JP2001154190A - 反射型カラー液晶表示素子 - Google Patents
反射型カラー液晶表示素子Info
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- JP2001154190A JP2001154190A JP33974099A JP33974099A JP2001154190A JP 2001154190 A JP2001154190 A JP 2001154190A JP 33974099 A JP33974099 A JP 33974099A JP 33974099 A JP33974099 A JP 33974099A JP 2001154190 A JP2001154190 A JP 2001154190A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 透明電極間の液晶層に印加される電圧が、下
側の透明電極と金属反射層とを介して寄生する電気的な
負荷容量の影響を受け、給電端からの距離に応じて電圧
降下を発生することを軽減して、反射輝度の面内均一性
が良好な光学特性を実現する。 【解決手段】 対向して配置された上側透明基板104
および下側基板111上に形成された透明電極105
a、105b間に液晶層106を挟持し、偏光板100
と、位相差板101、102と、反射層109とを備え
る。下側基板上に、凹凸層110、反射層109、カラ
ーフィルタ層108、平坦化層107、及び透明電極層
105bがこの順序に積層形成され、反射層の反射面と
透明電極層105bの間の電気容量が、同一面積の液晶
層の無電界時の電気容量と比較して2倍以下である。
側の透明電極と金属反射層とを介して寄生する電気的な
負荷容量の影響を受け、給電端からの距離に応じて電圧
降下を発生することを軽減して、反射輝度の面内均一性
が良好な光学特性を実現する。 【解決手段】 対向して配置された上側透明基板104
および下側基板111上に形成された透明電極105
a、105b間に液晶層106を挟持し、偏光板100
と、位相差板101、102と、反射層109とを備え
る。下側基板上に、凹凸層110、反射層109、カラ
ーフィルタ層108、平坦化層107、及び透明電極層
105bがこの順序に積層形成され、反射層の反射面と
透明電極層105bの間の電気容量が、同一面積の液晶
層の無電界時の電気容量と比較して2倍以下である。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光反射手段を備え
た反射型カラー液晶表示素子に関する。
た反射型カラー液晶表示素子に関する。
【0002】
【従来の技術】情報通信インフラの整備に伴い、携帯電
話、携帯情報端末などの情報通信機器が急速に普及して
いる。これらはモバイル用途が前提であるため、薄型、
軽量、低消費電力のディスプレイが求められる。それに
最も合致するディスプレイとして、バックライトを必要
としない反射型液晶表示装置(以下「反射型LCD」と
いう。)が重要な役割を果たすことは論を待たない。
話、携帯情報端末などの情報通信機器が急速に普及して
いる。これらはモバイル用途が前提であるため、薄型、
軽量、低消費電力のディスプレイが求められる。それに
最も合致するディスプレイとして、バックライトを必要
としない反射型液晶表示装置(以下「反射型LCD」と
いう。)が重要な役割を果たすことは論を待たない。
【0003】また、情報量の増加に伴い、携帯情報端末
用のディスプレイとしてカラー表示の重要度が増してお
り、反射型LCDにおいてもカラーフィルタの使用や複
屈折効果による干渉色の利用によりカラー表示を行う構
成が提案されている。
用のディスプレイとしてカラー表示の重要度が増してお
り、反射型LCDにおいてもカラーフィルタの使用や複
屈折効果による干渉色の利用によりカラー表示を行う構
成が提案されている。
【0004】しかしながら、反射型LCDは周囲の光を
利用して表示を行うことから、照明環境によっては表示
が暗くなる場合がある。その対策として、反射面の形状
を凹凸にすることにより、反射型LCDの正面方向に反
射光を効率的に集光させる構成が提案されている。
利用して表示を行うことから、照明環境によっては表示
が暗くなる場合がある。その対策として、反射面の形状
を凹凸にすることにより、反射型LCDの正面方向に反
射光を効率的に集光させる構成が提案されている。
【0005】図4は従来構成の反射型LCDの構造を示
すものであり、40は偏光板、41は位相差板、42は
液晶セルである。液晶セル42は、上側ガラス基板4
3、透明電極44、液晶層45、平坦化膜46、反射金
属電極47、突起48、及び下側ガラス基板49からな
る。
すものであり、40は偏光板、41は位相差板、42は
液晶セルである。液晶セル42は、上側ガラス基板4
3、透明電極44、液晶層45、平坦化膜46、反射金
属電極47、突起48、及び下側ガラス基板49からな
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図4の
ように、散乱反射層として反射面の形状を凹凸にする構
成を採用し観察方向への反射率を向上させ明るさを確保
した反射型液晶表示素子においては、液晶層45との界
面である反射金属電極47の表面が凹凸になっているた
めに、液晶層45の厚さが場所により異なる。
ように、散乱反射層として反射面の形状を凹凸にする構
成を採用し観察方向への反射率を向上させ明るさを確保
した反射型液晶表示素子においては、液晶層45との界
面である反射金属電極47の表面が凹凸になっているた
めに、液晶層45の厚さが場所により異なる。
【0007】ところで、液晶表示素子においては、液晶
層のリターデーションを変えることにより白黒表示を制
御している。ここで、液晶層のリターデーションは液晶
の複屈折Δnと液晶層厚の積Δn・dで表されることか
ら、液晶層の厚さが場所により異なると、反射率、彩度
などの光学特性を大きく損ねてしまうという課題に帰着
する。さらに、STN液晶の場合には、液晶配向の安定
性からも層厚が異なる凹凸面での配向には問題がある。
この課題を回避するには、凹凸形状を有する金属反射面
上にカラーフィルタ層と透明樹脂層を設けて平坦化し、
その上に透明電極を形成することが考えられる。
層のリターデーションを変えることにより白黒表示を制
御している。ここで、液晶層のリターデーションは液晶
の複屈折Δnと液晶層厚の積Δn・dで表されることか
ら、液晶層の厚さが場所により異なると、反射率、彩度
などの光学特性を大きく損ねてしまうという課題に帰着
する。さらに、STN液晶の場合には、液晶配向の安定
性からも層厚が異なる凹凸面での配向には問題がある。
この課題を回避するには、凹凸形状を有する金属反射面
上にカラーフィルタ層と透明樹脂層を設けて平坦化し、
その上に透明電極を形成することが考えられる。
【0008】また、別の散乱反射層として鏡面反射層の
上に屈折率の異なる微粒子を混合させた透明樹脂層を積
層させた構成も可能であり、さらには上記の構成と同様
にカラーフィルタ層と透明樹脂層を設けて平坦化し、そ
の上に透明電極を形成する。
上に屈折率の異なる微粒子を混合させた透明樹脂層を積
層させた構成も可能であり、さらには上記の構成と同様
にカラーフィルタ層と透明樹脂層を設けて平坦化し、そ
の上に透明電極を形成する。
【0009】しかしながら、これらの反射型カラー液晶
表示素子の構成を採用し、透明電極間に電圧を印加して
液晶層の配向を制御する場合、金属反射層と透明電極層
との間に形成された樹脂層の電気容量が負荷容量として
作用することになる。この影響を受けて、給電端からの
距離に応じて電圧降下が発生し、これに伴って反射輝度
が傾斜的に変化する。
表示素子の構成を採用し、透明電極間に電圧を印加して
液晶層の配向を制御する場合、金属反射層と透明電極層
との間に形成された樹脂層の電気容量が負荷容量として
作用することになる。この影響を受けて、給電端からの
距離に応じて電圧降下が発生し、これに伴って反射輝度
が傾斜的に変化する。
【0010】本発明は、かかる事情に鑑み、白表示が明
るく、高いコントラストが得られ、観察方向の反射率が
高く、かつ反射輝度の面内均一性が良好な反射型カラー
液晶表示素子を提供することを目的とする。
るく、高いコントラストが得られ、観察方向の反射率が
高く、かつ反射輝度の面内均一性が良好な反射型カラー
液晶表示素子を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の反射型カラー液晶表示素子は、以下の構成
を有する。まず前提要素として、対向して配置された第
一の基板および第二の基板上に形成された透明電極間に
挟持された液晶層と、第一の基板に対して液晶層と反対
側に配置された偏光板と、この偏光板と液晶層との間に
配置された1枚もしくは複数枚の位相差板と、第二の基
板側に配置された光反射手段とを備える。そして、第二
の基板における液晶層の側の面上に、散乱反射層、カラ
ーフィルタ層、平坦化層、及び透明電極層がこの順序に
積層形成され、散乱反射層の反射面と透明電極層との間
の電気容量が、同一面積の液晶層の無電界時の電気容量
と比較して2倍以下であることを特徴とする。
に、本発明の反射型カラー液晶表示素子は、以下の構成
を有する。まず前提要素として、対向して配置された第
一の基板および第二の基板上に形成された透明電極間に
挟持された液晶層と、第一の基板に対して液晶層と反対
側に配置された偏光板と、この偏光板と液晶層との間に
配置された1枚もしくは複数枚の位相差板と、第二の基
板側に配置された光反射手段とを備える。そして、第二
の基板における液晶層の側の面上に、散乱反射層、カラ
ーフィルタ層、平坦化層、及び透明電極層がこの順序に
積層形成され、散乱反射層の反射面と透明電極層との間
の電気容量が、同一面積の液晶層の無電界時の電気容量
と比較して2倍以下であることを特徴とする。
【0012】このような構成にすることにより、透明電
極間の液晶層に印加される電圧が下側の透明電極と金属
反射層とを介して寄生する電気的な負荷容量の影響を受
けることを軽減でき、反射輝度の面内均一性が良好な光
学特性を有する反射型カラー液晶表示素子を提供するこ
とができる。
極間の液晶層に印加される電圧が下側の透明電極と金属
反射層とを介して寄生する電気的な負荷容量の影響を受
けることを軽減でき、反射輝度の面内均一性が良好な光
学特性を有する反射型カラー液晶表示素子を提供するこ
とができる。
【0013】上記の構成において、液晶層のツイスト角
が220°以上かつ270°以下であり、液晶層を構成
する液晶の複屈折Δnと液晶層の厚さdとの積Δn・d
で表される液晶層のリタデーションが700nm以上か
つ1000nm以下であるように構成することが好まし
い。
が220°以上かつ270°以下であり、液晶層を構成
する液晶の複屈折Δnと液晶層の厚さdとの積Δn・d
で表される液晶層のリタデーションが700nm以上か
つ1000nm以下であるように構成することが好まし
い。
【0014】また、散乱反射層が、第二の基板側から順
に積層形成された凹凸層と反射層とを備えた構成とする
ことができる。もしくは、散乱反射層が、第二の基板側
から順に積層形成された、鏡面反射層と、屈折率の異な
る微粒子を含む透明樹脂層とを備えた構成とすることが
できる。
に積層形成された凹凸層と反射層とを備えた構成とする
ことができる。もしくは、散乱反射層が、第二の基板側
から順に積層形成された、鏡面反射層と、屈折率の異な
る微粒子を含む透明樹脂層とを備えた構成とすることが
できる。
【0015】光反射手段は、アルミニウムまたは銀を構
成要素として含んでいる金属反射膜により構成すること
ができる。
成要素として含んでいる金属反射膜により構成すること
ができる。
【0016】また、凹凸層は、光照射処理および熱処理
により伸縮する材料を用い、これらの処理を加えること
により形状を制御して形成することができる。
により伸縮する材料を用い、これらの処理を加えること
により形状を制御して形成することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。
て、図面を参照しながら説明する。
【0018】(実施の形態1)図1は、実施の形態1に
おける反射型カラー液晶表示素子の断面図を示す。図1
において、100は偏光板、101は位相差板(1)、
102は位相差板(2)、103は液晶セルを示す。液
晶セル103は、上側透明基板104、上側透明電極1
05a、下側透明電極105b、液晶層106、平坦化
層107、カラーフィルタ層108、反射層109、凹
凸層110、及び下側基板111からなる。
おける反射型カラー液晶表示素子の断面図を示す。図1
において、100は偏光板、101は位相差板(1)、
102は位相差板(2)、103は液晶セルを示す。液
晶セル103は、上側透明基板104、上側透明電極1
05a、下側透明電極105b、液晶層106、平坦化
層107、カラーフィルタ層108、反射層109、凹
凸層110、及び下側基板111からなる。
【0019】図2は、図1に示した実施の形態1におけ
る反射型カラー液晶表示素子の光学構成図である。20
は基準線、21は上側透明基板104上の液晶分子の配
向方向、22は下側基板111上の液晶分子の配向方
向、23は液晶セル103に近い側の位相差板(2)の
遅相軸方向、24は偏光板100側の位相差板(1)の
遅相軸方向、25は偏光板100の吸収軸方向を示す。
また、φLC0は下側基板111上の液晶分子の配向方向
22と、φLCは上側透明基板104上の液晶分子の配向
方向21と、φF1は位相差板(1)101の遅相軸方向
24と、φF2は位相差板(2)102の遅相軸方向23
と、φpは偏光板100の吸収軸方向25と基準線20
とが各々なす角度を示し、液晶のツイスト方向を正とす
る。また、ΩLCは液晶のツイスト角度を示す。
る反射型カラー液晶表示素子の光学構成図である。20
は基準線、21は上側透明基板104上の液晶分子の配
向方向、22は下側基板111上の液晶分子の配向方
向、23は液晶セル103に近い側の位相差板(2)の
遅相軸方向、24は偏光板100側の位相差板(1)の
遅相軸方向、25は偏光板100の吸収軸方向を示す。
また、φLC0は下側基板111上の液晶分子の配向方向
22と、φLCは上側透明基板104上の液晶分子の配向
方向21と、φF1は位相差板(1)101の遅相軸方向
24と、φF2は位相差板(2)102の遅相軸方向23
と、φpは偏光板100の吸収軸方向25と基準線20
とが各々なす角度を示し、液晶のツイスト方向を正とす
る。また、ΩLCは液晶のツイスト角度を示す。
【0020】以下に、本実施の形態における反射型液晶
表示素子の詳細構成を、その実施例における製造手順に
従って説明する。
表示素子の詳細構成を、その実施例における製造手順に
従って説明する。
【0021】まず、上側透明基板104および下側基板
111としてガラス基板を用い、上側透明基板104上
に、上側透明電極105aとしてインジウム・錫・オキ
サイド(ITO)により画素電極を形成した。また下側
基板111上の全面に、光および熱伸縮性樹脂をスピン
コートにより塗布し、紫外線を80〜100mJ/cm2
照射後、クリーンオーブンにて200℃の熱処理を行う
ことにより伸縮を起こし、凹凸層110を形成した。凹
凸層110は、凸部間平均距離が15μm、凹凸の最高
部と最低部の平均高低差が0.4μmとなるように調製
した。その上に蒸着により銀を成膜することで反射層1
09を形成した。さらにその上にカラーフィルタ層10
8を形成した。ここでカラーフィルタ層108の形成方
法としては、印刷板に形成したパターンをブランケット
を介して基板表面に転写する印刷法、及び顔料を分散し
たカラーフィルタ層形成用レジストを基板上に塗布し、
フォトリソグラフィーで形成する顔料分散法を用いるこ
とにより、赤、緑、青のストライプ配列のものを形成し
た。続いてカラーフィルタ層108の上に平坦化層10
7として、アクリル樹脂膜を膜厚が2μmとなるように
塗布し、平坦化層107表面の凹凸の最大高低差を0.
08μmとした。そして、平坦化層107上に、下側透
明電極105bとしてインジウム・錫・オキサイド(I
TO)で画素電極を形成した。
111としてガラス基板を用い、上側透明基板104上
に、上側透明電極105aとしてインジウム・錫・オキ
サイド(ITO)により画素電極を形成した。また下側
基板111上の全面に、光および熱伸縮性樹脂をスピン
コートにより塗布し、紫外線を80〜100mJ/cm2
照射後、クリーンオーブンにて200℃の熱処理を行う
ことにより伸縮を起こし、凹凸層110を形成した。凹
凸層110は、凸部間平均距離が15μm、凹凸の最高
部と最低部の平均高低差が0.4μmとなるように調製
した。その上に蒸着により銀を成膜することで反射層1
09を形成した。さらにその上にカラーフィルタ層10
8を形成した。ここでカラーフィルタ層108の形成方
法としては、印刷板に形成したパターンをブランケット
を介して基板表面に転写する印刷法、及び顔料を分散し
たカラーフィルタ層形成用レジストを基板上に塗布し、
フォトリソグラフィーで形成する顔料分散法を用いるこ
とにより、赤、緑、青のストライプ配列のものを形成し
た。続いてカラーフィルタ層108の上に平坦化層10
7として、アクリル樹脂膜を膜厚が2μmとなるように
塗布し、平坦化層107表面の凹凸の最大高低差を0.
08μmとした。そして、平坦化層107上に、下側透
明電極105bとしてインジウム・錫・オキサイド(I
TO)で画素電極を形成した。
【0022】また、上側透明基板104および下側基板
111上に形成した透明電極105a、105b上には
配向膜(図示せず)を形成した後、ラビングによって配
向処理を行った。そして、上側透明基板104上の周囲
部分にはガラスファイバを1.0wt%混入した熱硬化
性シール樹脂を印刷し、下側基板111上には所定の径
の樹脂ビーズを200個/mm2の割合で散布し、上側
透明基板104と下側基板111を互いに貼り合わせ、
150℃でシール樹脂を硬化した。その後、Δn=0.
14のエステル系ネマティック液晶に所定の量のカイラ
ル剤を混ぜた混合液晶を真空注入し、紫外線硬化性樹脂
で封口した後、紫外線照射により硬化した。
111上に形成した透明電極105a、105b上には
配向膜(図示せず)を形成した後、ラビングによって配
向処理を行った。そして、上側透明基板104上の周囲
部分にはガラスファイバを1.0wt%混入した熱硬化
性シール樹脂を印刷し、下側基板111上には所定の径
の樹脂ビーズを200個/mm2の割合で散布し、上側
透明基板104と下側基板111を互いに貼り合わせ、
150℃でシール樹脂を硬化した。その後、Δn=0.
14のエステル系ネマティック液晶に所定の量のカイラ
ル剤を混ぜた混合液晶を真空注入し、紫外線硬化性樹脂
で封口した後、紫外線照射により硬化した。
【0023】このようにして形成した液晶セル103の
上側透明基板104の上に、位相差板(1)101、位
相差板(2)102として、リタデーション値がそれぞ
れ所定のものを、遅相軸がそれぞれ所定の角度となるよ
うに貼り合わせた。さらにその上に偏光板100とし
て、ニュートラルグレーの偏光フィルム(住友化学工業
(株)製SQ−1852AP)にアンチグレア(AG)
処理を施したものを、吸収軸の方向が所定の角度をなす
ように貼り合わせた。
上側透明基板104の上に、位相差板(1)101、位
相差板(2)102として、リタデーション値がそれぞ
れ所定のものを、遅相軸がそれぞれ所定の角度となるよ
うに貼り合わせた。さらにその上に偏光板100とし
て、ニュートラルグレーの偏光フィルム(住友化学工業
(株)製SQ−1852AP)にアンチグレア(AG)
処理を施したものを、吸収軸の方向が所定の角度をなす
ように貼り合わせた。
【0024】φLC0=−35°、φLC=35°、ΩLC=
250°、φF1=155°、φF2=95°、φp=35
°とし、|Rfilm(2)−Rfilm(1)|≦200nm
を満たす場合、ΔnLC・dLCを変化させて反射モードで
光学特性を測定すると、700nm〜1000nmの範
囲で、画素内で均一に反射率が低く無彩色の黒表示と、
反射率が高く無彩色の白表示を得ることができるノーマ
リーブラックモードの反射型液晶表示素子を実現でき
る。これは、白表示と黒表示が十分にできるだけの液晶
のリタデーション差があり、なおかつ、液晶の複屈折効
果による色付きを補償できる範囲であることによる。な
お、dLCは液晶層の厚さ、Rfilm(1)は位相差板
(1)のリタデーション値、Rfilm(2)は位相差板
(2)のリタデーション値を表す。
250°、φF1=155°、φF2=95°、φp=35
°とし、|Rfilm(2)−Rfilm(1)|≦200nm
を満たす場合、ΔnLC・dLCを変化させて反射モードで
光学特性を測定すると、700nm〜1000nmの範
囲で、画素内で均一に反射率が低く無彩色の黒表示と、
反射率が高く無彩色の白表示を得ることができるノーマ
リーブラックモードの反射型液晶表示素子を実現でき
る。これは、白表示と黒表示が十分にできるだけの液晶
のリタデーション差があり、なおかつ、液晶の複屈折効
果による色付きを補償できる範囲であることによる。な
お、dLCは液晶層の厚さ、Rfilm(1)は位相差板
(1)のリタデーション値、Rfilm(2)は位相差板
(2)のリタデーション値を表す。
【0025】液晶のツイスト角度については、単純マト
リクス駆動する場合、選択可能な電極の本数であるデュ
ーティー比に影響があり、ツイスト角度が大きいほどデ
ューティー比を小さくでき、選択本数を増やすことがで
き、画素数を増やすことができる。本実施の形態におい
て、液晶のツイスト角度を220°〜270°の範囲内
とすることにより、デューティー比1/200以下で駆
動しても良好な表示を得られることも確認している。
リクス駆動する場合、選択可能な電極の本数であるデュ
ーティー比に影響があり、ツイスト角度が大きいほどデ
ューティー比を小さくでき、選択本数を増やすことがで
き、画素数を増やすことができる。本実施の形態におい
て、液晶のツイスト角度を220°〜270°の範囲内
とすることにより、デューティー比1/200以下で駆
動しても良好な表示を得られることも確認している。
【0026】ここで具体的に、ΔnLC・dLC=850n
m、Rfilm(1)=500nm、R film(2)=700
nm、φLC0=−35°、φLC=35°、ΩLC=250
°、φF1=155°、φF2=95°、φp=35°とし
た場合の光学特性を測定した結果について記述する。
m、Rfilm(1)=500nm、R film(2)=700
nm、φLC0=−35°、φLC=35°、ΩLC=250
°、φF1=155°、φF2=95°、φp=35°とし
た場合の光学特性を測定した結果について記述する。
【0027】測定は、1/240デューティー比での正
面特性について行った。結果としては、コントラスト1
1、Y値換算での白表示の反射率が24.5%という良
好な特性が得られた。また、黒表示から白表示まで無彩
色に変化することも確認した。また、画素内の反射率の
ばらつきも±0.2%以内であることを確認している。
これにより、反射率の低い無彩色の黒表示と反射率の高
い無彩色の白表示が得られ、コントラストの高い反射型
カラー液晶表示素子を実現できる。
面特性について行った。結果としては、コントラスト1
1、Y値換算での白表示の反射率が24.5%という良
好な特性が得られた。また、黒表示から白表示まで無彩
色に変化することも確認した。また、画素内の反射率の
ばらつきも±0.2%以内であることを確認している。
これにより、反射率の低い無彩色の黒表示と反射率の高
い無彩色の白表示が得られ、コントラストの高い反射型
カラー液晶表示素子を実現できる。
【0028】なお、ここで用いた液晶層のリタデーショ
ン値ΔnLC・dLCおよび位相差板のリタデーション値R
film(i)は、λ=550nmの光に対するリタデーシ
ョン値である。
ン値ΔnLC・dLCおよび位相差板のリタデーション値R
film(i)は、λ=550nmの光に対するリタデーシ
ョン値である。
【0029】上記の構成の反射型カラー液晶表示素子に
ついて、更に、下側透明電極105bと反射層109と
の間の電気容量が表示の均一性に与える影響を調べるた
めに、平坦化層107の層厚が異なる数種類のサンプル
を準備した。
ついて、更に、下側透明電極105bと反射層109と
の間の電気容量が表示の均一性に与える影響を調べるた
めに、平坦化層107の層厚が異なる数種類のサンプル
を準備した。
【0030】液晶セル103の具体的な条件を以下に記
す。液晶層106は、分子軸に垂直な方向の比誘電率が
4である液晶材料を用い、液晶層厚を6μmとした。ま
た、カラーフィルタ層108は比誘電率が3の材料を用
い、層厚を1μmとした。これらに対して、平坦化層1
07は比誘電率が3の材料を用い、層厚が1μm、
1.2μm、2μm、2.5μm、3μmの5種
類のものを準備した。ここで、反射層109の反射面と
下側透明電極105bとの間の電気容量の、同面積の液
晶層の無電界時の電気容量に対する比をαとすると、上
記反射型カラー液晶表示素子サンプルのαは、2.
2、2.0、1.5、1.3、1.1である。
す。液晶層106は、分子軸に垂直な方向の比誘電率が
4である液晶材料を用い、液晶層厚を6μmとした。ま
た、カラーフィルタ層108は比誘電率が3の材料を用
い、層厚を1μmとした。これらに対して、平坦化層1
07は比誘電率が3の材料を用い、層厚が1μm、
1.2μm、2μm、2.5μm、3μmの5種
類のものを準備した。ここで、反射層109の反射面と
下側透明電極105bとの間の電気容量の、同面積の液
晶層の無電界時の電気容量に対する比をαとすると、上
記反射型カラー液晶表示素子サンプルのαは、2.
2、2.0、1.5、1.3、1.1である。
【0031】上記反射型カラー液晶表示素子の面内数箇
所の反射率を測定したところ、給電端から遠ざかるに従
い、反射率が減少する傾向があった。給電端と給電端よ
り最も遠い箇所との反射率の比をβとするとき、βとα
の関係を表1に示す。
所の反射率を測定したところ、給電端から遠ざかるに従
い、反射率が減少する傾向があった。給電端と給電端よ
り最も遠い箇所との反射率の比をβとするとき、βとα
の関係を表1に示す。
【0032】
【表1】
【0033】表1の結果より、αが2以下であれば反射
率の変化は5%以下に抑えることが可能である。ここ
で、表示色数として4096色可能であれば応用用途が
十分広い。そのためには16階調表示が必要となり、一
階調に相当する反射率の変化は、100%÷16=6.
25%となる。従って反射率の変化を5%以下に抑えれ
ば、反射輝度の面内均一性としては実用上問題がない。
率の変化は5%以下に抑えることが可能である。ここ
で、表示色数として4096色可能であれば応用用途が
十分広い。そのためには16階調表示が必要となり、一
階調に相当する反射率の変化は、100%÷16=6.
25%となる。従って反射率の変化を5%以下に抑えれ
ば、反射輝度の面内均一性としては実用上問題がない。
【0034】以上のように、αが2以下であることが、
反射率の面内均一性を実用的な範囲に調整するための条
件である。
反射率の面内均一性を実用的な範囲に調整するための条
件である。
【0035】(実施の形態2)次に、本発明の実施の形
態2について、図3の反射型カラー液晶表示素子の断面
図および図2の光学構成図を用いて説明する。本実施の
形態における反射型カラー液晶表示素子の主要構成およ
び製造手順は、上述した実施の形態1における反射型カ
ラー液晶表示素子の主要構成および製造手順と、散乱層
の形態が異なること以外は同様である。したがって、図
3において、図1と同一の構成部材については同一符号
を付与し、特に説明のない限り、同一符号を付与してい
る実施の形態1と同様の機能を持つものとする。図3に
おいて、30は散乱層を示す。
態2について、図3の反射型カラー液晶表示素子の断面
図および図2の光学構成図を用いて説明する。本実施の
形態における反射型カラー液晶表示素子の主要構成およ
び製造手順は、上述した実施の形態1における反射型カ
ラー液晶表示素子の主要構成および製造手順と、散乱層
の形態が異なること以外は同様である。したがって、図
3において、図1と同一の構成部材については同一符号
を付与し、特に説明のない限り、同一符号を付与してい
る実施の形態1と同様の機能を持つものとする。図3に
おいて、30は散乱層を示す。
【0036】以下に、本実施の形態における反射型カラ
ー液晶表示素子の詳細構成を、その実施例の製造手順に
従って説明する。まず、上側透明基板104および下側
基板111としてガラス基板を用い、上側透明基板10
4上に、上側透明電極105aとしてインジウム・錫・
オキサイド(ITO)で画素電極を形成した。また下側
基板111上の全面に、蒸着により銀を成膜することで
反射層109を形成した。この鏡面反射層の上に屈折率
の異なる微粒子と透明樹脂との混合材料をスピンコート
により塗布し、クリーンオーブンにて200℃の熱処理
を行うことにより、散乱層30を形成した。微粒子とし
て屈折率2.5の酸化チタン、透明樹脂として屈折率
1.6のアクリル樹脂を用いた。屈折率の相違によって
光は散乱される。この散乱層30の上にさらにカラフィ
ルタ層108を形成した。その後、平坦化層107とし
てアクリル樹脂膜を膜厚が2μmとなるように塗布し、
平坦化層107表面の凹凸の最大高低差を0.05μm
とした。そして、平坦化層107上に、下側透明電極1
05bとしてインジウム・錫・オキサイド(ITO)で
画素電極を形成した。
ー液晶表示素子の詳細構成を、その実施例の製造手順に
従って説明する。まず、上側透明基板104および下側
基板111としてガラス基板を用い、上側透明基板10
4上に、上側透明電極105aとしてインジウム・錫・
オキサイド(ITO)で画素電極を形成した。また下側
基板111上の全面に、蒸着により銀を成膜することで
反射層109を形成した。この鏡面反射層の上に屈折率
の異なる微粒子と透明樹脂との混合材料をスピンコート
により塗布し、クリーンオーブンにて200℃の熱処理
を行うことにより、散乱層30を形成した。微粒子とし
て屈折率2.5の酸化チタン、透明樹脂として屈折率
1.6のアクリル樹脂を用いた。屈折率の相違によって
光は散乱される。この散乱層30の上にさらにカラフィ
ルタ層108を形成した。その後、平坦化層107とし
てアクリル樹脂膜を膜厚が2μmとなるように塗布し、
平坦化層107表面の凹凸の最大高低差を0.05μm
とした。そして、平坦化層107上に、下側透明電極1
05bとしてインジウム・錫・オキサイド(ITO)で
画素電極を形成した。
【0037】以降、第1の実施の形態において説明した
製造手順と同じ製造手順によって反射型液晶表示素子を
完成した。製造された反射型液晶表示素子において、液
晶のツイスト角度を220°〜270°の範囲内とし、
液晶の複屈折ΔnLCと液晶層厚dLCとの積ΔnLC・dLC
で表されるリタデーション値を700nm〜1000n
mの範囲内とすることにより、良好な表示が得られた。
製造手順と同じ製造手順によって反射型液晶表示素子を
完成した。製造された反射型液晶表示素子において、液
晶のツイスト角度を220°〜270°の範囲内とし、
液晶の複屈折ΔnLCと液晶層厚dLCとの積ΔnLC・dLC
で表されるリタデーション値を700nm〜1000n
mの範囲内とすることにより、良好な表示が得られた。
【0038】以上の構成により、画素内均一な明るさの
白表示および高いコントラストが得られ、無彩色の白黒
表示が可能である良好な光学特性を有する反射型カラー
液晶表示素子が得られる。
白表示および高いコントラストが得られ、無彩色の白黒
表示が可能である良好な光学特性を有する反射型カラー
液晶表示素子が得られる。
【0039】上記構成の有効性については、以下に示す
ような実施例で確認した。
ような実施例で確認した。
【0040】具体的に、ΔnLC・dLC=850nm、R
film(1)=500nm、Rfilm(2)=700nm、
φLC0=−35°、φLC=35°、ΩLC=250°、φ
F1=155°、φF2=95°、φp=35°とした場合
の光学特性を測定した。1/240デューティー比での
正面特性として測定した結果、コントラスト10、Y値
換算での白表示の反射率が23%という良好な特性が得
られた。また、黒表示から白表示まで無彩色に変化する
ので、16階調4096色表示が可能であることも確認
した。画素内の反射率のばらつきも±0.1%以内であ
ることを確認している。これにより、反射率の低い無彩
色の黒表示と反射率の高い無彩色の白表示が得られ、コ
ントラストの高い反射型カラー液晶表示素子を実現でき
る。
film(1)=500nm、Rfilm(2)=700nm、
φLC0=−35°、φLC=35°、ΩLC=250°、φ
F1=155°、φF2=95°、φp=35°とした場合
の光学特性を測定した。1/240デューティー比での
正面特性として測定した結果、コントラスト10、Y値
換算での白表示の反射率が23%という良好な特性が得
られた。また、黒表示から白表示まで無彩色に変化する
ので、16階調4096色表示が可能であることも確認
した。画素内の反射率のばらつきも±0.1%以内であ
ることを確認している。これにより、反射率の低い無彩
色の黒表示と反射率の高い無彩色の白表示が得られ、コ
ントラストの高い反射型カラー液晶表示素子を実現でき
る。
【0041】なお、ここで用いた液晶層のリタデーショ
ン値ΔnLC・dLCおよび位相差板のリタデーション値R
film(i)は、λ=550nmの光に対するリタデーシ
ョン値である。
ン値ΔnLC・dLCおよび位相差板のリタデーション値R
film(i)は、λ=550nmの光に対するリタデーシ
ョン値である。
【0042】上記の構成の反射型カラー液晶表示素子に
ついて、更に、下側透明電極105bと反射層109と
の間の電気容量が表示の均一性に与える影響を調べるた
めに、平坦化層107の層厚が異なる数種類のサンプル
を準備して、実施の形態1と同様の実験を行った。その
結果、反射層109の反射面と下側透明電極105bと
の間の電気容量の、同面積の液晶層の無電界時の電気容
量に対する比であるαと、給電端と給電端より最も遠い
箇所との反射率の比であるβとの間に、実施の形態1と
同様の関係が見られた。従って本実施の形態について
も、αが2以下であることが、反射率の面内均一性の条
件として適用できることを確認できた。
ついて、更に、下側透明電極105bと反射層109と
の間の電気容量が表示の均一性に与える影響を調べるた
めに、平坦化層107の層厚が異なる数種類のサンプル
を準備して、実施の形態1と同様の実験を行った。その
結果、反射層109の反射面と下側透明電極105bと
の間の電気容量の、同面積の液晶層の無電界時の電気容
量に対する比であるαと、給電端と給電端より最も遠い
箇所との反射率の比であるβとの間に、実施の形態1と
同様の関係が見られた。従って本実施の形態について
も、αが2以下であることが、反射率の面内均一性の条
件として適用できることを確認できた。
【0043】なお、上述した実施の形態1〜2におい
て、反射層109として銀を用いた場合について説明し
たが、これに限ることなく、例えばアルミニウムを構成
要素として含む金属反射層などを用いても同様の効果を
得ることができる。さらに、反射層109の膜厚が数1
00Å以下で入射光の一部を透過する場合であっても、
反射層が導電性を有するならば、本発明の効果は発揮さ
れる。
て、反射層109として銀を用いた場合について説明し
たが、これに限ることなく、例えばアルミニウムを構成
要素として含む金属反射層などを用いても同様の効果を
得ることができる。さらに、反射層109の膜厚が数1
00Å以下で入射光の一部を透過する場合であっても、
反射層が導電性を有するならば、本発明の効果は発揮さ
れる。
【0044】また、上述した実施の形態1〜2におい
て、位相差板としてリタデーション値が500nmと7
00nmの2枚を用いたが、リタデーション値、光軸角
度はこれに限定されることなく、1枚または複数枚から
なる位相差板の構成においても同様な効果を得ることが
できる。
て、位相差板としてリタデーション値が500nmと7
00nmの2枚を用いたが、リタデーション値、光軸角
度はこれに限定されることなく、1枚または複数枚から
なる位相差板の構成においても同様な効果を得ることが
できる。
【0045】
【発明の効果】本発明によれば、液晶層の層厚を画素内
で均一にすることができるだけでなく、液晶の複屈折効
果による着色を補償できる。すなわち、十分に反射率の
低い無彩色の黒表示および反射率の高い無彩色の白表示
を得、コントラストの高い良好な画像を実現できる。さ
らに、反射面と下側透明電極層との間の電気容量を低減
させることで、表示面内の反射率を均一にすることが可
能となる。
で均一にすることができるだけでなく、液晶の複屈折効
果による着色を補償できる。すなわち、十分に反射率の
低い無彩色の黒表示および反射率の高い無彩色の白表示
を得、コントラストの高い良好な画像を実現できる。さ
らに、反射面と下側透明電極層との間の電気容量を低減
させることで、表示面内の反射率を均一にすることが可
能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1における反射型カラー
液晶表示素子の構成を示す断面図
液晶表示素子の構成を示す断面図
【図2】 本発明の実施の形態における反射型カラー液
晶表示素子の光学構成図
晶表示素子の光学構成図
【図3】 本発明の実施の形態2における反射型カラー
液晶表示素子の構成を示す断面図
液晶表示素子の構成を示す断面図
【図4】 従来例の反射型液晶表示素子の構成を示す断
面図
面図
100 偏光板 101 位相差板(1) 102 位相差板(2) 103 液晶セル 104 上側透明基板 105a 上側透明電極 105b 下側透明電極 106 液晶層 107 平坦化層 108 カラーフィルタ層 109 反射層 110 凹凸層 111 下側基板 20 基準線 21 上側基板上の液晶分子の配向方向 22 下側基板上の液晶分子の配向方向 23 液晶セルに近い側の位相差板(1)の遅相軸方向 24 偏光板側の位相差板(2)の遅相軸方向 25 偏光板の吸収軸方向 30 散乱層 40 偏光板 41 位相差板 42 液晶セル 43 上側ガラス基板 44 透明電極 45 液晶層 46 平坦化膜 47 反射金属電極 48 突起 49 下側ガラス基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水野 宏 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 小川 鉄 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 2H042 BA04 BA20 DD01 2H089 QA14 QA16 RA10 SA02 TA12 TA15 2H091 FA14Z KA02 LA15 LA16
Claims (6)
- 【請求項1】 対向して配置された第一の基板および第
二の基板上に形成された透明電極間に挟持された液晶層
と、前記第一の基板に対して前記液晶層と反対側に配置
された偏光板と、この偏光板と前記液晶層との間に配置
された1枚もしくは複数枚の位相差板と、前記第二の基
板側に配置された光反射手段とを備えた反射型カラー液
晶表示素子であって、前記第二の基板における前記液晶
層の側の面上に、散乱反射層、カラーフィルタ層、平坦
化層、及び透明電極層がこの順序に積層形成され、前記
散乱反射層の反射面と前記透明電極層との間の電気容量
が、同一面積の前記液晶層の無電界時の電気容量と比較
して2倍以下であることを特徴とする反射型カラー液晶
表示素子。 - 【請求項2】 前記液晶層のツイスト角が220°以上
かつ270°以下であり、前記液晶層を構成する液晶の
複屈折Δnと前記液晶層の厚さdとの積Δn・dで表さ
れる液晶層のリタデーションが700nm以上かつ10
00nm以下であることを特徴とする請求項1に記載の
反射型カラー液晶表示素子。 - 【請求項3】 前記散乱反射層が、前記第二の基板側か
ら順に積層形成された凹凸層と反射層とを備えたことを
特徴とする請求項1または2に記載の反射型カラー液晶
表示素子。 - 【請求項4】 前記散乱反射層が、前記第二の基板側か
ら順に積層形成された、鏡面反射層と、屈折率の異なる
微粒子を含む透明樹脂層とを備えたことを特徴とする請
求項1または2に記載の反射型カラー液晶表示素子。 - 【請求項5】 前記光反射手段がアルミニウムまたは銀
を構成要素として含んでいる金属反射膜であることを特
徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の反射型カ
ラー液晶表示素子。 - 【請求項6】 前記凹凸層が光照射処理および熱処理に
より伸縮する材料からなり、これらの処理を加えること
により形状を制御して形成されたものであることを特徴
とする請求項3または5に記載の反射型カラー液晶表示
素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33974099A JP2001154190A (ja) | 1999-11-30 | 1999-11-30 | 反射型カラー液晶表示素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33974099A JP2001154190A (ja) | 1999-11-30 | 1999-11-30 | 反射型カラー液晶表示素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001154190A true JP2001154190A (ja) | 2001-06-08 |
Family
ID=18330365
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33974099A Pending JP2001154190A (ja) | 1999-11-30 | 1999-11-30 | 反射型カラー液晶表示素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001154190A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7274419B2 (en) | 2002-11-15 | 2007-09-25 | Sharp Kabushiki Kaisha | Liquid crystal display device |
CN100510857C (zh) * | 2005-11-04 | 2009-07-08 | 比亚迪股份有限公司 | 一种快速响应的彩色液晶显示器及其制作方法 |
-
1999
- 1999-11-30 JP JP33974099A patent/JP2001154190A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7274419B2 (en) | 2002-11-15 | 2007-09-25 | Sharp Kabushiki Kaisha | Liquid crystal display device |
US7630039B2 (en) | 2002-11-15 | 2009-12-08 | Sharp Kabushiki Kaisha | Liquid crystal display device |
US7719646B2 (en) | 2002-11-15 | 2010-05-18 | Sharp Kabushiki Kaisha | Liquid crystal display device |
CN100510857C (zh) * | 2005-11-04 | 2009-07-08 | 比亚迪股份有限公司 | 一种快速响应的彩色液晶显示器及其制作方法 |
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