JP2000111894A

JP2000111894A - 反射型カラー液晶表示装置

Info

Publication number: JP2000111894A
Application number: JP10285020A
Authority: JP
Inventors: Toru Yamaguchi; 徹山口
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1998-10-07
Filing date: 1998-10-07
Publication date: 2000-04-21

Abstract

(57)【要約】【課題】周辺領域の影響を受けない、明るく、高コン
トラストの反射型カラー液晶表示装置を提供する。【解決手段】実画像を表示する駆動表示領域１６の外
側の、周辺領域１７に重なる部分に、赤・緑・青カラー
フィルタを積層してカラーフィルタ積層部分を形成する
ことにより、周辺領域１７の光抜けを防止することを特
徴とする。あるいは、駆動表示領域１６に重なる部分に
のみ反射型偏光板１９を設けることにより、周辺領域１
７の光抜けを防止することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は反射型の液晶表示装
置の構成に関し、特にカラーフィルタを内在して多色表
示が可能な反射型カラー液晶表示装置の構成に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、反射型液晶表示装置は、ＴＮ（ツ
イステッドネマティック）液晶素子や、ＳＴＮ（スーパ
ーツイステッドネマチック）液晶素子を用いて、白黒表
示の反射型液晶表示装置が主に用いられている。しか
し、カラー化の要求は強く、カラーフィルタを内在した
反射型カラー液晶表示装置の開発が盛んに行われてい
る。

【０００３】カラーフィルタを内在した反射型液晶表示
装置は、大別して、以下の３つに分類される。第１の従
来例は、偏光板を全く用いない液晶モードを用いる。液
晶材料に黒色の染料を混合したゲストホスト方式や、液
晶材料を高分子ポリマー中に分散させたポリマー分散方
式等がある。ゲストホスト方式を用いた従来例は、例え
ば特開昭５９−１９８４８９号公報に開示されている。
ポリマー分散方式を用いた従来例は、例えば特開平５−
２４１１４３号公報に開示されている。

【０００４】第２の従来例は、１枚の偏光板を用い、反
射板を液晶表示装置の内側に内在させたものである。こ
の方式は、さらに、２つのタイプに分けられ、鏡面の内
在反射板を用い、表面に拡散層を設けるタイプと、散乱
性を持たせた反射板を用いるタイプがある。この１枚の
偏光板を用いた反射型液晶表示装置の従来例は、例え
ば、特開平３−２２３７１５号公報に開示されている。

【０００５】第３の従来例は、２枚の偏光板を用い、通
常の白黒用液晶表示装置に、カラーフィルタを備えた液
晶表示装置である。偏光板を２枚用いているので、コン
トラストは良好であるが、暗いことが欠点であったが、
反射型の偏光板を下偏光板に用いることで、明るさが改
善され、実用化が検討されている。この反射型偏光板を
用いた従来例は、例えば、特開平１０−３０７８号公報
に公開されている。

【０００６】従来例の反射型カラー液晶表示装置の構造
を図面にて説明する。ここでは、反射型の偏光板を用い
た方式で説明する。図３は、従来の反射型カラー液晶表
示装置の構成を示す断面図で、図４は画面の表示領域を
示す平面図である。

【０００７】図３に示すように、従来の反射型カラー液
晶表示装置は、酸化インジュウムスズ（以後ＩＴＯと記
載）からなる第１の電極３が形成されているガラス板か
らなる第１の基板１と、赤カラーフィルタ７と緑カラー
フィルタ８と青カラーフィルタ９の３色からなるカラー
フィルタとアクリル系材料からなる保護膜１０とＩＴＯ
からなる第２の電極４が形成されているガラス板からな
る第２の基板２と、第１の基板１と第２の基板２を張り
合わせるシール材５と、第１の基板１と第２の基板２に
狭持されているツイスト配向しているネマチック液晶６
とからＳＴＮ液晶素子２０が形成されている。

【０００８】ＳＴＮ液晶素子２０の第１の基板１の外側
には拡散層１３を、拡散層１３の外側には反射型偏光板
１４を、反射型偏光板１４の外側には光吸収層１５を配
置する。また、第２の基板２の外側には位相差板１２
と、位相差板１２の外側には偏光板１１を配置すること
で、反射型カラー液晶表示装置を構成する。

【０００９】次に、画像の表示領域について図４で説明
する。日本電子機械工業規格（ＥＩＡＪ）により、「有
効表示領域」は、「駆動表示領域とそれに続く画面とし
て有効な領域」として定義されている。すなわち、図４
において、実際の画像を表示する駆動表示領域１６と、
それに続く画面として有効な領域である周辺領域１７と
が存在する。この周辺領域１７は、電圧印加されること
が無いため、電圧無印加の背景色のままである。

【００１０】ここで、反射型カラー液晶表示装置の場
合、明るさを重視するため、ノーマリー白モードが用い
られることが多い。従って、この従来例の場合、駆動さ
れない周辺領域１７は、例え駆動表示領域１６と同様に
カラーフィルタを設けていたとしても、最も明るい白状
態である。ここで実画像を表示し、例えば中間の明るさ
を表示したとすると、視認者は、周辺領域１７の明るい
部分を強く認識し、中間の明るさの駆動表示領域１６に
おける画像を、相対的に暗い状態として認識してしま
う。そこで、この現象を防止するために、従来の液晶表
示装置では、上記周辺領域１７に、ブラックマトリクス
と呼ばれる光遮蔽領域を重ねて設ける場合がある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの方法
は、従来工程に、更に上記ブラックマトリクスを設ける
工程を追加しなければならず、基板製造工程における負
荷が非常に大きくなり、結果的に大幅なコストアップに
つながってしまう。

【００１２】本発明の目的は、この課題を解決して、基
板工程の負荷を増やすこと無く、周辺領域の光抜けを防
止し、視認上の明るさ低下を防ぎ、明るくコントラスト
に優れた反射型カラー液晶表示装置を提供することであ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のうちで請求項１に記載の発明における反射
型カラー液晶表示装置は、第１の電極を有する第１の基
板と第２の電極を有する第２の基板が前記基板のうちど
ちらか１方の基板に赤色、緑色、青色の３色のカラーフ
ィルタを有し前記第１の基板と第２の基板との間に１８
０〜２７０゜ツイスト配向しているネマチック液晶を狭
持してなるＳＴＮ液晶素子と、前記第２の基板の外側に
設ける偏光板と、該偏光板と第２の基板との間に設ける
位相差板と、前記第１の基板の外側に設ける拡散層と、
該拡散層の外側に設ける反射型偏光板と、該反射型偏光
板の外側に設ける光吸収層とを具備する反射型カラー液
晶表示装置であって、前記ＳＴＮ液晶素子の周辺領域に
カラーフィルター積層部分を設けることを特徴とする。

【００１４】また、請求項２記載の発明における反射型
カラー液晶表示装置は、第１の電極を有する第１の基板
と第２の電極を有する第２の基板が前記基板のうちどち
らか１方の基板に赤色、緑色、青色の３色のカラーフィ
ルタを有し前記第１の基板と第２の基板との間に１８０
〜２７０゜ツイスト配向しているネマチック液晶を狭持
してなるＳＴＮ液晶素子と、前記第２の基板の外側に設
ける偏光板と、該偏光板と第２の基板との間に設けるね
じれ位相差板と、前記第１の基板の外側に設ける拡散層
と、該拡散層の外側に設ける反射型偏光板と、該反射型
偏光板の外側に設ける光吸収層とを具備する反射型カラ
ー液晶表示装置であって、前記ＳＴＮ液晶素子の周辺領
域にカラーフィルター積層部分を設けることを特徴とす
る。

【００１５】また、請求項３記載の発明における反射型
カラー液晶表示装置は、第１の電極を有する第１の基板
と第２の電極を有する第２の基板が前記基板のうちどち
らか１方の基板に赤色、緑色、青色の３色のカラーフィ
ルタを有し前記第１の基板と第２の基板との間に１８０
〜２７０゜ツイスト配向しているネマチック液晶を狭持
してなるＳＴＮ液晶素子と、前記第２の基板の外側に設
ける偏光板と、該偏光板と第２の基板との間に設ける位
相差板と、前記第１の基板の外側に設ける拡散層と、該
拡散層の外側に設ける反射型偏光板と、該反射型偏光板
の外側に設ける光吸収層とを具備する反射型カラー液晶
表示装置であって、前記反射型偏光板が前記ＳＴＮ液晶
素子の駆動表示領域と同一の大きさで且つ前記駆動表示
領域の全域と重なるように形成されていることを特徴と
する。

【００１６】また、請求項４記載の発明における反射型
カラー液晶表示装置は、第１の電極を有する第１の基板
と第２の電極を有する第２の基板が前記基板のうちどち
らか１方の基板に赤色、緑色、青色の３色のカラーフィ
ルタを有し前記第１の基板と第２の基板との間に１８０
〜２７０゜ツイスト配向しているネマチック液晶を狭持
してなるＳＴＮ液晶素子と、前記第２の基板の外側に設
ける偏光板と、該偏光板と第２の基板との間に設けるね
じれ位相差板と、前記第１の基板の外側に設ける拡散層
と、該拡散層の外側に設ける反射型偏光板と、該反射型
偏光板の外側に設ける光吸収層とを具備する反射型カラ
ー液晶表示装置であって、前記反射型偏光板が前記ＳＴ
Ｎ液晶素子の駆動表示領域と同一の大きさで且つ前記駆
動表示領域の全域と重なるように形成されていることを
特徴とする。

【００１７】（作用）本発明の反射型カラー液晶表示装
置は、まず第１に、カラーフィルター形成時に、駆動表
示領域に続く周辺領域に、赤・緑・青各色カラーフィル
ターを残してパターニングし、この部分に赤・緑・青各
色カラーフィルターを積層して形成する。これにより、
赤・緑・青各色カラーフィルターが積層されて形成され
た周辺領域は、ほぼ全波長領域で光が吸収され、大幅に
透過率が低下するため、画像表示時に中間以下の暗い画
像を表示した場合でも、周辺領域の高明度による駆動表
示領域の視覚上の相対的な明るさ低下を防ぐことがで
き、明るくコントラストに優れた表示を得ることができ
る。

【００１８】第２に、本発明の反射型カラー液晶表示装
置は、下側偏光板に反射型偏光板を用いているが、反射
型偏光板を、駆動表示領域に重なる部分にのみ設ける。
この場合、周辺領域を透過した光は、反射型偏光板の下
側の吸収層に直接到達し、反射することなく、吸収され
る。従ってこの部分の表示は、黒表示となるため、実画
像表示時に、中間以下の暗い画像を表示しても、周辺領
域の高明度による駆動表示領域の視覚上の相対的な明る
さ低下を防ぐことができ、明るくコントラストに優れた
表示を得ることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下に本発
明の第１の実施形態における反射型カラー液晶表示装置
の構成と、この構成を形成するための製造方法とを図面
に基づいて説明する。図１は本発明の第１の実施形態に
おける液晶表示装置の構成要素を説明するための断面図
で、図２は構成要素の配置関係示す平面図で、図４は画
面の表示領域を示す平面図である。以下、図１と図２と
図４を用いて、本発明の液晶表示装置の構成を説明す
る。

【００２０】本発明の液晶表示装置は、図１に示すよう
に、酸化インジュウムスズ（以後ＩＴＯと記載）からな
る第１の電極３が形成されている厚さ０．５ｍｍのガラ
ス板からなる第１の基板１と、顔料分散法で設けた厚さ
０．４μｍの赤カラーフィルタ７、緑カラーフィルタ
８、青カラーフィルタ９から構成されるカラーフィルタ
ーとカラフィルター積層部分１７ａとアクリル系材料か
らなる厚さ２μｍの保護膜１０とＩＴＯからなる第２の
電極４が形成されている厚さ０．５ｍｍのガラス板から
なる第２の基板２と、第１の基板１と第２の基板２を張
り合わせるシール材５と、第１の基板１と第２の基板２
に狭持されている２２５゜ツイスト配向しているネマチ
ック液晶６とからＳＴＮ液晶素子２３が形成されてい
る。更に、前記カラーフィルターは、図４に示す駆動領
域１６に赤カラーフィルタ７、緑カラーフィルタ８、青
カラーフィルタ９を単層で順番に形成し、カラーフィル
ター積層部分１７ａは、周辺領域１７に赤カラーフィル
タ７、緑カラーフィルタ８、青カラーフィルタ９を積層
して形成されている。

【００２１】ＳＴＮ液晶素子２３の第１の基板１の外側
には拡散層１３を、拡散層１３の外側には反射型偏光板
１４を、反射型偏光板１４の外側には光吸収層１５を配
置する。第２の基板２の外側には位相差値Ｒ＝０．５５
μｍの位相差板１２と、位相差板１２の外側には透過率
４６％の偏光板１１を配置することで、反射型カラー液
晶表示装置を構成する。

【００２２】次に、反射型偏光板１４について説明す
る。通常の偏光板は光を透過する軸と吸収する軸を持つ
が、反射型偏光板１４は、光を透過する軸と反射する軸
を持つ。反射型偏光板１４の外側に光吸収層１５として
黒色印刷したり、黒色フィルムを配置すると、透過軸で
は黒表示、反射軸では白表示となり、さらに、反射効率
が高いので、明るい白表示が得られる。

【００２３】さらに、反射型偏光板１４の表面は鏡面で
あり、入射光の正反射方向は明るいが、それ以外の角度
は暗くなり、視野角特性が悪い。この視野角特性を改善
するために、表面に拡散層１３を設ける。本実施の形態
では、拡散層１３として粘着剤に微粒子を分散させた拡
散粘着層を備え、裏面に光吸収層１５として黒色印刷し
た１体型反射偏光板である、住友３Ｍ社製の商品名Ｒ−
ＤＦ−Ｂを用いた。この反射型偏光板は、屈折率の異な
る多層薄膜であるが、ほかにも、コレステリック液晶ポ
リマーをλ／４板で挟んだ構成のものや、ホログラム利
用するものでも構わない。

【００２４】位相差板１２は、ポリカーボネートを延伸
した厚さ約７０μｍのフィルムで、延伸方向の屈折率を
ｎｘ、直角方向の屈折率をｎｙ、厚さ方向の屈折率をｎ
ｚと定義すると、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙとなっている、いわ
ゆるＺタイプの位相差板で、アクリル系の粘着剤で偏光
板１１と１体化している。このＺタイプの位相差板は視
角を傾けたときのリタデーション変化が少なく、その結
果、液晶表示装置の視角特性も改善する。

【００２５】次に、本発明の実施の形態にける反射型カ
ラー液晶表示装置の、カラーフィルタの製造方法および
構成を説明する。図５は、本発明の実施の形態の反射型
カラー液晶表示装置における、カラーフィルタ及びカラ
ーフィルター積層部分１７ａの製造方法を示す説明図で
ある。ここで、本発明の実施の形態においては、顔料分
散タイプのカラーフィルタを用いるが、これは感光光を
照射した部分のみ硬化する性質を持つ、光硬化型のもの
である。

【００２６】まず、第２の基板２の表面上に、図５
（ａ）に示すように、カラーフィルタのうち、赤カラー
フィルタ７の基材を塗布する。次に、図５（ｂ）に示す
ようにフォトマスク１８で赤カラーフィルタ７を形成し
たい部分以外をマスクし、感光光を照射する。これによ
り光照射部分のみ硬化する。この後、剥離液にて、未硬
化部分を除去し、図５（ｃ）に示すように駆動表示領域
１６においては、所望の部分のみ赤カラーフィルタ７を
形成し、駆動表示領域１６の外側の周辺領域１７の全域
に赤カラーフィルタ７を形成する。次に緑カラーフィル
タ８についても同様の工程を実施する。この時、図５
（ｄ）に示すように駆動表示領域１６においては、赤カ
ラーフィルタ７に隣接して緑カラーフィルタ８を形成
し、周辺領域１７においては、赤カラーフィルタ７の上
に重ねて緑カラーフィルタ８を形成する。同様の工程を
青カラーフィルタ９についても実施し図５（ｅ）に示す
ように、駆動表示領域１６に、赤・緑・青のカラーフィ
ルタ７、８、９の所望のパターンからなるカラーフイル
ターを形成し、周辺領域１７に赤・緑・青のカラーフィ
ルタ７、８、９を積層した３層のカラーフィルタ積層部
分１７ａを形成する。

【００２７】本発明の実施の形態における赤・緑・青の
カラーフィルタ、及びカラーフィルタ積層部分１７ａの
製造工程は、従来のカラーフィルタの製造工程に対して
特別な工程を付加する必要はなく、フォトマスク１８の
パターンを変更するだけで容易に形成できる。なお、本
説明では、赤・緑・青の順にカラーフィルタを形成して
いるが、どの順番にカラーフィルタを形成しても構わな
い。

【００２８】次にカラーフィルタの分光特性について説
明する。

【００２９】本発明の反射型カラー液晶表示装置は、反
射型で使用するため、カラーフィルタは、明るさを改善
するために、最大透過率がなるべく高いことが好まし
い。そのため、カラーフィルタの厚さを薄くしたり、顔
料濃度を低くするが、あまり厚さを薄くしすぎたり、顔
料濃度を低くしすぎると、最小透過率が５０％以上にな
り、彩度が極端に低下する。各種膜厚のＣＦで試作実験
したところ、各色の最大透過率は８０％以上が良く、９
０％以上が最も好ましい。

【００３０】一方、各色の最小透過率は、３０％〜５０
％の間が良く４０％が最も彩度と明るさの点で好まし
い。本実施の形態で採用したカラーフィルタの分光特性
を図６に示す。実線で示す曲線３１は青カラーフィルタ
９、曲線３２は緑カラーフィルタ８、曲線３３は赤カラ
ーフィルタ７の分光特性を示す。どの色も、最大透過率
は約９０％であり、最小透過率は約４０％に設定してあ
る。また、曲線３４は赤・緑・青カラーフィルタを積層
させて形成させたカラーフィルタ積層部分１７ａの分光
特性を示す。いずれの波長領域においても、透過率は４
０％以下に抑えられている。

【００３１】次に、各構成部材の具体的な配置関係を図
２を用いて説明する。第１の電極３と第２の電極４の表
面には配向膜（図示せず）が形成され、図２（ａ）に示
すように、第１の基板１は、水平軸に対して、右上がり
２２．５゜方向にラビング処理することで、下液晶分子
配向方向６ａは＋２２．５゜となる。第２の基板２は、
右下がり２２．５゜方向にラビング処理することで上液
晶分子配向方向６ｂは−２２．５゜となる。粘度２０ｃ
ｐのネマチック液晶には、カイラル材と呼ぶ旋回性物質
を添加し、ねじれピッチＰを１１μｍに調整し、左回り
２２５゜ツイストのＳＴＮ液晶素子２３を形成する。

【００３２】使用するネマチック液晶６の複屈折の差Δ
ｎは０．１５で、第１の基板１と第２の基板２のすきま
であるセルギャップｄは５．６μｍとする。したがって
ネマチック液晶６の複屈折の差Δｎとセルギャップｄと
の積で表すＳＴＮ液晶素子２３のΔｎｄ値であるＲｓ＝
０．８４μｍである。

【００３３】反射型偏光板１４の透過軸１４ａは、水平
軸を基準として＋７０゜に配置し、偏光板の透過軸１１
ａは、図２（ｂ）に示すように、水平軸を基準にして、
−７０゜に配置し、位相差板１２の延伸軸１２ａは、水
平軸を基準にして＋６０゜に配置してある。

【００３４】以上のように構成されている本発明の反射
型カラー液晶表示装置において、電圧無印加の状態で
は、白表示となるノーマリ白モードとなり、画素間から
も光が入射し、明るい表示が得られる。第１の電極３と
第２の電極４の間に電圧を印加すると、ネマチック液晶
６の分子が立ち上がり、黒表示となる。色ごとのオンと
オフを組み合わせることで、フルカラー表示が可能とな
る。

【００３５】ここで、駆動表示領域１６の外側の周辺領
域１７は、電圧が印加されないため、ノーマリー白のま
まである。しかし、先述したように、本発明の第１の実
施の形態では、この部分に赤・緑・青のカラーフィルタ
を積層して形成しているため、いずれの波長領域におい
ても透過率は４０％以下になっており、駆動表示領域１
６で中間調表示を行った場合でも、周辺領域１７の明る
さは、駆動表示領域１６より暗くなるため、駆動表示領
域１６の視認上の明るさを損なうことはない。

【００３６】以上のように、第１の実施の形態では、カ
ラーフィルタの形成時に、有効表示領域において、駆動
表示領域の外側の、周辺領域に赤・緑・青３色とも残し
て積層させて形成することにより、新たに工程を追加す
ることなく、この周辺領域の光抜けを大幅に低下し、中
間調表示状態においても明るく認識することができる反
射型カラー液晶表示装置が提供できる。

【００３７】（第１の実施の形態の変形例）第１の実施
形態においては、周辺領域１７に赤・緑・青３色のカラ
ーフィルタを３層に積層させたカラーフィルタ積層部１
７ａを形成したが、赤と青、緑と青等の２色のカラーフ
ィルタを２層に積層しても良い。ここで、赤・緑・青の
３色のカラーフィルタのうち、青カラーフィルタが最も
人間に対する視感度が低く、暗く見える。そのため、２
層のうち、１層は青カラーフィルタにした方が好まし
い。

【００３８】また、カラーフィルタ積層部は、３色のカ
ラーフィルタを２層に積層しても良い。この場合、２層
のうち、いずれか一方の層を２色のカラーフィルタで一
層に構成し、他方の層を１色のカラーフィルタで構成
し、３色のカラーフィルタを２層に積層する。この場合
も１色のカラーフィルタで構成される層は、青カラーフ
ィルタ９にした方が好ましい。但し、光抜け防止の効果
の点では、３色のカラーフィルタを３層に積層させたカ
ラーフィルタ積層部とすることが望ましい。以下、３色
のカラーフィルタを２層に積層した具体例について説明
する。

【００３９】図７は、図１における周辺領域１７に重な
る部分に、カラーフィルタ積層部分１７ｂを形成した場
合のカラーフィルタ積層部分１７ｂを示す部分断面図で
ある。カラーフィルタ積層部分１７ｂは、第１層を青カ
ラーフィルタ９、第２層を緑カラーフィルタ８と赤カラ
ーフィルタ７との２色で形成し、緑カラーフィルタ８と
赤カラーフィルタ７は、同一平面上に並べて形成する。
この時、第１層と第２層の構成を入れ替えても良い。ま
た、第１層、第２層の両方ともに２色のカラーフィター
で構成し、同色のカラフィルターが重ならないように積
層配置することもできる。更に、３色のカラーフィルタ
７、８、９、を自由に入れ替えても良い。但し、青カラ
ーフィルタが最も人間に対する視感度が低く、暗く見え
る。そのため、２層のうち、１層は青カラーフィルタ９
で構成する方が好ましい。この場合、周辺領域１７に何
も設けない従来例に比べ、カラーフィルタの積層部分１
７ｂにより配線部領域の光抜けを大幅に低下することが
でき、中間調表示状態においても明るく認識することが
できる反射型カラー液晶表示装置が提供できる。

【００４０】また、本実施の形態では、ＳＴＮ液晶素子
として２２５゜ツイストでＲｓ＝０．８４μｍのＳＴＮ
液晶素子２３を用いたが、１８０〜２７０゜ツイスト
で、Ｒｓ＝０．７〜１．０の液晶表示装置でも、偏光板
１１と位相差板１２と反射型偏光板１４の配置角度を最
適化することで、同様な反射型カラー表示装置が提供で
きる。

【００４１】また、本実施の形態では、位相差板１２
に、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を持つ、Ｚタイプの位相差
板を用いたが、ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚの関係を持つ、通常の
１軸延伸タイプの位相差板を用いても、多少視角特性が
低下するが、同様な反射型カラー表示装置が提供でき
る。

【００４２】また、本実施の形態では、カラーフィルタ
として、赤緑青の３色を用いたが、シアン、イエロー、
マゼンタの３色のカラーフィルタを用いても、周辺領域
１７の光抜けを大幅に低下することができ、中間調表示
状態においても明るく認識することができる反射型カラ
ー液晶表示装置が提供できる。

【００４３】本実施の形態では、透過率４６％の偏光板
１１を用いたが、良好な明るさを得るためには、透過率
４５％以上で、偏光度９５％以上の偏光板が好ましい。
もちろん、透過率４５％未満の偏光板でも、表示は多少
暗くはなるが、使用可能である。

【００４４】（第２の実施の形態）次に本発明の第２の
実施の形態の反射型カラー液晶表示装置の構成について
説明する。第２の実施の形態の反射型カラー液晶表示装
置は、位相差板の替わりにねじれ位相差板を備える点
と、ＳＴＮ液晶素子のツイスト角が異なる点以外は、第
１の実施の形態の構成と同様である。

【００４５】本発明の第２の実施形態における反射型カ
ラー液晶表示装置の構成を、図面を用いて説明する。図
８は、本発明の第２の実施形態における液晶表示装置の
構成要素を説明するための断面図で、図９は、構成要素
の配置関係示す平面図である。以下、図８と図９を用い
て、本発明の反射型カラー液晶表示装置の構成を説明す
る。なお、画面の表示領域を示す平面図は、第１の実施
の形態において使用した図４を用いて説明する。

【００４６】第２の実施形態における液晶表示装置に
は、図８に示すように、ＩＴＯからなる第１の電極３が
形成されている厚さ０．５ｍｍのガラス板からなる第１
の基板１と、顔料分散法で設けた厚さ０．４μｍの赤カ
ラーフィルタ７、緑カラーフィルタ８、青カラーフィル
タ９から構成されるカラーフィルターとカラーフィルタ
ー積層部分１７ａとアクリル系材料からなる厚さ２μｍ
の保護膜１０とＩＴＯからなる第２の電極４が形成され
ている厚さ０．５ｍｍのガラス板からなる第２の基板２
と、第１の基板１と第２の基板２を張り合わせるシール
材５と、第１の基板１と第２の基板２に狭持されている
左回り２４０゜ツイスト配向しているネマチック液晶６
とからＳＴＮ液晶素子２１が形成されている。第２の実
施形態のＳＴＮ液晶素子２１は、第１の実施形態とツイ
スト角が異なるだけで、その他の各構成要素は、第１の
実施形態と同様であるため説明を省略する。

【００４７】ＳＴＮ液晶素子２１の第１の基板１の外側
には拡散層１３を、拡散層１３の外側には反射型偏光板
１４を、反射型偏光板１４の外側には光吸収層１５を配
置する。第２の基板２の外側には、ねじれ位相差板２２
と、ねじれ位相差板２２の外側には透過率４６％の偏光
板１１を配置することで、反射型カラー液晶表示装置を
構成する。

【００４８】第２の実施形態の液晶表示装置において
は、偏光板１１、拡散層１３、反射型偏光板１４、光吸
収層１５の構成は、第１の実施形態と同様であるため説
明を省略し、以下、ねじれ位相差板２２について説明す
る。

【００４９】ねじれ位相差板２２は、ねじれを持つ液晶
性高分子ポリマーを、トリアセチルセルロース（ＴＡ
Ｃ）フィルムやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）
フィルムに配向処理してから塗布し、１５０゜Ｃ程度の
高温で、液晶状態にして、ツイスト角を調整後、室温ま
で急冷して、そのねじれ状態を固定化したフィルムであ
る。本実施の形態では、ツイスト角Ｔｃ＝−２２０゜
で、ΔｎｄであるＲｃ＝０．６１μｍの右回りのねじれ
位相差板２２を用いる。

【００５０】次に、各構成部材の配置関係を図９を用い
て説明する。第１の電極３と第２の電極４の表面には配
向膜（図示せず）が形成され、図９（ａ）に示すよう
に、第１の基板１は、水平軸に対して、右上がり３０方
向にラビング処理することで、下液晶分子配向方向６ａ
は＋３０゜となり、第２の基板２は右下がり３０゜方向
にラビング処理することで上液晶分子配向方向６ｂは−
３０゜となる。粘度２０ｃｐのネマチック液晶には、カ
イラル材と呼ぶ旋回性物質を添加し、ねじれピッチＰを
１１μｍに調整し、左回り２４０゜ツイストのＳＴＮ液
晶素子２１を形成する。

【００５１】使用するネマチック液晶６の複屈折の差Δ
ｎは０．１５で、第１の基板１と第２の基板２の隙間で
あるセルギャップｄは５．６μｍとする。したがってネ
マチック液晶６の複屈折の差Δｎとセルギャップｄとの
積で表すＳＴＮ液晶素子２１のΔｎｄ値であるＲｓ＝．
８４μｍである。ねじれ位相差板の位相差値Ｒｃ＝０．
６１μｍであるので、ΔＲ＝Ｒｓ−Ｒｆ＝０．２３μｍ
である。ΔＲが大きくなると、白表示が黄色くなり、逆
にΔＲが小さいと、暗い画面になってしまう。したがっ
て、ΔＲ＝０．１５〜０．３０μｍが好ましい。

【００５２】反射型偏光板１４の透過軸１４ａは、水平
軸を基準として−５゜に配置し、偏光板の透過軸１１ａ
は、図１０（ｂ）に示すように、水平軸を基準にして、
−４５゜に配置し、ねじれ位相差板２２の下分子配向方
向２２ａは、水平軸を基準にして＋５５゜に配置し、上
分子配向方向２２ｂは、−８５゜に配置し、右回りＴｃ
＝２２０゜ツイストになり、ツイスト角の絶対値の差Δ
Ｔ＝Ｔｓ−Ｔｃ＝２０゜になっている。

【００５３】ＳＴＮ液晶素子２１は、ねじれ位相差板２
２とツイスト角の絶対値が等しい場合、つまりΔＴ＝０
で、最も補正がうまくゆき、オフ時は良好な白が得られ
るが、オン時に良好な黒が出ず、コントラストは低下
し、反射型カラー表示装置用には適さない。シャッター
性能が良好な黒を出すためには、ΔＴ＝１０゜〜３０゜
が良く、特に、本実施の形態の反射型カラー表示装置に
用いたΔＴ＝２０゜の場合が、オフ時の白の透過率が高
く、かつ、オン時の黒のシャッター性能も良く、さら
に、視野角特性も良好である。

【００５４】以上のように構成されている本発明の反射
型カラー液晶表示装置において、電圧無印加の状態で
は、白表示となるノーマリ白モードとなり、画素間から
も光が入射し、明るい表示が得られる。第１の電極３と
第２の電極４の間に電圧を印加すると、ネマチック液晶
６の分子が立ち上がり、黒表示となる。色ごとのオンと
オフを組み合わせることで、フルカラー表示が可能とな
る。

【００５５】ここで、第２の実施形態においても、第１
の実施の形態と同様、カラーフィルタの製造工程におい
て、図４に示される、駆動表示領域１６の外側の周辺領
域１７に、赤・青・緑のカラーフィルタ積層部分１７ａ
を形成する。この場合、第１の実施の形態と同様に、赤
・青・緑のカラーフィルタ積層部分１７ａは、透過率が
大幅に低下しているため、駆動表示領域１６で中間調表
示を行った場合でも、周辺領域１７の明るさは、駆動表
示領域１６より暗くなるため、駆動表示領域１６の視認
上の明るさを損なうことはない。

【００５６】以上のように、第２の実施の形態では、偏
光板１１と、ねじれ位相差板２２と、ＳＴＮ液晶素子２
１と、反射型偏光板１４で構成した明るさとシャッター
性能を最適化した反射型カラー液晶表示装置において、
カラーフィルタの形成時に、有効表示領域に、駆動表示
領域の外側の、周辺領域に赤・緑・青３色とも残して積
層させて形成することにより、新たに工程を追加するこ
となく、この周辺領域の光抜けを大幅に低下し、中間調
表示状態においても明るく認識することができる反射型
カラー液晶表示装置が提供できる。

【００５７】（第２の実施の形態の変形例）本実施の形
態では、ＳＴＮ液晶素子としてＴｓ＝２４０゜ツイスト
でＲｓ＝０．８４μｍのＳＴＮ液晶素子２１を用いた
が、１８０〜２７０゜ツイストで、Ｒｓ＝０．７〜１．
０の液晶表示装置でも、偏光板１１とねじれ位相差板２
２と反射型偏光板１４の配置角度を最適化することで、
同様な反射型カラー表示装置が得られる。

【００５８】第２の実施の形態では、周辺領域に赤・緑
・青３色のカラーフィルタを積層させたカラーフィルタ
積層部分１７ａを用いたが、第１の実施の形態と同様に
２色のカラーフィルタを２層に積層しても、光抜け防止
の効果を得ることができる。

【００５９】本実施の形態では、カラーフィルタとし
て、赤緑青の３色を用いたが、シアン、イエロー、マゼ
ンタの３色のカラーフィルタを用いても、周辺領域１７
の光抜けを大幅に低下することができ、中間調表示状態
においても明るく認識することができる反射型カラー液
晶表示装置が提供できる。

【００６０】本実施の形態では、透過率４６％の偏光板
１１を用いたが、良好な明るさを得るためには、透過率
４５％以上で、偏光度９５％以上の偏光板が好ましい。
もちろん、透過率４５％未満の偏光板でも、表示は多少
暗くはなるが、使用可能である。

【００６１】本実施の形態では、ねじれ位相差板２２と
して、室温ではねじれ状態が固定化している液晶性ポリ
マーフィルムを用いたが、液晶分子の１部を鎖状のポリ
マー分子に結合しただけの、温度によりＲｃが変化する
温度補償型ねじれ位相差板を用いると、高温での明るさ
やコントラストが改善し、より良好な反射型カラー液晶
表示装置が得られる。

【００６２】（第３の実施の形態）次に本発明の第３の
実施の形態の反射型カラー液晶表示装置の構成について
説明する。本発明の第３の反射型カラー液晶表示装置
は、有効表示領域において、駆動表示領域に重なる部分
にのみ、反射型偏光板を設けるものである。

【００６３】本発明の第３の実施形態における反射型カ
ラー液晶表示装置の構成を、図面を用いて説明する。図
１０は本発明の第３の実施形態における液晶表示装置の
構成要素を説明するための断面図で、図１１は構成要素
の配置関係示す平面図である。なお、画面の表示領域に
ついては、図４に示す。

【００６４】本発明の第３の実施形態における反射型カ
ラー液晶表示装置には、図１０に示すように、酸化イン
ジュウムスズ（以後ＩＴＯと記載）からなる第１の電極
３が形成されている厚さ０．５ｍｍのガラス板からなる
第１の基板１と、顔料分散法で設けた厚さ０．４μｍの
赤カラーフィルタ７、緑カラーフィルタ８、青カラーフ
ィルタ９とアクリル系材料からなる厚さ２μｍの保護膜
１０とＩＴＯからなる第２の電極４が形成されている厚
さ０．５ｍｍのガラス板からなる第２の基板２と、第１
の基板１と第２の基板２を張り合わせるシール材５と、
第１の基板１と第２の基板２に狭持されている２２５゜
ツイスト配向しているネマチック液晶６とからＳＴＮ液
晶素子２０が形成されている。

【００６５】ＳＴＮ液晶素子２０の第１の基板１の外側
には拡散層１３を、拡散層１３の外側には反射型偏光板
１９を、反射型偏光板１９の外側には光吸収層１５を配
置する。第２の基板２の外側には位相差値Ｒ＝０．５５
μｍの位相差板１２と、位相差板１２の外側には透過率
４６％の偏光板１１を配置することで、反射型カラー液
晶表示装置を構成する。この時、反射型偏光板１９は、
図１０、及び図４に示す駆動表示領域と同一の大きさで
且つ駆動表示領域の全域に重なるように配置する。

【００６６】位相差板１２は、ポリカーボネートを延伸
した厚さ約７０μｍのフィルムで、延伸方向の屈折率を
ｎｘ、直角方向の屈折率をｎｙ、厚さ方向の屈折率をｎ
ｚと定義すると、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙとなっている、いわ
ゆるＺタイプの位相差板で、アクリル系の粘着剤で偏光
板１１と１体化している。このＺタイプの位相差板は視
角を傾けたときのリタデーション変化が少なく、その結
果、液晶表示装置の視角特性も改善する。

【００６７】次に、各構成部材の具体的な配置関係を図
１１を用いて説明する。第１の電極３と第２の電極４の
表面には配向膜（図示せず）が形成され、図１１（ａ）
に示すように、第１の基板１は、水平軸に対して、右上
がり２２．５゜方向にラビング処理することで、下液晶
分子配向方向６ａは＋２２．５゜となる。第２の基板２
は、右下がり２２．５゜方向にラビング処理することで
上液晶分子配向方向６ｂは−２２．５゜となる。粘度２
０ｃｐのネマチック液晶には、カイラル材と呼ぶ旋回性
物質を添加し、ねじれピッチＰを１１μｍに調整し、左
回り２２５゜ツイストのＳＴＮ液晶素子２０を形成す
る。

【００６８】使用するネマチック液晶６の複屈折の差Δ
ｎは０．１５で、第１の基板１と第２の基板２のすきま
であるセルギャップｄは５．６μｍとする。したがって
ネマチック液晶６の複屈折の差Δｎとセルギャップｄと
の積で表すＳＴＮ液晶素子２０のΔｎｄ値であるＲｓ＝
０．８４μｍである。

【００６９】反射型偏光板１９の透過軸１９ａは、水平
軸を基準として＋７０゜に配置し、偏光板の透過軸１１
ａは、図１１（ｂ）に示すように、水平軸を基準にし
て、−７０゜に配置し、位相差板１２の延伸軸１２ａ
は、水平軸を基準にして＋６０゜に配置してある。

【００７０】以上のように構成されている本発明の反射
型カラー液晶表示装置において、電圧無印加の状態で
は、白表示となるノーマリ白モードとなり、画素間から
も光が入射し、明るい表示が得られる。第１の電極３と
第２の電極４の間に電圧を印加すると、ネマチック液晶
６の分子が立ち上がり、黒表示となる。色ごとのオンと
オフを組み合わせることで、フルカラー表示が可能とな
る。

【００７１】ここで、本発明の第２の実施形態は、図１
０に示す駆動表示領域１６と重なった部分のみ反射型偏
光板１９を設けている。この場合、周辺領域１７を透過
した光は、反射型偏光板１９が無いため、直接光吸収層
１５に到達し、吸収される。従ってこの部分の表示は、
黒表示となるため、駆動表示領域１６に、中間以下の暗
い画像を表示しても、周辺領域１７の高明度による、視
覚上の相対的な明るさ低下を防ぐことができる。

【００７２】駆動表示領域１６に重なる部分にのみ反射
型偏光板１９を設ける作業は、これを液晶表示素子２０
の形状に合わせて所望の形状に切断するときに、同時に
行えば良く、基板上にブラックマトリクス等を形成する
場合に比べ、新たに追加される工程が無い。従って本発
明の第３の実施の形態は、従来の反射型カラー液晶表示
装置と比較し、新らしく工程を追加することなく、配線
部領域の光抜けを大幅に低下し、中間調表示状態におい
ても明るく認識することができる反射型カラー液晶表示
装置が提供できる。

【００７３】（第３の実施の形態の変形例）本実施の形
態では、ＳＴＮ液晶素子として２２５゜ツイストでＲｓ
＝０．８４μｍのＳＴＮ液晶素子２０を用いたが、１８
０〜２７０゜ツイストで、Ｒｓ＝０．７〜１．０の液晶
表示装置でも、偏光板１１と位相差板１２と反射型偏光
板１９の配置角度を最適化することで、同様な反射型カ
ラー表示装置が提供できる。

【００７４】また、本実施の形態では、位相差板１２
に、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を持つ、Ｚタイプの位相差
板を用いたが、ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚの関係を持つ、通常の
１軸延伸タイプの位相差板を用いても、多少視角特性が
低下するが、同様な反射型カラー表示装置が提供でき
る。

【００７５】また、本実施の形態では、延伸タイプの位
相差板を用いたが、第２の実施の形態と同様に、代わり
にねじれ位相差板を用いても、同様な反射型カラー表示
装置が提供できる。

【００７６】また、本実施の形態では、カラーフィルタ
７として、赤緑青の３色を用いたが、シアン、イエロ
ー、マゼンタの３色のカラーフィルタを用いても、同様
な反射型カラー表示装置が提供できる。

【００７７】本実施の形態では、透過率４６％の偏光板
１１を用いたが、良好な明るさを得るためには、透過率
４５％以上で、偏光度９５％以上の偏光板が好ましい。
もちろん、透過率４５％未満の偏光板でも、表示は多少
暗くはなるが、使用可能である。

【００７８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、カラーフィルタ形成時に、駆動表示領域に続
く、画面として有効な領域である、周辺領域にＲ・Ｇ・
Ｂ各色カラーフィルタを残してパターニングし、このエ
リアにＲ・Ｇ・Ｂ各色カラーフィルタを積層してカラー
フィルタが積層部分を形成することにより、周辺領域は
ほぼ全波長領域で光が吸収され、カラーフィルタが積層
形成されていない場合に比べ、大幅に透過率が低下する
ため、駆動表示領域に中間以下の暗い画像を表示して
も、周辺領域の高明度による駆動表示領域の視覚上の明
るさ低下を生じず、明るくコントラストに優れた反射型
カラー液晶表示装置を提供できる。

【００７９】また、本発明によれば、反射型偏光板を駆
動表示領域１６と重なった部分にのみ設けるめ、周辺領
域を透過した光は、反射型偏光板に達することなく直接
吸収層に到達し、そのまま吸収される。従ってこの部分
は黒表示となるため、駆動表示領域に中間以下の暗い画
像を表示しても、周辺領域の高明度による視覚上の明る
さ低下を生じず、明るくコントラストに優れた反射型カ
ラー液晶表示装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態における反射型カラー
液晶表示装置の構成を示す断面図である。

【図２】本発明の第１の実施形態における反射型カラー
液晶表示装置の配置関係を示す平面図である。

【図３】従来の反射型カラー液晶表示装置の配置関係を
示す平面図である。

【図４】従来の反射型カラー液晶表示装置の画像の表示
領域を示す平面図である。

【図５】本発明の第１の実施形態における反射型カラー
液晶表示装置に用いるカラーフィルタの製造法および構
成を示す平面図である。

【図６】本発明の第１の実施形態における反射型カラー
液晶表示装置に用いるカラーフィルタの分光特性を示す
図である。

【図７】本発明の第１の実施形態の変形例における反射
型カラー液晶表示装置に用いるカラーフィルタの構成を
示す断面図である。

【図８】本発明の第２の実施形態における反射型カラー
液晶表示装置の構成を示す断面図である。

【図９】本発明の第２の実施形態における反射型カラー
液晶表示装置の配置関係を示す平面図である。

【図１０】本発明の第３の実施形態における反射型カラ
ー液晶表示装置の構成を示す断面図である。

【図１１】本発明の第３の実施形態における反射型カラ
ー液晶表示装置の配置関係を示す平面図である。

【符号の説明】

１、１ａ第１の基板２、２ａ第２の基板３第１の電極４第２の電極５シール材６ネマチック液晶６ａ下液晶分子配向方向６ｂ上液晶分子配向方向７赤カラーフィルタ８緑カラーフィルタ９青カラーフィルタ１０保護膜１１偏光板１１ａ偏光板の透過軸１２位相差板（Ｚタイプ）１２ａ位相差板の延伸軸１３拡散層１４反射型偏光板１４ａ反射型偏光板の透過軸１５光吸収層１６駆動表示領域１７周辺領域１７ａカラーフィルタ積層部分１７ｂカラーフィルタ積層部分１８フォトマスク１９反射型偏光板１９ａ反射型偏光板の透過軸２０ＳＴＮ液晶素子（２２５゜ツイスト）２０ａ下液晶分子配向方向２０ｂ上液晶分子配向方向２１ＳＴＮ液晶素子（２４０゜ツイスト）２１ａ下液晶分子配向方向２１ｂ上液晶分子配向方向２２ねじれ位相差板２２ａねじれ位相差板の下液晶分子配向方向２２ｂねじれ位相差板の上液晶分子配向方向２３ＳＴＮ液晶素子（２２５゜ツイスト）３１青カラーフィルタの分光特性曲線３２緑カラーフィルタの分光特性曲線３３赤カラーフィルタの分光特性曲線３４青・緑・赤カラーフィルタの積層部分の分光特性
曲線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の電極を有する第１の基板と第２の
電極を有する第２の基板が前記基板のうちどちらか１方
の基板に赤色、緑色、青色の３色のカラーフィルタを有
し前記第１の基板と第２の基板との間に１８０〜２７０
゜ツイスト配向しているネマチック液晶を狭持してなる
ＳＴＮ液晶素子と、前記第２の基板の外側に設ける偏光
板と、該偏光板と第２の基板との間に設ける位相差板
と、前記第１の基板の外側に設ける拡散層と、該拡散層
の外側に設ける反射型偏光板と、該反射型偏光板の外側
に設ける光吸収層とを具備する反射型カラー液晶表示装
置であって、前記ＳＴＮ液晶素子の周辺領域にカラーフ
ィルター積層部分を設けることを特徴とする反射型カラ
ー液晶表示装置。
【請求項２】第１の電極を有する第１の基板と第２の
電極を有する第２の基板が前記基板のうちどちらか１方
の基板に赤色、緑色、青色の３色のカラーフィルタを有
し前記第１の基板と第２の基板との間に１８０〜２７０
゜ツイスト配向しているネマチック液晶を狭持してなる
ＳＴＮ液晶素子と、前記第２の基板の外側に設ける偏光
板と、該偏光板と第２の基板との間に設けるねじれ位相
差板と、前記第１の基板の外側に設ける拡散層と、該拡
散層の外側に設ける反射型偏光板と、該反射型偏光板の
外側に設ける光吸収層とを具備する反射型カラー液晶表
示装置であって、前記ＳＴＮ液晶素子の周辺領域にカラ
ーフィルター積層部分を設けることを特徴とする反射型
カラー液晶表示装置。
【請求項３】第１の電極を有する第１の基板と第２の
電極を有する第２の基板が前記基板のうちどちらか１方
の基板に赤色、緑色、青色の３色のカラーフィルタを有
し前記第１の基板と第２の基板との間に１８０〜２７０
゜ツイスト配向しているネマチック液晶を狭持してなる
ＳＴＮ液晶素子と、前記第２の基板の外側に設ける偏光
板と、該偏光板と第２の基板との間に設ける位相差板
と、前記第１の基板の外側に設ける拡散層と、該拡散層
の外側に設ける反射型偏光板と、該反射型偏光板の外側
に設ける光吸収層とを具備する反射型カラー液晶表示装
置であって、前記反射型偏光板が前記ＳＴＮ液晶素子の
駆動表示領域と同一の大きさで且つ前記駆動表示領域の
全域と重なるように形成されていることを特徴とする反
射型カラー液晶表示装置。
【請求項４】第１の電極を有する第１の基板と第２の
電極を有する第２の基板が前記基板のうちどちらか１方
の基板に赤色、緑色、青色の３色のカラーフィルタを有
し前記第１の基板と第２の基板との間に１８０〜２７０
゜ツイスト配向しているネマチック液晶を狭持してなる
ＳＴＮ液晶素子と、前記第２の基板の外側に設ける偏光
板と、該偏光板と第２の基板との間に設けるねじれ位相
差板と、前記第１の基板の外側に設ける拡散層と、該拡
散層の外側に設ける反射型偏光板と、該反射型偏光板の
外側に設ける光吸収層とを具備する反射型カラー液晶表
示装置であって、前記反射型偏光板が前記ＳＴＮ液晶素
子の駆動表示領域と同一の大きさで且つ前記駆動表示領
域の全域と重なるように形成されていることを特徴とす
る反射型カラー液晶表示装置。