散乱量の極小を示す極小波長が、前記第３の液晶層選択反射光の中心波長と一致している請求項１〜４の何れか一項に記載の表示素子。
【請求項７】
前記一の液晶層は、最表示面側には位置しておらず、
最表示面側に位置する液晶層の液晶を所定の方向に配向するように規制する配向規制力は、最表示面側以外に位置する他の液晶層の配向規制力よりも小さい請求項１に記載の表示素子。
【請求項８】
光吸収層上に、選択反射し且つコレステリック相を示す液晶層が複数積層された反射型の表示素子であって、一の液晶層がフォーカルコニック状態にあるときに前記一の液晶層を透過する光の散乱量が極小を示す極小波長が、前記一の液晶層よりも前記光吸収層側に配置された他の液晶層の選択反射光の反射率における波長に対する変化率の２つの変曲点に挟まれた波長の範囲内にある表示素子と、
前記表示素子を駆動する駆動回路と、
を備えることを特徴とする表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１７７７５９（Ｐ２０１２−１７７７５９Ａ）
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３９８００（Ｐ２０１１−３９８００）
【出願日】平成２３年２月２５日（２０１１．２．２５）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２５日（２０１１．２．２５）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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