JP2000241815A - 反射型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 偏光板を１枚しか設けない単偏光板型液晶表
示装置において、すべての波長にわたり低い反射率の黒
を得ることで、高コントラストで、明るい反射型液晶表
示装置を提供することである。 【解決手段】 偏光板１１と、位相差板１２と、反射層
７を内在した２００゜〜２６０゜ツイストのＳＴＮ液晶
素子２０を有し、ＳＴＮ液晶素子２０のΔｎｄ値が０．
７〜０．８μｍであり、かつ位相差板の位相差値Ｒが
０．３５〜０．４０μｍであり、かつ、位相差板の遅相
軸と偏光板の吸収軸との公差角αが３０゜〜４５゜であ
ることを特徴とする反射型液晶表示装置を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置の構成
に関し、とくにバックライトを用いずに明るい白黒表示
やカラー表示を実現する反射型液晶表示装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、反射型液晶表示装置は、１対の偏
光板と、一方の偏光板の外側に配置した反射板の間に、
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）液晶素子を設けた
反射型液晶表示装置が主に用いられている。しかし、こ
の方式では明るさが低く、さらに、反射板がガラス基板
の外側にあるので、表示に影が生じるという問題があ
る。

【０００３】上記の対策として、偏光板１枚で表示が可
能な単偏光板型液晶表示装置が提案されている。偏光板
が１枚であるのことから、従来の偏光板が２枚用いる反
射型液晶表示装置より、明るさを改善することができ
る。

【０００４】また、単偏光板型液晶表示装置では、反射
板を液晶表示素子内部に形成することで、表示の影の問
題も解決することが可能である。

【０００５】この単偏光板型液晶表示装置は、１枚の偏
光板と、１枚の位相差板と、反射層を内在した液晶素子
とから構成され、たとえば特開平４−９７１２１号公報
に開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来技術
には、良好な黒表示が実現できず、コントラストが低い
という問題がある。良好な黒表示を得るためには、可視
光領域のすべての波長において低い反射率を実現する必
要がある。

【０００７】前述した従来技術の実施例では、電圧無印
加状態であるオフ時に白表示で、電圧を印加したオン時
に黒表示となるノーマリ白モードについて説明がなされ
ており、このノーマリ白モードでは、良好な黒表示を得
ることが難しく、その結果、コントラストが低い表示し
か得られない。

【０００８】そこで、良好な黒表示を得るために、電圧
無印加状態のオフ時に黒表示で、電圧を印加したオン時
に白表示となるノーマリ黒モードの反射型液晶表示装置
が開発され、たとえば特開平７−８４２５２号公報に開
示されている。

【０００９】しかし、この従来技術の液晶表示装置で
は、液晶素子の複屈折量を示すΔｎｄ値や、位相差板の
配置角や位相差値や、偏光板の配置角度の最適化が不充
分であり、そのために、可視光領域のすべての波長にお
いて低い反射率を実現することはできず、コントラスト
は不充分である。

【００１０】（発明の目的）本発明の目的は、前述の従
来技術の課題を解決し、すべての波長にわたり低い反射
率の黒を得ることで、高コントラストで、かつ、明るい
反射型液晶表示装置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の反射型液晶表示装置は、反射層と第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
と前記１対の基板の間にツイスト角が２００゜〜２６０
゜に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位
相差板と、前記位相差板の外側に設ける偏光板とを備
え、前記ＳＴＮ液晶素子の複屈折量を示すΔｎｄ値が
０．７〜０．８μｍであり、かつ、前記位相差板の複屈
折量を示す位相差値Ｒが０．３５〜０．４０μｍであ
り、かつ、前記位相差板の遅相軸と前記偏光板の吸収軸
との公差角αが３０゜〜４５゜であることを特徴とす
る。

【００１２】またさらに、本発明による反射型液晶表示
装置は、反射電極を有する第１の基板と透明電極を有す
る第２の基板と前記１対の基板の間にツイスト角が２０
０゜〜２６０゜に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、第２の基板の外側に
設ける位相差板と、前記位相差板の外側に設ける偏光板
を有し、前記ＳＴＮ液晶素子の複屈折量を示すΔｎｄ値
が０．７〜０．８μｍであり、かつ、前記位相差板の複
屈折量を示す位相差値Ｒが０．３５〜０．４０μｍであ
り、かつ、前記位相差板の遅相軸と前記偏光板の吸収軸
との公差角αが３０゜〜４５゜であることを特徴とす
る。

【００１３】また、本発明による反射型液晶表示装置
は、反射層と第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の基板と前記基板のうちどちらか１方の
基板に設けるカラーフィルタと前記１対の基板の間にツ
イスト角が２００゜〜２６０゜に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位相差板と、前記位相差板の
外側に設ける偏光板とからなり、前記ＳＴＮ液晶素子の
複屈折量を示すΔｎｄ値が０．７〜０．８μｍであり、
かつ前記位相差板の複屈折量を示す位相差値Ｒが０．３
５〜０．４０μｍであり、かつ前記位相差板の遅相軸と
前記偏光板の吸収軸との公差角αが３０゜〜４５゜であ
ることを特徴とする。

【００１４】また、本発明による反射型液晶表示装置
は、反射電極を有する第１の基板と透明電極を有する第
２の基板と前記基板のうちどちらか１方の基板に設ける
カラーフィルタと前記１対の基板の間にツイスト角が２
００゜〜２６０゜に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
外側に設ける位相差板と、前記位相差板の外側に設ける
偏光板とからなり、前記ＳＴＮ液晶素子の複屈折量を示
すΔｎｄ値が０．７〜０．８μｍであり、かつ、前記位
相差板の複屈折量を示す位相差値Ｒが０．３５〜０．４
０μｍであり、かつ、前記位相差板の遅相軸と前記偏光
板の吸収軸との公差角αが３０゜〜４５゜であることを
特徴とする。

【００１５】（作用）本発明の反射型液晶表示装置の基
本構成は、従来の単偏光板型液晶表示装置の基本構成と
同一であるが、液晶素子のΔｎｄ値、位相差板の位相差
値、位相差板の配置角、および偏光板の配置角を、高コ
ントラストが得られるノーマリ黒モードについて、光学
シミュレーションと実測データを用いて、最適化を行っ
た。

【００１６】その結果、電圧無印加状態で、偏光板から
入射した直線偏光は、位相差板と液晶素子を透過した状
態で、すべての波長で円偏光となる。反射層で反射し、
再度、液晶素子と位相差板を透過すると、偏光方向が９
０゜回転した直線偏光となり、偏光板に吸収され、完全
な黒を得ることができる。

【００１７】つまり、偏光板と位相差板と反射層を内在
した液晶素子により、電圧無印加時の黒が良好で、か
つ、偏光板が１枚で構成してあるので明るい白表示がで
き、また、反射層が内在しているので表示の影も生じな
い、高コントラストの単偏光板型液晶表示装置を提供で
きる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下図面を用いて本発明を実施す
るための最良な形態における反射型液晶表示装置の構成
を説明する。

【００１９】（第１の実施形態の液晶表示装置の構成：
図１、図２）はじめに、本発明の第１の実施形態におけ
る反射型液晶表示装置の構成を、図面を用いて説明す
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あり、図２は構
成要素の配置関係示す平面図である。以下、図１と図２
を交互に用いて、本発明の反射型液晶表示装置の構成を
説明する。

【００２０】本発明の反射型液晶表示装置は、図１に示
すように、液晶素子２０と、液晶素子２０の外側に設け
た位相差板１２と、位相差板１２の外側に設けた偏光板
１１により構成する。偏光板１１と位相差板１２は、ア
クリル系粘着剤で一体化してあり、液晶素子２０とも、
アクリル系粘着剤で貼り付けてある。

【００２１】液晶素子２０は、アルミニウムからなる厚
さ０．２μｍの反射層７とアクリル系材料からなる厚さ
２μｍの保護膜８と透明電極材料である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、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とから形成している。

【００２２】ＩＴＯからなる第１の電極３と第２の電極
４の透過率は、明るさの点で重要である。ＩＴＯのシー
ト抵抗値が低いほど、膜厚が厚くなり、透過率が低くな
る。本実施の形態では、第２の電極４に、データ信号を
印加したので、クロストークの影響が少なく、シート抵
抗値１００オームで厚さ０．０５μｍのＩＴＯを用い、
平均透過率は、約９２％である。

【００２３】第１の電極３には、走査信号を印加してい
るので、クロストークを低下するためにシート抵抗値１
０オームで厚さ０．３μｍのＩＴＯを用い、平均透過率
は、約８９％と低いが、本実施の形態のように、少なく
とも１方の基板に、透過率が９０％以上の透明電極を用
いることで、明るさを改善できる。

【００２４】偏光板１１は、なるべく明るく、かつ、偏
光度が高いことが好ましく、本実施の形態では、透過率
４５％で偏光度９９．９％の材料を使用した。偏光板１
１の表面に、屈折率の異なる無機薄膜を、真空蒸着法や
スパッタリング法で数層コートした反射率が０．５％程
度の無反射層を設けることで、偏光板１１の表面反射が
低下することで透過率が改善し、明るくなり、また、黒
レベルが低下することでコントラストも改善し、さらに
好ましい。

【００２５】しかし、無機薄膜は高価であるので、最近
は、１層〜２層の有機材料をコートした塗布タイプの無
反射膜が開発されており、反射率は１％前後と多少高い
が、低価格であり、これらの無反射膜でも、無反射層と
して使用可能である。

【００２６】位相差板１２は、ポリカーボネート（Ｐ
Ｃ）を延伸した厚さ約７０μｍの透明フィルムで、波長
０．５５μｍの位相差値Ｒ＝０．３９μｍである。位相
差板１２の屈折率は、遅相軸方向をｎｘ、直交する方向
をｎｙ、厚さ方向をｎｚと定義した場合、ｎｘ＞ｎｚ＞
ｎｙの関係となっている、いわゆるＺタイプの位相差板
を用いる。

【００２７】このＺタイプの位相差板を用いることで、
視野角特性を改善でき好ましいが、もちろん、ｎｘ＞ｎ
ｙ＝ｎｚの関係である通常の位相差板も使用可能であ
る。

【００２８】つぎに、各構成部材の配置関係を図２を用
いて説明する。水平軸を基準にし、反時計回りを正の回
転方向と定義する。図１において、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、左回りで２４０゜ツイ
ストのＳＴＮモードの液晶素子２０を形成する。

【００２９】使用するネマチック液晶６の複屈折の差Δ
ｎは０．１３１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５．８μｍ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
との積で表す液晶素子２０の複屈折量を示すΔｎｄ値は
０．７６μｍとなる。

【００３０】偏光板１１の吸収軸１１ａは、水平軸を基
準にして、＋３０゜に配置する。位相差板１２の遅相軸
１２ａは水平軸を基準にして＋６５゜に配置しており、
偏光板１１の吸収軸１１ａと位相差板１２の遅相軸１２
ａとの公差角αは３５゜になっている。

【００３１】（第１の実施の形態の効果：図１、図７、
図８、図９、図１０）つぎに本実施の形態の液晶表示装
置の効果について、図面を用いて説明する。

【００３２】まず、偏光板１１の吸収軸１１ａと位相差
板１２の遅相軸１２ａとの公差角αの効果について説明
する。図７は、偏光板１１の遅相軸１１ａと位相差板１
２の遅相軸１２ａとのなす交差角αと液晶表示装置のコ
ントラストの関係を示すグラフで、曲線３１がコントラ
ストを示してしる。交差角αが３５゜〜４０゜でもっと
も高いコントラストが得られ、交差角αが３０゜以下や
４５゜以上では、良好なコントラストは得られない。

【００３３】交差角αを３５゜に固定して、偏光板１１
と位相差板１２を同時に回転して実験したところ、本実
施の形態での配置角に対して±１０の範囲で良好なコン
トラストが得られ、配置角度の絶対値より、交差角αの
方が重要であることを見いだした。

【００３４】つぎに、液晶素子２０の複屈折量であるΔ
ｎｄ値の効果について説明する。図８は液晶素子２０の
Δｎｄ値とコントラストおよび電圧無印加時の黒表示の
反射率との関係を説明するグラフで、曲線３２がコント
ラストを示し、曲線３３が黒の反射率を示す。

【００３５】液晶素子２０のΔｎｄ値が大きくなると、
コントラストは高くなり、Δｎｄが０．７８μｍ以上で
は飽和する。しかし、電圧無印加時のオフ状態の黒の反
射率は、Δｎｄ値が０．７５μｍ付近で最小となる。そ
のため、液晶素子２０のΔｎｄ値としては、０．７０μ
ｍから０．８０μｍで良好な表示が得られ、とくに０．
７５〜０．７８μｍが好ましい。

【００３６】つぎに、位相差板１２の位相差値Ｒの効果
について説明する。図９は位相差板１２の位相差値Ｒと
コントラストの関係を示すグラフで、曲線３４はコント
ラストを示している。位相差値Ｒが、０．３８〜０．３
９μｍで高いコントラストが得られ、０．３５μｍ以下
や０．４０μｍ以上では、コントラストが低下し、良好
な表示を得ることができない。

【００３７】このように、位相差板１２と偏光板１１の
公差角α、位相差板１２の位相差値Ｒ、液晶素子２０の
Δｎｄ値を綿密に最適化することで、オフ状態で完全な
黒表示を得ることができる。

【００３８】図１０に、本実施の形態に用いた単偏光板
型液晶表示装置の反射特性を示す。曲線３５は、本実施
の形態の単偏光板型液晶表示装置の電圧無印加時の黒表
示状態で、曲線３６はオン電圧を印加時の白表示状態を
示す。比較のために、特開平７−８４２５２号公報の実
施例１に記載されていたノーマリ黒モードの単偏光板型
液晶表示装置を試作して評価し、曲線３７は比較例の黒
表示特性で、曲線３８は比較例の白表示特性を示す。比
較例は、２４０゜ツイストでΔｎｄ値が０．６５μｍの
液晶素子で、位相差板の位相差値Ｒは０．３５μｍであ
る。

【００３９】図１において、偏光板１１から入った直線
偏光は、位相差板１２と液晶素子２０のネマチック液晶
６を透過することで、可視光領域のすべて波長が円偏光
となる。第１の電極３や保護膜８は複屈折性をもたない
ので、偏光状態は変化せずに円偏光のままで反射層７に
到達する。

【００４０】反射層７で反射した円偏光は、再度、ネマ
チック液晶６と位相差板１２を透過することにより、直
線方向が９０゜回転した直線偏光に戻り、偏光板１１で
吸収され、図１０の曲線３５に示したような、良好な黒
表示が得られる。

【００４１】図１０の曲線３７に示した比較例の電圧無
印加状態では、短波長と長波長の光が漏れ良好な黒表示
はできず、紫色の黒表示となり、コントラストが低下す
る。

【００４２】つぎに、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、液晶素子２０の実質的なΔｎｄ値が減少する。
そのため、偏光板１１から入射した直線偏光は、位相差
板１２とネマチック液晶６を透過しても完全な円偏光と
はならず、楕円偏光や直線偏光となる。

【００４３】この電圧印加によってネマチック液晶６で
発生する発生する複屈折量を１／４波長相当に設定する
と、偏光板より入射した直線偏光は回転せずそのまま戻
るので、図１０の曲線３６に示したように、明るく、良
好な白表示を得ることができる。

【００４４】図１０の曲線３８に示した比較例の電圧印
加状態では、長波長側の反射率が低く、良好な白表示は
できず、青みを帯びた暗い白表示であった。

【００４５】このように、偏光板１１と位相差板１２と
反射層７を内在した液晶素子２０を用い、液晶素子２０
のΔｎｄ値を０．７〜０．８μｍ、位相差板１２の位相
差値Ｒを０．３５〜０．４０μｍ、偏光板１１の吸収軸
１１ａと位相差板１２の遅相軸１２ａとの公差角αを３
０゜〜４５゜とすることで良好な黒表示が得られ、その
結果、明るく、高コントラストの反射型液晶表示装置を
提供できる。

【００４６】（第１の実施の形態の変形例）本実施の形
態では、偏光板１１の吸収軸１１ａと位相差板１２の遅
相軸１２ａとなす角度を交差角αと定義したが、偏光板
１１を９０゜回転しても、視野角特性が多少異なるが、
ほぼ同じ表示特性が得られる。したがって、偏光板１１
の透過軸と位相差板１２の遅相軸１２ａとのなす角度を
交差角βと定義すると、交差角βが３０゜〜４５゜の範
囲でも、良好な表示特性が得られる。

【００４７】本実施の形態では、液晶素子２０として、
２４０゜ツイストのＳＴＮモードの液晶素子を用いた
が、ツイスト角が２００゜〜２６０゜ＳＴＮ液晶素子で
も、偏光板１１と位相差板１２の公差角αを保ったま
ま、偏光板１１と位相差板１２の配置角度を調整するこ
とで、同様な反射型液晶表示装置が得られる。

【００４８】本実施の形態では、位相差板１２として、
ポリカーボネートを延伸したフィルムを用いたが、液晶
を含有したフィルムを延伸し、温度により位相差値が変
化する温度補償型位相差板を用いると、高温や低温での
明るさやコントラストが改善し、より良好な反射型液晶
表示装置が得られる。

【００４９】本実施の形態では、反射層７を、第１の電
極３とは別に形成したが、第１の電極をアルミニウムや
銀等の金属で形成することで、反射層７と兼用した反射
電極とすることで、構造を単純化することも可能であ
る。また、表示に影は発生するが、反射層７を第１の基
板１の外側に配置しても、同様な効果は得られる。

【００５０】（第２の実施の形態）つぎに、本発明の第
２の実施の形態の反射型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液晶表示装置は、液
晶素子のツイスト角、位相差板と偏光板の配置角度、拡
散層を備えること、反射層の代わりに反射電極を用いる
ことが、第１の実施の形態の構成と異なっている。

【００５１】（液晶表示装置の構成：図３、図４）本発
明の第２の実施形態における反射型液晶表示装置の構成
を、図面を用いて説明する。図３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４は構成要素の配置関係示す平面図であ
る。以下、図３と図４を交互に用いて、本発明の反射型
液晶表示装置の構成を説明する。

【００５２】本発明の第２の実施の形態の反射型液晶表
示装置は、図３に示すように、液晶素子２１と、液晶素
子２１の外側に設けた拡散層１５と、拡散層１５の外側
に設けた位相差板１２と、位相差板１２の外側に設けた
偏光板１１により構成する。偏光板１１と位相差板１２
は、アクリル系粘着剤で一体化してある。

【００５３】液晶素子２１は、アルミニウムからなる厚
さ０．２μｍの反射電極９が形成されている厚さ０．５
ｍｍのガラス板からなる第１の基板１と、ＩＴＯからな
る膜厚が０．０５μｍの透明電極１０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２２０゜ツイスト配向しているネマチック液晶６とか
ら形成してある。

【００５４】拡散層１５は、反射電極９で反射した光を
散乱し、広視野角で明るい表示を得るために設けてあ
る。外部から入射する光はなるべく前方に散乱透過し、
後方散乱が少ないものが、高コントラストが得られて好
ましい。ここでは、粘着剤に微粒子を混合した厚さ３０
μｍの散乱性粘着剤を、拡散層１５として用い、液晶素
子２１と位相差板１２の粘着剤としても兼用している。

【００５５】偏光板１１は、第１の実施の形態で用いた
ものと同一である。

【００５６】位相差板１２は、ポリカーボネート（Ｐ
Ｃ）を延伸した厚さ約７０μｍの透明フィルムで、波長
０．５５μｍの位相差値Ｒは０．３５μｍである。位相
差板１２の屈折率は、遅相軸方向をｎｘ、直交する方向
をｎｙ、厚さ方向をｎｚと定義した場合、ｎｘ＞ｎｙ＝
ｎｚの関係となっている通常タイプの位相差板を用い
た。

【００５７】つぎに、各構成部材の配置関係を図４を用
いて説明する。水平軸を基準にし、反時計回りを正の回
転方向と定義する。図３において、反射電極９と透明電
極１０の表面には配向膜（図示せず）が形成され、図４
に示すように、第１の基板１は、水平軸に対して、右上
がり２０゜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＋２０゜となり、第２の基板２は右下が
り２０゜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−２０゜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、左回りで２２０゜ツイ
ストのＳＴＮモードの液晶素子２１を形成する。

【００５８】使用するネマチック液晶６の複屈折の差Δ
ｎは０．１３１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５．８μｍ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との積で表す液晶素子２１の複屈折量を示すΔｎｄ値
は０．７６μｍとなる。

【００５９】偏光板１１の吸収軸１１ａは、水平軸を基
準にして、＋１５゜に配置する。位相差板１２の遅相軸
１２ａは、図４に示すように、水平軸を基準にして＋５
５゜に配置しており、偏光板１１の吸収軸１１ａと位相
差板１２の遅相軸１２ａとのなす公差角αは４０゜にな
っている。

【００６０】（第２の実施の形態の効果：図３）つぎ
に、本実施の形態の液晶表示装置の効果について、説明
する。

【００６１】まず、偏光板１１と位相差板１２の配置角
度であるが、位相差板１２の遅相軸１２ａの配置角度を
水平軸を基準にして５５゜とし、第１の実施の形態とは
変更したが、偏光板１１の吸収軸１１ａと位相差板１２
の遅相軸１２ａとの交差角αの効果については、第１の
実施の形態とほぼ同じ傾向を示し、交差角αが３８゜〜
４３゜で最も高いコントラストが得られ、交差角αが３
０゜以下や４５゜以上では、良好なコントラストは得ら
れない。

【００６２】つぎに、液晶素子２１のΔｎｄ値の効果に
ついても、第１の実施の形態とほぼ同一傾向を示し、液
晶素子２１のΔｎｄ値が大きくなると、コントラストは
高くなる。しかし、電圧無印加時のオフ状態の黒の反射
率は、Δｎｄ値が０．７５μｍ付近で最小となる。その
ため、液晶素子２１のΔｎｄ値としては、０．７０μｍ
から０．８０μｍで良好な表示が得られ、とくに０．７
５〜０．７７μｍが好ましい。

【００６３】つぎに、位相差板１２の位相差値Ｒの効果
について説明する。液晶素子２１のツイスト角は２２０
゜と、第１の実施の形態のツイスト角２４０゜より小さ
くなっている。そのために、位相差板１２の位相差値Ｒ
は、第１の実施の形態より少し小さい値が好ましく、位
相差値Ｒが０．３５〜０．３６μｍで高いコントラスト
が得られ、０．３４μｍ以下や０．４０μｍ以上ではコ
ントラストが低下し、良好な表示を得ることができな
い。

【００６４】このように、位相差板１２と偏光板１１の
公差角α、位相差板１２の位相差値Ｒ、液晶素子２１の
Δｎｄ値を綿密に最適化することで、オフ状態で完全な
黒表示を得ることができる。

【００６５】図３において、偏光板１１から入った直線
偏光は、位相差板１２と液晶素子２１のネマチック液晶
６を透過することで、可視光領域のすべて波長が、円偏
光となる。拡散層１５には、位相差値をほとんどもた
ず、偏光状態を変化させない材料を用いたので、偏光状
態への影響は無視できる。

【００６６】反射電極９で反射した円偏光は、再度、ネ
マチック液晶６と位相差板１２を透過することで、直線
方向が９０゜回転した直線偏光に戻り、偏光板１１で吸
収され、良好な黒表示が得られる、

【００６７】なお、拡散層１５は、第２の基板２から偏
光板１１の間、あるいは偏光板１１の表面の、どこに配
置してもよいが、表示ボケを減らすために、なるべく第
２の基板２の近くが好ましい。さらに、第２の基板２の
厚さも、なるべく薄いほうが、表示ボケが少なく好まし
く、本実施の形態では厚さ０．５ｍｍとした。

【００６８】つぎに、反射電極９と透明電極１０の間
に、電圧を印加すると、ネマチック液晶分子６が立ち上
がり、液晶素子２１の実質的なΔｎｄ値が減少する。そ
のため、偏光板１１から入射した直線偏光は、位相差板
１２とネマチック液晶６を透過しても完全な円偏光とは
ならず、楕円偏光や直線偏光となる。

【００６９】この電圧印加によりネマチック液晶６で発
生する複屈折量を１／４波長相当に設定すると、偏光板
より入射した直線偏光は、回転せずそのまま戻るので、
明るく、良好な白表示を得ることができる。

【００７０】このように、偏光板１１と位相差板１２と
反射電極９を内在した液晶素子２１を用い、液晶素子２
１のΔｎｄ値を０．７〜０．８μｍ、位相差板１２の位
相差値Ｒを０．３５〜０．４０μｍ、偏光板１１の吸収
軸１１ａと位相差板１２の遅相軸１２ａとの公差角αを
３０゜〜４５゜とすることで良好な黒表示が得られ、そ
の結果、明るく、高コントラストの反射型液晶表示装置
を提供できる。

【００７１】（第２の実施の形態の変形例）本実施の形
態では、偏光板１１の吸収軸１１ａと位相差板１２の遅
相軸１２ａとなす角度を交差角αと定義したが、偏光板
１１を９０゜回転しても、視野角特性が多少異なるが、
ほぼ同じ表示特性が得られる。したがって、偏光板１１
の透過軸と位相差板１２の遅相軸１２ａとのなす角度を
交差角βと定義すると、交差角βが３０゜〜４５゜の範
囲でも、良好な表示特性が得られる。

【００７２】本実施の形態では、液晶素子２１として、
２２０゜ツイストのＳＴＮモードの液晶素子を用いた
が、ツイスト角が２００゜〜２６０゜ＳＴＮ液晶素子で
も、偏光板１１と位相差板１２の公差角αを保ったま
ま、偏光板１１と位相差板１２の配置角度を調整するこ
とで、同様な反射型液晶表示装置が得られる。

【００７３】本実施の形態では、反射電極９により、第
１の実施の形態で用いた反射層と第１の電極とを兼用し
たが、第１の実施の形態のように、第１の基板１上に反
射層７を形成し、ショートを防ぐために保護膜８で挟ん
で、透明な第１の電極３を形成することも可能である。

【００７４】また、この実施の形態では、位相差板１２
として、ＰＣを１軸延伸し、Ｚ軸方向の屈折率ｎｚが、
遅相軸方向の屈折率ｎｘと直角方向の屈折率ｎｙに対し
て、ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚとなっている通常タイプの位相差
板を用いたが、多軸延伸し、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙとなって
いる、いわゆるＺタイプの位相差板や、ポリビニルアル
コール（ＰＶＡ）やポリプロピレン（ＰＰ）、アクリル
やポリスチレンなどの材料を延伸した位相差板でも、同
様な効果が得られる。

【００７５】（第３の実施の形態）つぎに、本発明の第
３の実施の形態の反射型液晶表示装置の構成について説
明する。第３の実施の形態の反射型液晶表示装置は、反
射層７と第１の電極３との間にカラーフィルタを備える
ことで、カラー表示が可能となっていることが、第１の
実施の形態の構成と異なっている。

【００７６】（液晶表示装置の構成：図２、図５、図
６）本発明の第３の実施形態における反射型液晶表示装
置の構成を、図面を用いて説明する。図５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６は、本実施の形態に用いるカラ
ーフィルタの形状を示す平面図である。本発明の構成要
素の配置関係は、第１の実施の形態に用いた平面図であ
る図２と全く同一であるので、省略した。以下、図２と
図５と図６を交互に用いて、本発明の反射型液晶表示装
置の構成を説明する。

【００７７】本発明の反射型カラー液晶表示装置は、図
５に示すように、液晶素子２２と、液晶素子２１の外側
に設けた拡散層１５と、拡散層１５の外側に設けた位相
差板１２と、位相差板１２の外側に設けた偏光板１１に
より構成する。偏光板１１と位相差板１２は、アクリル
系粘着剤で一体化してある。

【００７８】液晶素子２２は、アルミニウムからなる厚
さ０．２μｍの反射層７と、赤フィルタＲ、緑フィルタ
Ｇ、青フィルタＢの３色からなる厚さ１μｍのカラーフ
ィルタ１３と、アクリル系材料からなる厚さ２μｍの保
護膜８と、透明電極材料である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、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、これらの第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とから形成してある。

【００７９】拡散層１５は、反射層７で反射した光を散
乱し、広視野角で明るい表示を得るために設けてある。
入射する光はなるべく前方に散乱透過し、後方散乱が少
ないものが、高コントラストが得られて好ましい。ここ
では、第２の実施の形態で用いたもとの同一である厚さ
３０μｍの散乱性粘着剤を拡散層１５として用い、液晶
素子２２と位相差板１２の粘着剤としても兼用してい
る。

【００８０】偏光板１１と位相差板１２は、第１の実施
の形態で用いたものと同一である。

【００８１】カラーフィルタ１３は、赤フィルタＲと、
緑フィルタＧと、青フィルタＢの３色で構成され、図６
に示すように、本実施の形態では、第２の電極４と平行
になる縦ストライプ形状とする。各カラーフィルタの幅
は、第２の電極４の幅より広く形成し、すきまが生じな
いようにしてある。カラーフィルタ１３の間にすきまが
生じると、入射光が増加し、明るくはなるが、表示色に
白の光が混色し、色純度が低下するので、好ましくな
い。

【００８２】カラーフィルタ１３は、明るさを改善する
ために分光スペクトルにおける最大透過率がなるべく高
いことが好ましく、各色の最大透過率は８０％以上が良
く、９０％以上が最も好ましい。また、分光スペクトル
における最小透過率も２０％〜５０％と高くする必要が
ある。

【００８３】カラーフィルタ１３としては、顔料分散
型、染色型、印刷型、転写型、電着型などが使えるが、
アクリル系やＰＶＡ系の感光性樹脂に顔料を分散させた
顔料分散型が耐熱温度が高く、色純度も良いので、もっ
とも好ましい。

【００８４】このような高透過率のカラーフィルタを得
るために、第１の基板１にアルミニウム薄膜の反射層７
を形成し、反射層７の表面を陽極酸化処理で不活性化さ
せた後、感光性樹脂に顔料を１０〜１５％配合したカラ
ーレジストを、スピンナーを用いて第１の基板１に塗布
し、露光工程と現像工程を行い、厚さが１μｍ程度で
も、透過率が高いカラーフィルタ１３を形成した。

【００８５】つぎに、各構成部材の配置関係は、図２に
示した第１の実施形態と同一であるが、簡単に説明す
る。図５における第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に示すように、
第１の基板１は、水平軸にたいして、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−３
０゜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１
１μｍに調整し、左回りで２４０゜ツイストのＳＴＮモ
ードの液晶素子２２を形成する。

【００８６】使用するネマチック液晶６の複屈折の差Δ
ｎは０．１３１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５．８μｍ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
との積で表す液晶素子２２の複屈折量を示すΔｎｄ値は
０．７６μｍとなる。

【００８７】偏光板１１の吸収軸１１ａは、水平軸を基
準にして、＋３０゜に配置する。位相差板１２の遅相軸
１２ａは水平軸を基準にして＋６５゜に配置しており、
偏光板１１の吸収軸１１ａと位相差板１２の遅相軸１２
ａとの公差角αは３５゜になっている。

【００８８】（第３の実施の形態の効果：図５）つぎ
に、本実施の形態の液晶表示装置の効果について説明す
る。第１の実施の形態で説明したように、電圧無印加の
オフ状態では、良好な黒表示を得ることができる。

【００８９】図５において、偏光板１１から入った直線
偏光は、位相差板１２とネマチック液晶６を透過するこ
とで、可視光領域のすべての波長が、円偏光となる。第
１の電極３や保護膜８やカラーフィルタ１３は、まった
く複屈折性をもたないので、偏光状態は変化せずに円偏
光のままで反射層７に到達する。

【００９０】反射層７で反射した円偏光は、ネマチック
液晶６と位相差板１２を透過することで、偏光方向が９
０゜回転した直線偏光に戻り、偏光板１１で吸収され、
完全な黒表示が得られる。

【００９１】つぎに、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、液晶素子２２の実質的なΔｎｄ値が減少する。
そのため、偏光板１１から入射した直線偏光は、位相差
板１２とネマチック液晶６を透過することで、楕円偏光
や直線偏光に戻る。

【００９２】この電圧印加によって液晶素子２２で発生
する複屈折性を１／４波長相当に設定すると、偏光板よ
り入射した直線偏光は、回転せずそのまま戻るので、拡
散層１５で散乱し、明るく、良好な白表示を得ることが
できる。

【００９３】そして、表示画素のオンとオフを組み合わ
せることで、カラー表示が可能となる。たとえば、赤フ
ィルタＲをオン（白）とし、緑フィルタＧと青フィルタ
Ｂをオフ（黒）とすることで、赤表示が可能となる。

【００９４】この実施の形態の反射型表示装置は、反射
率が高く、かつ、コントラスト比が１０以上と高い値が
得られたので、彩度の高く、明るいカラー表示が得られ
た。

【００９５】このように、偏光板１１と位相差板１２と
拡散層１５と、反射層７とカラーフィルタ１３を内在し
た液晶素子２２とを用いることで、明るく、高コントラ
ストで、高彩度のカラー表示が可能な反射型液晶表示装
置を提供できる。

【００９６】（第３の実施の形態の変形例）本実施の形
態では、偏光板１１の吸収軸１１ａと位相差板１２の遅
相軸１２ａとなす角度を交差角αと定義したが、偏光板
１１を９０゜回転しても、視野角特性が多少異なるが、
ほぼ同じ表示特性が得られる。したがって、偏光板１１
の透過軸と位相差板１２の遅相軸１２ａとのなす角度を
交差角βと定義すると、交差角βが３０゜〜４５゜の範
囲でも、良好な表示特性が得られる。

【００９７】本実施の形態では、液晶素子２２として、
２４０゜ツイストのＳＴＮモードの液晶素子を用いた
が、ツイスト角が２００゜〜２６０゜ＳＴＮ液晶素子で
も、偏光板１１と位相差板１２の公差角αを保ったま
ま、偏光板１１と位相差板１２の配置角度を調整するこ
とで、同様な反射型カラー液晶表示装置が得られる。

【００９８】本実施の形態では、反射層７を、第１の電
極３の下側に保護膜８を挟んで形成したが、第２の実施
の形態のように、第１の電極３をアルミニウムや銀等の
金属で形成することで、反射層７と兼用した反射電極と
し、反射電極上に直接、カラーフィルタ１３を形成する
ことも可能である。

【００９９】また、本実施の形態では、カラーフィルタ
１３を第１の基板１に設けたが、第２の基板２の内側
で、第２の電極４と第２の基板２の間にカラーフィルタ
１３を形成することも可能である。しかし、カラーフィ
ルタ１３を第１の基板に設ける方が、保護膜８を、カラ
ーフィルタ１３の平坦化と、反射膜７と第１の電極３と
の絶縁層を兼ねることが可能となり、好ましい。

【０１００】また、本実施の形態では、カラーフィルタ
１３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
に、明るいカラー表示が可能である。

【０１０１】

【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、偏光板１１と位相差板１２と反射層７を内在
した液晶素子２０を用いることで、良好な黒表示を得る
ことが可能となり、その結果、明るく、高コントラスト
の反射型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の実施形態および第３の形態にお
ける反射型液晶表示装置の配置関係を示す平面図であ
る。

【図３】本発明の第２の実施形態における反射型液晶表
示装置の構成を示す断面図である。

【図４】本発明の第２の実施形態における反射型液晶表
示装置の配置関係を示す平面図である。

【図５】本発明の第３の実施形態における反射型液晶表
示装置の構成を示す断面図である。

【図６】本発明の第３の実施形態における反射型液晶表
示装置に用いるカラーフィルタと第２の電極の形状を示
す平面図である。

【図７】本発明の第１の実施形態における位相差板の遅
相軸と偏光板の吸収軸との公差角αとコントラストの関
係を説明するためのグラフである。

【図８】本発明の第１の実施形態における液晶素子のΔ
ｎｄ値とコントラストおよび黒表示の反射率の関係を説
明するためのグラフである。

【図９】本発明の第１の実施形態における位相差板の位
相差値Ｒとコントラストの関係を説明するためのグラフ
である。

【図１０】本発明の第１の実施形態における反射型液晶
表示装置および比較例の反射型液晶表示装置の分光反射
率曲線である。

【符号の説明】

１：第１の基板 ２：第２の基板
３：第１の電極 ４：第２の電極 ５：シール材
６：ネマチック液晶層 ６ａ：下液晶分子配向方向 ６ｂ：上液晶分
子配向方向 ７：反射層 ８：保護膜 ９：反
射電極 １０：透明電極 １１：偏光板 １
１ａ：偏光板の吸収軸 １２：位相差板 １２ａ：位相差板の遅相軸 １３：カラーフィルタ １５：拡散層 ２０、２１、２２：液晶素子 Ｒ：赤フィ
ルタ Ｇ：緑フィルタ Ｂ：青フィルタ

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H089 QA16 RA10 2H090 KA08 LA01 LA09 LA10 LA20 MA02 MA06 MB01 2H091 FA02Y FA08X FA11X FA14Y FA31X FA37X FB02 FB06 FB08 FB12 FB13 FC01 FC02 FC07 FC10 FC25 FD04 FD10 FD15 GA02 GA06 GA16 GA17 HA10 KA02 KA03 KA04 LA16 LA17

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 反射層と第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の基板と前記１対の基板の間
   にツイスト角が２００゜〜２６０゜にツイスト配向して
   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位相差板と、 前記位相差板の外側に設ける偏光板とを備え、 前記ＳＴＮ液晶素子の複屈折量を示すΔｎｄ値が０．７
   〜０．８μｍであり、 かつ、前記位相差板の複屈折量を示す位相差値Ｒが０．
   ３５〜０．４０μｍであり、 かつ、前記位相差板の遅相軸と前記偏光板の吸収軸との
   交差角αが３０゜〜４５゜であることを特徴とする反射
   型液晶表示装置。
2. 【請求項２】 反射電極を有する第１の基板と透明電極
   を有する第２の基板と前記１対の基板の間にツイスト角
   が２００゜〜２６０゜に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位相差板と、 前記位相差板の外側に設ける偏光板とを備え、 前記ＳＴＮ液晶素子の複屈折量を示すΔｎｄ値が０．７
   〜０．８μｍであり、 かつ、前記位相差板の複屈折量を示す位相差値Ｒが０．
   ３５〜０．４０μｍであり、 かつ、前記位相差板の遅相軸と前記偏光板の吸収軸との
   交差角αが３０゜〜４５゜であることを特徴とする反射
   型液晶表示装置。
3. 【請求項３】 反射層と第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の基板と前記基板のうちどち
   らか１方の基板に設けるカラーフィルタと前記１対の基
   板の間にツイスト角が２００゜〜２６０゜にツイスト配
   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位相差板と、 前記位相差板の外側に設ける偏光板とを備え、 前記ＳＴＮ液晶素子の複屈折量を示すΔｎｄ値が０．７
   〜０．８μｍであり、 かつ、前記位相差板の複屈折量を示す位相差値Ｒが０．
   ３５〜０．４０μｍであり、 かつ、前記位相差板の遅相軸と前記偏光板の吸収軸との
   公差角αが３０゜〜４５゜であることを特徴とする反射
   型液晶表示装置。
4. 【請求項４】 反射電極を有する第１の基板と透明電極
   を有する第２の基板と前記基板のうちどちらか１方の基
   板に設けるカラーフィルタと前記１対の基板の間にツイ
   スト角が２００゜〜２６０゜に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位相差板と、 前記位相差板の外側に設ける偏光板とを備え、 前記ＳＴＮ液晶素子の複屈折量を示すΔｎｄ値が０．７
   〜０．８μｍであり、 かつ、前記位相差板の複屈折量を示す位相差値Ｒが０．
   ３５〜０．４０μｍであり、 かつ、前記位相差板の遅相軸と前記偏光板の吸収軸との
   公差角αが３０゜〜４５゜であることを特徴とする反射
   型液晶表示装置。
5. 【請求項５】 前記位相差板の遅相軸と前記偏光板の透
   過軸との交差角βが３０゜〜４５゜であることを特徴と
   する請求項１、請求項２，請求項３、または請求項４に
   記載の反射型液晶表示装置。
6. 【請求項６】 前記第２の基板の外側に、拡散層を設け
   たことを特徴とする請求項１、請求項２，請求項３、請
   求項４、または請求項５に記載の反射型液晶表示装置。
7. 【請求項７】 前記位相差板の屈折率が、遅相軸方向を
   ｎｘ、直交する方向をｎｙ、厚さ方向をｎｚと定義した
   場合、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係であることを特徴とする
   請求項１、請求項２，請求項３、請求項４または請求項
   ５に記載の反射型液晶表示装置。