JP3386096B2 - 反射型表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、カラー表示が可
能な、液晶を用いた反射型表示装置（反射型液晶表示装
置）に関する。

【０００２】

【従来の技術】反射型表示装置は、バックライトのよう
な専用の光源を必要とせず、消費電力が少ないととも
に、偏平小型に構成できることから、小型情報機器や携
帯情報端末などの表示装置として注目されている。

【０００３】図９は、従来の反射型表示装置の一例とし
ての反射型液晶表示装置の一例で、内面にカラーフィル
タ３２１，３２２，３２３および透明電極３３０を積層
形成した上部支持基板３１０と、内面に反射電極３５
１，３５２，３５３を形成した下部支持基板３４０との
間に、表示体としての液晶層３６０を挟持させたもので
ある。

【０００４】上部支持基板３１０および下部支持基板３
４０は、ガラスやポリカーボネート樹脂などからなる透
明絶縁基板とし、透明電極３３０はＩＴＯ膜などによ
り、反射電極３５１，３５２，３５３はアルミニウム膜
などにより、それぞれ形成する。

【０００５】カラーフィルタ３２１，３２２，３２３
は、例えば、それぞれ赤、緑、青の色光を透過させるも
のとし、周期的に配列する。反射電極３５１，３５２，
３５３は、カラーフィルタ３２１，３２２，３２３に対
応して分割して形成する。すなわち、１つの表示画素２
００は、カラーフィルタ３２１，３２２，３２３および
反射電極３５１，３５２，３５３によって、３つの副画
素２０１，２０２，２０３に分けられる。

【０００６】液晶層３６０は、例えば黒色の二色性色素
を溶解した液晶材料により形成して、電圧が印加されな
いときには、可視光中の全波長領域の光を吸収する光吸
収状態となり、閾値以上の電圧が印加されるときには、
可視光中の全波長領域の光を透過させる光透過状態とな
るようにする。

【０００７】この場合、電圧が印加されないときの液晶
分子の配列を規定するために、液晶材料中にカイラル剤
を添加して相転移ゲストホストモードとし、または高分
子マトリクス中に液晶材料の微小液滴を分散させた高分
子分散型とするなどの方法をとる。または、二色性色素
を含む液晶層を液晶分子が基板面に平行に配列されるホ
モジニアス配向とするとともに、上部支持基板の外側に
偏光子を設けた、いわゆるＨeilmeir modeとしてもよ
い。

【０００８】図９に示す従来の反射型液晶表示装置で
は、カラーフィルタ３２１，３２２，３２３が、それぞ
れ赤、緑、青の色光を透過させるものである場合、反射
電極３５１，３５２，３５３と透明電極３３０との間に
印加する電圧を個別に制御することによって、副画素２
０１を光透過状態とし、副画素２０２，２０３を光吸収
状態とするときには、室内光や太陽光などの外光中の赤
の色光のみが、カラーフィルタ３２１および液晶層３６
０を透過し、反射電極３５１で反射され、再び液晶層３
６０およびカラーフィルタ３２１を透過して、観察者の
目に入り、赤色が表示される。同様に、副画素２０２ま
たは２０３のみが光透過状態とされるときには、緑色ま
たは青色が表示される。

【０００９】また、白色を表示する場合には、副画素２
０１〜２０３をすべて光透過状態とし、黒色を表示する
場合には、副画素２０１〜２０３をすべて光吸収状態と
する。さらに、反射電極３５１〜３５３に印加する電圧
や印加時間などを調整して、副画素２０１〜２０３の透
過率を制御することによって、加法混色により、任意の
色を表示することができる。

【００１０】図１１は、従来の反射型表示装置の他の例
としての反射型液晶表示装置の他の例で、内面に透明電
極３３０を形成した上部支持基板３１０と、内面に反射
電極３５１，３５２，３５３を形成した下部支持基板３
４０との間に、表示体としての液晶層３７１，３７２，
３７３を、隔壁３８１，３８２，３８３によって互いに
分離して、挟持させたものである。

【００１１】上部支持基板３１０、下部支持基板３４
０、透明電極３３０、および反射電極３５１〜３５３
は、それぞれ図９の反射型液晶表示装置のそれと同様の
材料で形成する。

【００１２】液晶層３７１，３７２，３７３は、例え
ば、それぞれ二色性色素を溶解した液晶材料により形成
して、電圧が印加されないときには、可視光中の特定波
長の光を吸収して、他の波長の光を透過させる光吸収状
態となり、閾値以上の電圧が印加されるときには、可視
光中の全波長領域の光を透過させる光透過状態となると
ともに、光吸収状態での光吸収スペクトルが互いに異な
るものとする。

【００１３】例えば、液晶層３７１は、光吸収状態で
は、緑および青の色光を吸収して、赤の色光のみを透過
させ、液晶層３７２は、光吸収状態では、青および赤の
色光を吸収して、緑の色光のみを透過させ、液晶層３７
３は、光吸収状態では、赤および緑の色光を吸収して、
青の色光のみを透過させるものとする。

【００１４】液晶層３７１，３７２，３７３は、周期的
に配列し、反射電極３５１，３５２，３５３は、液晶層
３７１，３７２，３７３に対応して分割して形成する。
すなわち、１つの表示画素２００は、３つの液晶層３７
１，３７２，３７３によって、３つの副画素２０１，２
０２，２０３に分けられる。

【００１５】図１１に示す従来の反射型液晶表示装置で
は、上記のように液晶層３７１，３７２，３７３が、そ
れぞれ光吸収状態のときに、それぞれ赤、緑、青の色光
を透過させる場合、反射電極３５１，３５２，３５３と
透明電極３３０との間に印加する電圧を個別に制御する
ことによって、液晶層３７１を光吸収状態とし、液晶層
３７２，３７３を光透過状態とするときには、室内光や
太陽光などの外光中の赤の色光が、液晶層３７１を透過
し、反射電極３５１で反射され、再び液晶層３７１を透
過して、観察者の目に入り、赤色が表示される。同様
に、液晶層３７２または３７３のみが光吸収状態とされ
るときには、緑色または青色が表示される。

【００１６】また、白色を表示する場合には、液晶層３
７１〜３７３をすべて光透過状態とし、黒色を表示する
場合には、液晶層３７１〜３７３をすべて光吸収状態と
する。さらに、反射電極３５１〜３５３に印加する電圧
や印加時間などを調整して、液晶層３７１〜３７３の透
過率を制御することによって、加法混色により、任意の
色を表示することができる。

【００１７】図９または図１１のような反射型液晶表示
装置で、反射電極３５１〜３５３の代わりに透明電極を
形成し、下部支持基板３４０の外側に反射板を設けるこ
ともできる。しかし、この場合には、液晶層３６０また
は３７１〜３７３と反射板が下部支持基板３４０の厚み
分だけ隔てられるので、特開昭６３−１２１８２２号公
報などでも指摘されているように、像のだぶりを生じ
て、解像度およびコントラストの低下をきたす。

【００１８】また、液晶層３６０または３７１〜３７３
を挟むように２枚の偏光子を設けて、液晶の複屈折効果
または旋光効果を利用することにより、液晶層３６０ま
たは３７１〜３７３の透過光量を変化させることも可能
である。しかし、この場合、一方の偏光子を液晶層３６
０または３７１〜３７３と反射電極３５１〜３５３との
間に形成するのは、製造上容易でない。

【００１９】そのため、実際上は、反射電極３５１〜３
５３の代わりに透明電極を形成するとともに、下部支持
基板３４０の外側に反射板を設け、その反射板と下部支
持基板３４０との間に偏光子を設けるようにしている。
もう一方の偏光子は、上部支持基板３１０の外側に設け
るのが普通である。

【００２０】この構成によれば、ＴＮ（ＴwistedＮemat
ic）モード、ＳＴＮ（ＳuperＴwistedＮematic）モー
ド、ＥＣＢ（Ｅlectrically Ｃontrolled Ｂirefringen
ce）モード、ＦＬＣ（ＦerroelectricＬiquid Ｃrysta
l）モードなどの表示モードを利用できる。

【００２１】しかしながら、このように偏光子を用いる
場合には、偏光子での光吸収によって外光の半分以上が
失われるため、高明度の表示を得ることができないとと
もに、上述したように液晶層３６０または３７１〜３７
３と反射板が下部支持基板３４０の厚み分だけ隔てられ
るので、像のだぶりを生じる。

【００２２】なお、特開昭５９−５７２７５号公報に
は、上部支持基板の外面に一方の偏光板を形成し、内面
に透明電極を形成し、下部支持基板の内面に光反射層を
形成し、光反射層上に他方の偏光板を形成し、他方の偏
光板上に透明層を形成し、透明層上に透明電極を形成し
て、上部支持基板側の透明電極と下部支持基板側の透明
電極との間に液晶層を挟持させるとともに、下部支持基
板側の他方の偏光板を互いに波長選択性が異なる３つの
着色偏光層によって形成した反射型液晶表示装置が示さ
れている。この場合、透明層は、その下層を保護するも
ので、その厚みは、その上層の透明電極のピッチより小
さくされる。

【００２３】しかし、この特開昭５９−５７２７５号公
報に示された反射型液晶表示装置も、偏光板での光吸収
によって外光の半分以上が失われるため、高明度の表示
を得ることができない。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】図９に示した従来の反
射型液晶表示装置は、液晶層３６０の赤、緑、青の色光
が透過する部分が、それぞれ液晶層３６０全体の３３％
以下に過ぎないため、明度の低い表示となり、カラー表
示のときに彩度が低く感じられるとともに、白色表示の
ときにはグレーに見える欠点がある。

【００２５】すなわち、副画素２０１を光透過状態と
し、副画素２０２，２０３を光吸収状態として、赤色を
表示する場合、副画素２０１の面積率は最高でも３３％
であるため、図１０（Ｂ）に示すように、赤の色光の反
射率は最高でも３３％に過ぎない。そのため、極めて暗
い赤色にしか見えず、彩度が低く感じられる。緑色また
は青色の表示時も、同様である。

【００２６】また、副画素２０１，２０２を光透過状態
とし、副画素２０３を光吸収状態として、黄色を表示す
る場合、副画素２０１，２０２の面積率は、それぞれ最
高でも３３％であるため、図１０（Ｃ）に示すように、
赤、緑の色光の反射率は、それぞれ最高でも３３％に過
ぎない。そのため、極めて暗い黄色にしか見えず、彩度
が低く感じられる。マゼンタまたはシアンの表示時も、
同様である。

【００２７】さらに、副画素２０１〜２０３をすべて光
透過状態として、白色を表示する場合、副画素２０１〜
２０３の面積率は、それぞれ最高でも３３％であるた
め、図１０（Ｄ）に示すように、赤、緑、青の色光の反
射率は、それぞれ最高でも３３％に過ぎない。この値
は、上質紙の反射率が約８０％、新聞紙の反射率が約５
０％であることと比較すると、かなり低い。そのため、
白色ではなく、グレーに見える。

【００２８】なお、図１０（Ａ）は、黒色表示時の反射
スペクトルを示したもので、理想的には全波長領域で反
射率がゼロとなる。

【００２９】上記のような欠点は、特開平５−２４１１
４３号公報でも指摘されている。そのため、同公報で
は、図９のカラーフィルタ３２１，３２２，３２３を、
それぞれイエロー、マゼンタ、シアンに透過スペクトル
を有するものとすることによって、高明度の表示にする
ことが示されている。しかしながら、この方法では、白
色表示のときの明度は高くなるが、赤、緑、青などのカ
ラー表示のときの彩度はむしろ低くなってしまう欠点が
ある。

【００３０】図１１に示した従来の反射型液晶表示装置
では、液晶層３７１，３７２，３７３中の二色性色素の
二色比が十分に大きければ、白色表示時、図１２（Ｄ）
に示すように、理想的には１００％に近い反射率とな
る。しかしながら、この反射型液晶表示装置は、黒色表
示のときに反射率が十分低くならずにグレーに見えると
ともに、カラー表示のときには彩度が低くなる欠点があ
る。

【００３１】すなわち、液晶層３７１，３７２，３７３
をすべて光吸収状態として、黒色を表示する場合、赤、
緑、青の色光が、それぞれ液晶層３７１，３７２，３７
３で反射され、液晶層３７１，３７２，３７３の面積率
は、それぞれ３３％であるため、図１２（Ａ）に示すよ
うに、全波長領域で３３％の反射を生じる。そのため、
黒色ではなく、グレーに見える。

【００３２】また、液晶層３７１を光吸収状態とし、液
晶層３７２，３７３を光透過状態として、赤色を表示す
る場合、液晶層３７２，３７３では、それぞれ白色の反
射光を生じて、これが液晶層３７１からの赤色の反射光
に重畳される。そして、液晶層３７２，３７３の面積率
は合わせて６７％にもなるため、このとき、図１２
（Ｂ）に示す反射スペクトルとなり、表示色は赤色とい
うより、むしろ薄い桃色に近くなる。緑色または青色の
表示時も、同様である。

【００３３】さらに、液晶層３７１，３７２を光吸収状
態とし、液晶層３７３を光透過状態として、黄色を表示
する場合、液晶層３７３では白色の反射光を生じて、こ
れが液晶層３７１，３７２からの黄色の反射光に重畳さ
れる。そして、液晶層３７３の面積率は３３％であるた
め、このとき、図１２（Ｃ）に示す反射スペクトルとな
り、表示色は淡い黄色となる。マゼンタまたはシアンの
表示時も、同様である。

【００３４】そこで、この発明は、カラー表示が可能
な、液晶を用いた反射型表示装置（反射型液晶表示装
置）において、白色表示時の明度が十分高く、かつ黒色
表示時の明度が十分低くなるとともに、カラー表示時の
明度および彩度が十分高くなるようにしたものである。

【００３５】

【課題を解決するための手段】この発明は、内面に透明
電極が形成された上部支持基板と、内面に光反射層およ
び透明電極が形成された下部支持基板と、前記上部支持
基板と前記下部支持基板との間に挟持された液晶層とを
有する反射型表示装置において、前記液晶層は、互いに
光吸収スペクトルが異なる複数の表示体によって表示画
素を構成するとともに、前記液晶層と前記光反射層との
間に、前記表示体のピッチの１倍以上、３倍以下の厚み
の透明層を設けたことを特徴とする。

【００３６】この場合、図３の実施例に示すように、外
部光源から、前記表示体７１〜７３を透過し、前記光反
射層４０で反射し、再び前記表示体７１〜７３を透過し
て観察者に至る光路上に、光散乱体９０を設けることが
望ましい。

【００３７】また、図６の実施例に示すように、前記表
示画素２００を互いに光吸収スペクトルが異なる複数種
類の副画素７１ｘ，７２ｘ，７３ｘによって構成し、そ
の同一種類の副画素は前記表示体の互いに光吸収スペク
トルが同一の複数のものによって構成するとともに、前
記表示体の隣接するものは互いに光吸収スペクトルが異
なるように前記表示体を配置することが望ましい。

【００３８】さらに、図７の実施例に示すように、前記
透明層５０を、前記それぞれの表示画素２００ごとに、
光反射性隔壁１００によって分割することが望ましい。

【００３９】

【作用】上記のように構成した、この発明の反射型表示
装置においては、ある表示体７３を光吸収状態とし、そ
の両側の表示体７１，７２を光透過状態としたとき、図
２に示すように、表示体７３の近傍に入射した外光１
は、一方で、色光２で示すように光反射層４０で反射し
た後に表示体７３を透過して観察者に到達するととも
に、他方で、色光３で示すように表示体７３を透過した
後に光反射層４０で反射して観察者に到達する。

【００４０】そして、表示体７１，７２，７３と光反射
層４０との間には透明層５０が存在するので、観察方向
を適切にすることによって、観察者は、その光反射層４
０で反射した後に表示体７３を透過した色光２による、
表示体７３の直接像と、表示体７３を透過した後に光反
射層４０で反射した色光３による、表示体７３の光反射
層４０からの反射像７４とを、互いに重なり合わない状
態で、同時に観察することができる。

【００４１】そして、見掛け上、表示体７３の面積率
は、直接像と反射像７４との合成像の面積率と考えられ
るので、表示体７３の見掛け上の面積率は、最大で実際
の面積率の２倍となる。したがって、カラー表示時の明
度および彩度が十分高くなる。

【００４２】黒色を表示する場合には、表示体７１，７
２，７３をすべて光吸収状態とする。この場合、表示体
７１，７２，７３の光吸収状態における透過スペクトル
の透過ピークは、互いに重なり合わないので、ある表示
体を透過して光反射層４０で反射した色光は、他の表示
体を透過することがない。したがって、理想的には０％
の反射率となって、黒色表示時の明度が十分低くなる。

【００４３】また、白色を表示する場合には、表示体７
１，７２，７３をすべて光透過状態とする。この場合、
理想的には１００％に近い反射率となって、白色表示時
の明度が十分高くなる。

【００４４】

【発明の実施の形態】

〔第１の実施形態…図１、図２〕図１は、この発明の反
射型表示装置の一例で、基本的な請求項１の発明の一例
としての反射型液晶表示装置の場合である。

【００４５】この例の反射型液晶表示装置は、上部支持
基板１０の内面に透明電極２０を形成し、下部支持基板
３０の内面に光反射層４０を形成し、光反射層４０上に
透明層５０を形成し、透明層５０上に透明電極６１，６
２，６３を形成して、上部支持基板１０側の透明電極２
０と下部支持基板３０側の透明電極６１，６２，６３と
の間に、表示体としての液晶層７１，７２，７３を、隔
壁８１，８２，８３によって互いに分離して、挟持させ
たものである。

【００４６】上部支持基板１０は、ガラスやポリカーボ
ネート樹脂などからなる透明絶縁基板とし、下部支持基
板３０は、上部支持基板１０と同様にガラスやポリカー
ボネート樹脂などからなる透明絶縁基板とし、またはセ
ラミック板、乳白色もしくはその他の色に着色した樹脂
板、または金属板などにより形成する。

【００４７】透明電極２０および６１，６２，６３は、
ＩＴＯ膜などにより形成し、光反射層４０は、銀やアル
ミニウムなどの高反射率の金属の圧延フィルム、蒸着
膜、メッキ膜などにより形成する。

【００４８】液晶層７１，７２，７３は、例えば、それ
ぞれ二色性色素を溶解した液晶材料により形成して、電
圧が印加されないときには、可視光中の特定波長の光を
吸収して、他の波長の光を透過させる光吸収状態とな
り、閾値以上の電圧が印加されるときには、可視光中の
全波長領域の光を透過させる光透過状態となるととも
に、光吸収状態での光吸収スペクトルが互いに異なるも
のとする。

【００４９】例えば、液晶層７１は、光吸収状態では、
緑および青の色光を吸収して、赤の色光のみを透過さ
せ、液晶層７２は、光吸収状態では、青および赤の色光
を吸収して、緑の色光のみを透過させ、液晶層７３は、
光吸収状態では、赤および緑の色光を吸収して、青の色
光のみを透過させるものとする。

【００５０】液晶層７１，７２，７３は、周期的に配列
し、透明電極６１，６２，６３は、液晶層７１，７２，
７３に対応して分割して形成する。すなわち、１つの表
示画素２００は、３つの液晶層７１，７２，７３によっ
て、３つの副画素２０１，２０２，２０３に分けられ
る。

【００５１】透明層５０は、ガラスや、ポリカーボネー
ト樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂などの樹脂など
からなる透光性絶縁体により形成する。そして、透明層
５０の厚みｄは、液晶層７１，７２，７３のピッチｐの
１〜３倍の範囲内に選定する。後述するように、厚みｄ
がその範囲より大きい場合には、解像度の低下が著しく
なり、逆にその範囲より小さい場合には、彩度向上の効
果が十分に得られなくなる。

【００５２】

【００５３】隔壁８１，８２，８３は、液晶層７１，７
２，７３の液晶材料の混合を防止するもので、アクリル
樹脂などの樹脂やガラスなどの無機材料などにより形成
する。

【００５４】この例の反射型液晶表示装置では、上記の
ように液晶層７１，７２，７３が、それぞれ光吸収状態
のときに、それぞれ赤、緑、青の色光を透過させる場
合、青色を表示するときには、透明電極６１，６２，６
３と透明電極２０との間に印加する電圧を個別に制御す
ることによって、液晶層７３を光吸収状態とし、液晶層
７１，７２を光透過状態とする。

【００５５】このとき、図２に示すように、上部支持基
板１０側から液晶層７３の近傍に入射した外光１は、一
方で、色光２で示すように光反射層４０で反射した後に
液晶層７３を透過して観察者に到達するとともに、他方
で、色光３で示すように液晶層７３を透過した後に光反
射層４０で反射して観察者に到達する。

【００５６】そして、液晶層７１，７２，７３と光反射
層４０との間には透明層５０が存在するので、白い壁の
事務室などのように照明が拡散光線と見なせる場合に
は、観察方向を適切にすることによって、観察者は、そ
の光反射層４０で反射した後に液晶層７３を透過した色
光２による、液晶層７３の直接像と、液晶層７３を透過
した後に光反射層４０で反射した色光３による、液晶層
７３の光反射層４０からの反射像７４とを、互いに重な
り合わない状態で、同時に観察することができる。

【００５７】そして、見掛け上、液晶層７３の面積率
は、直接像と反射像７４との合成像の面積率と考えられ
るので、液晶層７３の見掛け上の面積率は、最大で実際
の面積率の２倍となる。したがって、液晶層７３の見掛
け上の面積率は６７％に達し、観察者は高明度および高
彩度の青色を観察することができる。

【００５８】赤色を表示する場合には、液晶層７１を光
吸収状態とし、液晶層７２，７３を光透過状態とする。
また、緑色を表示する場合には、液晶層７２を光吸収状
態とし、液晶層７１，７３を光透過状態とする。いずれ
の場合も、青色を表示する場合と同様に高明度および高
彩度の表示色が得られる。

【００５９】黒色を表示する場合には、液晶層７１，７
２，７３をすべて光吸収状態とする。この場合、液晶層
７１，７２，７３の光吸収状態における透過スペクトル
の透過ピークは、互いに重なり合わないので、ある液晶
層を透過して光反射層４０で反射した色光は、他の液晶
層を透過することがない。したがって、理想的には０％
の反射率となって、黒色表示時の明度が十分低くなる。

【００６０】白色を表示する場合には、液晶層７１，７
２，７３をすべて光透過状態とする。この場合、液晶層
７１，７２，７３中の二色性色素の二色比が十分に大き
ければ、理想的には１００％に近い反射率となって、白
色表示時の明度が十分高くなる。

【００６１】以上から明らかなように、透明層５０は、
光反射層４０による反射像７４を得るためのもので、そ
の厚みｄは、上述したように、液晶層７１，７２，７３
のピッチｐの１〜３倍の範囲内に選定する。厚みｄが、
その範囲より大きい場合には、直接像と反射像７４が大
きくずれて見えるようになって、解像度の低下が著しく
なる。逆に、厚みｄが、その範囲より小さい場合には、
直接像と反射像７４が互いに重なり合うようになって、
彩度向上の効果が十分に得られなくなる。

【００６２】図１の例の反射型液晶表示装置の具体例
を、実際に行った製造方法とともに示す。

【００６３】まず、上部支持基板１０を構成する厚さ
１．ｌｍｍのガラス基板上に、ＩＴＯを蒸着して透明電
極２０を形成した。一方、透明層５０を構成する厚さ
１．ｌｍｍのガラス基板上に、ＩＴＯを蒸着し、フォト
エッチングして、透明電極６１，６２，６３を構成する
０．５ｍｍピッチのストライプ電極を形成し、その裏面
に、アルミニウムを蒸着して光反射層４０を形成した。

【００６４】次に、赤色の二色性色素（三井東圧製Ｍ−
３７０）を含むネマチック液晶（メルク社製ＺＬＩ−１
８４０）を用意し、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）と
ともに水中に懸濁し、印刷法で透明電極６１を構成する
ストライプ電極上に約１０μｍの厚みで塗布し、乾燥さ
せて液晶層７１を得た。同様に、緑色の二色性色素（三
井東圧製のＭ−３６１とＭ−４０３の１：２混合物）、
青色の二色性色素（三井東圧製Ｍ−４１２）を含む液晶
を用意し、それぞれ印刷法で透明電極６２，６３を構成
するストライプ電極上に塗布し、乾燥させて液晶層７
２，７３を得た。

【００６５】次に、上部支持基板１０を構成するガラス
基板と、透明層５０を構成するガラス基板とを貼り合わ
せて、図１に示した反射型液晶表示装置を得た。下部支
持基板３０およぴ隔壁８１，８２，８３は、省略した。

【００６６】この例では、透明電極２０を上部支持基板
１０の全面に被着したが、これを透明電極６１，６２，
６３を構成するストライプ電極の延長方向に分割したス
トライプ電極として形成して、いわゆる単純マトリクス
駆動バネルとしてもよい。または、透明電極６１，６
２，６３の１つ１つにＴＦＴ（薄膜トランジスタ）、Ｔ
ＦＤ（薄膜ダイオード）、ＭＩＭ（ＭetalＩnsulatorＭ
etal）素子などの能動素子を設けて、いわゆるアクティ
ブマトリクス駆動バネルとしてもよい。

【００６７】また、この例では、透明電極２０を上部支
持基板１０の全面に形成し、透明電極６１，６２，６３
をストライプ状に形成したため、液晶層７１，７２，７
３は、図８（Ａ）に示すように長方形形状のものがスト
ライプ状に配列されたものとなるが、これを正方形形状
とし、またその配列を図８（Ｂ）に示すような千鳥状と
してもよい。

【００６８】上述したように、図１の例の反射型液晶表
示装置によれば、白色表示時の明度が十分高く、かつ黒
色表示時の明度が十分低くなるとともに、カラー表示時
の明度および彩度が十分高くなる。

【００６９】しかし、この例では、液晶層７１，７２，
７３の直接像と、その光反射層４０からの反射像７４と
が重ならない方向、すなわち液晶層７１，７２，７３の
法線方向に対して斜めの方向から観察しないと、カラー
表示時の明度および彩度の向上の効果が得られず、観察
方向に制約を受ける。

【００７０】また、照明光が平行光線の場合、観察方向
を光反射層４０の正反射方向とする必要があるが、照明
がまぶしい、上部支持基板１０の外面での反射光が表示
像に重畳されて表示が見ずらい、観察者から見た照明の
視角が十分大きくないと表示画面全体が照明されない、
という問題がある。さらに、光反射層４０が鏡面である
ため、周囲が映り込み、視認性が悪い。

【００７１】〔第２の実施形態…図３〜図５〕図３は、
このような問題を解決した、この発明の反射型表示装置
の他の例で、請求項２の発明の一例としての反射型液晶
表示装置の場合である。

【００７２】この例は、図１の例の反射型液晶表示装置
に対して、透明電極６１，６２，６３と透明層５０との
間に光散乱層９０を設けたものである。

【００７３】光散乱層９０は、（１）屈折率の異なる微
粒子を含む系、例えば、酸化チタン、酸化鉛、硫酸バリ
ウムなどの白色無機顔料、樹脂または有機低分子材料な
どの有機微粒子や、繊維などを樹脂などのバインダに分
散させた塗料、気泡を含む樹脂、セラミック板、微結晶
を含む結晶性高分子、微結晶を含むガラスや、（２）屈
折率の異なる複数の材料が相互に入り組んだ系、例え
ば、複数の樹脂またはそれらのモノマー同士をいったん
均一に混ぜ合わせ、次に相分離させて得た複合樹脂材
料、カルコゲンガラスなどの相分離可能なガラスや、
（３）複屈折性のマルチドメインを有する材料、例え
ば、液晶性高分子、液晶性高分子と結晶性高分子または
非結晶性高分子との複合相分離材料、液晶性高分子材料
中に無機顔料、有機微粒子、繊維を分散させた複合材
料、高分子マトリクス中に低分子液晶を分散させた複合
材料、などにより形成する。

【００７４】ここで、解像度の低下を最小限とするため
には、光散乱層９０による光散乱の度合いは、ある液晶
層を透過した光が光反射層４０で反射した後、この液晶
層と隣り合う液晶層には入射するが、さらに隣りの液晶
層には入射しない程度に設定するのが望ましい。

【００７５】さらに、出射光４は上部支持基板１０の外
面で反射されるが、このとき、全反射による光の閉じ込
めが生じないようにするのが望ましく、そのため、例え
ば上部支持基板１０の屈折率が１．５の場合には、出射
光４と上部支持基板１０の法線とのなす角θが４１゜を
超えないようにするのが望ましい。

【００７６】この例の反射型液晶表示装置では、例え
ば、液晶層７３を光吸収状態とし、液晶層７１，７２を
光透過状態として、青色を表示する場合、図３に示すよ
うに、上部支持基板１０の法線方向から上部支持基板１
０に入射した外光中の液晶層７３に入射した光５，６
は、液晶層７３を透過して光反射層４０で反射し、光散
乱層９０で散乱した後、液晶層７３の両側の液晶層７
１，７２を透過して、観察者に到達するとともに、図４
に示すように、上部支持基板１０の法線方向から上部支
持基板１０に入射した外光中の液晶層７１，７２に入射
した光７，８は、液晶層７１，７２を透過して光反射層
４０で反射し、光散乱層９０で散乱した後、液晶層７
１，７２の間の液晶層７３を透過して、観察者に到達す
る。

【００７７】すなわち、上部支持基板１０に入射した外
光は、液晶層７３に入射した光５，６も、液晶層７１，
７２に入射した光７，８も、光反射層４０で反射する
前、または反射した後に、液晶層７３を透過して、観察
者に到達する。そのため、液晶層７１，７２，７３は、
すべて青色に観察され、液晶層７３の見掛け上の面積率
が増加して、観察者は高明度および高彩度の青色を観察
することができる。

【００７８】例えば、上部支持基板１０の法線方向から
観察する場合、図１の例では、直接像と反射像７４が完
全に重なり合って、見掛け上の面積率は増加しないが、
図３ないし図４の例では、液晶層７１，７２，７３から
観察者側に出射する光は、光散乱層９０によって発散光
となるので、観察方向の違いによる見え方の違いは、図
１の例よりも、はるかに小さくなる。また、光散乱層９
０の作用によって、入射光の入射角に依存した見え方の
変化も抑制できる。したがって、図３ないし図４の例で
は、図１の例のように観察方向が制約されるということ
がない。

【００７９】光散乱層９０による光散乱の度合いが上記
のように適切に設定された場合、液晶層７３の見掛け上
の面積率は、次のように計算される。

【００８０】まず、往路で液晶層７３を透過する割合
は、液晶層７３の実際の面積率と等しい３３％である。
液晶層７３を往路で透過しないで復路で透過する割合
は、６７％×０．３３＝２２％である。したがって、入
射光のうち、これらの和である３３％＋２２％＝５６％
の割合の光が、少なくとも一度は液晶層７３を透過する
ことになり、液晶層７３の見掛け上の面積率は、５６％
になる。

【００８１】この値は、図１の例の６７％よりは低いも
のの、図９に示した従来の反射型液晶表示装置の３３％
と比較すると、約１．７倍となる。このときの反射スペ
クトルは図５（Ｂ）のようになり、上記のように明度お
よび彩度の高い表示が得られる。赤色または緑色を表示
する場合も、全く同様である。

【００８２】黒色を表示する場合には、液晶層７１，７
２，７３をすべて光吸収状態とする。液晶層７１，７
２，７３の光吸収状態における透過スペクトルの透過ピ
ークは、互いに重なり合わないので、入射光は往路と復
路で異なる液晶層を透過して観察者に到達することはで
きない。すなわち、往路と復路で同じ液晶層を透過した
光だけが反射光として観察される。

【００８３】例えば、青の色光の３３％が液晶層７３を
透過し、その後、光散乱層９０で散乱した光の３３％が
再び液晶層７３を透過して観察される。したがって、青
の色光の反射率は、３３％×０．３３＝１１％である。
赤および緑の色光も同様に１１％反射するので、黒色表
示時の反射スペクトルは図５（Ａ）のようになり、その
最大値は１１％となる。

【００８４】この値は、図１の例における理想的な値で
ある０％よりは高いものの、実用上十分に低い値と言え
る。また、図１の例のように黒色表示を観察する際に観
察方向が制約されるということがない。

【００８５】白色を表示する場合には、液晶層７１，７
２，７３をすべて光透過状態とする。この場合、液晶層
７１，７２，７３中の二色性色素の二色比が十分に大き
ければ、図５（Ｄ）に示すように、理想的には１００％
に近い反射率となって、白色表示時の明度が十分高くな
る。

【００８６】なお、黄色を表示する場合には、液晶層７
１，７２を光吸収状態とし、液晶層７３を光透過状態と
する。この場合、反射スペクトルは図５（Ｃ）のように
なる。

【００８７】以上のように、図３の例によれば、光散乱
層９０の作用によって、照明光が平行光線の場合でも、
図１の例のように光反射層４０の正反射方向から観察す
る必要はない。そのため、照明がまぶしい、上部支持基
板１０の外面での反射光が表示像に重畳されて表示が見
ずらい、観察者から見た照明の視角が十分大きくないと
表示画面全体が照明されない、という問題は生じない。

【００８８】さらに、光散乱層９０の作用によって、光
反射層４０が鏡面であることによる周囲の映り込みが防
止され、図１の例より視認性がよくなる。

【００８９】なお、光散乱層９０は、透明電極６１，６
２，６３と透明層５０との間に限らず、室内光や太陽光
などの外部光源から、液晶層７１，７２，７３を透過
し、光反射層４０で反射し、再び液晶層７１，７２，７
３を透過して観察者に至る光路上の、いずれかの位置に
設ければよい。

【００９０】例えば、上部支持基板１０の外面上、上部
支持基板１０と透明電極２０と間、透明電極２０と液晶
層７１，７２，７３との間、液晶層７１，７２，７３と
透明電極６１，６２，６３との間、または透明層５０と
光反射層４０との間に設けてもよい。または、透明層５
０に光散乱層を兼ねさせたり、例えば光反射層４０の反
射面を凹凸形状に加工するなどして、光反射層４０に光
散乱機能を持たせるようにしてもよい。

【００９１】また、上部支持基板１０と透明電極２０と
の間に別の透明層を設け、この透明層と上部支持基板１
０との間に光散乱層を設けてもよい。さらに、光散乱層
を上記の配置可能な位置のうちの複数箇所に配置しても
よい。

【００９２】図３の例の反射型液晶表示装置の具体例
を、実際に行った製造方法とともに示す。

【００９３】まず、上部支持基板１０を構成する厚さ
１．ｌｍｍのガラス基板上に、ＩＴＯを蒸着して透明電
極２０を形成した。一方、透明層５０を構成する厚さ
１．ｌｍｍのガラス基板上に、アクリル系液晶性高分子
の溶液を塗布し、成膜してマルチドメイン構造を有する
光散乱層９０を形成した。

【００９４】次に、光散乱層９０上に、ＩＴＯを蒸着
し、フォトエッチングして、透明電極６１，６２，６３
を構成する０．５ｍｍピッチのストライプ電極を形成
し、裏面に、アルミニウムを蒸着して光反射層４０を形
成した。

【００９５】次に、赤色の二色性色素（三井東圧製Ｍ−
３７０）を含むネマチック液晶（メルク社製ＺＬＩ−１
８４０）を用意し、ＰＶＡとともに水中に懸濁し、印刷
法で透明電極６１を構成するストライプ電極上に約１０
μｍの厚みで塗布し、乾燥させて液晶層７１を得た。同
様に、緑色の二色性色素（三井東圧製のＭ−３６１とＭ
−４０３の１：２混合物）、青色の二色性色素（三井東
圧製Ｍ−４１２）を含む液晶を用意し、それぞれ印刷法
で透明電極６２，６３を構成するストライプ電極上に塗
布し、乾燥させて液晶層７２，７３を得た。

【００９６】次に、上部支持基板１０を構成するガラス
基板と、透明層５０を構成するガラス基板とを貼り合わ
せて、図３に示した反射型液晶表示装置を得た。下部支
持基板３０およぴ隔壁８１，８２，８３は、省略した。

【００９７】上述したように、図３の例の反射型液晶表
示装置によれば、光反射層４０の正反射方向から観察す
る必要がなく、照明がまぶしいなどの問題を生じないと
ともに、視認性がよくなる。

【００９８】しかし、この例では、ある液晶層を透過し
た光が隣接する液晶層を透過するように、光散乱層９０
が光を散乱させるため、隣接する表示画素との望ましく
ない混色を生じて、空間周波数の高い表示画像に対して
は色再現性がよくないという問題がある。

【００９９】この場合、ある表示画素２００と、これに
隣接する表示画素との混色は、両者の表示画素にまたが
って両隣りとなる、２つの液晶層の間で生じる。そし
て、１つの表示画素を構成する液晶層の数と、隣接する
表示画素と混色する液晶層の数との比は、３：１であ
る。

【０１００】〔第３の実施形態…図６〕図６は、このよ
うな問題を解決した、この発明の反射型表示装置の他の
例で、請求項３の発明の一例としての反射型液晶表示装
置の場合である。

【０１０１】この例では、１つの表示画素２００を互い
に光吸収スペクトルが異なる３種類の副画素７１ｘ，７
２ｘ，７３ｘによって構成し、その同一種類の副画素を
互いに光吸収スペクトルが同一の３つの液晶層によって
構成し、すなわち、例えば、副画素７１ｘは、光吸収状
態で赤の色光を透過させる液晶層７１ａ，７１ｂ，７１
ｃによって構成し、副画素７２ｘは、光吸収状態で緑の
色光を透過させる液晶層７２ａ，７２ｂ，７２ｃによっ
て構成し、副画素７３ｘは、光吸収状態で青の色光を透
過させる液晶層７３ａ，７３ｂ，７３ｃによって構成
し、さらに隣接する液晶層は互いに光吸収スペクトルが
異なるように配置する。

【０１０２】これに対応して、上記の透明電極６１，６
２，６３も、それぞれ透明電極６１ａ，６１ｂ，６１
ｃ、透明電極６２ａ，６２ｂ，６２ｃ、透明電極６３
ａ，６３ｂ，６３ｃに分割して形成する。

【０１０３】そして、この例では、透明層５０の厚み
は、副画素ではなく、副々画素というべき、それぞれの
液晶層のピッチの１〜３倍の範囲内に選定する。

【０１０４】この例でも、基本的な動作は、図１または
図３の例と同じである。ただし、この例では、ある表示
画素２００と、これに隣接する表示画素との混色は、両
者の表示画素にまたがって両隣りとなる、２つの液晶層
の間で生じる。そして、１つの表示画素を構成する液晶
層の数と、隣接する表示画素と混色する液晶層の数との
比は、９：１である。したがって、混色の度合いは、図
３の例の１／３に減少する。

【０１０５】なお、１つの副画素を２つまたは４つ以上
の液晶層によって構成してもよい。一般に、１つの副画
素を構成する液晶層の数をＮとするとき、混色の度合い
は、図３の例の１／Ｎに減少する。

【０１０６】図６の例の反射型液晶表示装置の具体例
を、実際に行った製造方法とともに示す。

【０１０７】まず、上部支持基板１０を構成する厚さ
１．ｌｍｍのガラス基板上に、ＩＴＯを蒸着して、透明
電極２０を形成した。一方、下部支持基板３０を構成す
る厚さ１．ｌｍｍのガラス基板上に、アルミニウムを蒸
着して光反射層４０を形成し、その上に、透明層５０を
構成する厚さ０．２ｍｍのガラス基板を接着剤を介して
接着した。

【０１０８】次に、その透明層５０を構成するガラス基
板上に、ＩＴＯを蒸着し、フォトエッチングして、透明
電極６１ａ，６２ａ，６３ａ，６１ｂ，６２ｂ，６３
ｂ，６１ｃ，６２ｃ，６３ｃを構成する０．ｌｍｍピッ
チのストライブ電極を形成した。

【０１０９】次に、赤色の二色性色素（三井東圧製Ｍ−
３７０）を含むネマチック液晶（メルク社製ＺＬＩ−１
８４０）を用意し、ＰＶＡとともに水中に懸濁し、印刷
法で透明電極６１ａ，６１ｂ，６１ｃを構成するストラ
イプ電極上に約１０μｍの厚みで塗布し、乾燥させて液
晶層７１ａ，７１ｂ，７１ｃを得た。同様に、緑色の二
色性色素（三井東圧製のＭ−３６１とＭ−４０３の１：
２混合物）、青色の二色性色素（三井東圧製Ｍ−４１
２）を含む液晶を用意し、それぞれ印刷法で透明電極６
２ａ，６２ｂ，６２ｃおよび６３ａ，６３ｂ，６３ｃを
構成するストライプ電極上に塗布し、乾燥させて液晶層
７２ａ，７２ｂ，７２ｃおよび７３ａ，７３ｂ，７３ｃ
を得た。

【０１１０】次に、上部支持基板１０を構成するガラス
基板と、下部支持基板３０を構成するガラス基板とを貼
り合わせて、図６に示した反射型液晶表示装置を得た。
各液晶層間の隔壁は、省略した。

【０１１１】〔第４の実施形態…図７〕図７は、この発
明の反射型表示装置のさらに他の例で、請求項４の発明
の一例としての反射型液晶表示装置の場合である。

【０１１２】この例では、図１の例の反射型液晶表示装
置において、透明層５０を、それぞれの表示画素２００
ごとに、光反射性隔壁１００によって分割する。

【０１１３】このように透明層５０が、光反射性隔壁１
００によって表示画素２００ごとに分割されるので、図
７の例では、隣接する表示画素との混色を生じない。な
お、光反射性隔壁１００を光反射層４０と一体に形成し
てもよい。

【０１１４】図７の例の反射型液晶表示装置の具体例
を、実際に行った製造方法とともに示す。

【０１１５】まず、上部支持基板１０を構成する厚さ
１．ｌｍｍのガラス基板上に、ＩＴＯを蒸着して、透明
電極２０を形成した。一方、厚さ３ｍｍのアルミニウム
基板に、マイクロフライス加工を施して、幅１．３ｍ
ｍ、深さｌｍｍの溝を１．５ｍｍピッチで加工すること
により、光反射性隔壁１００、光反射層４０および下部
支持基板３０を一体に形成した。

【０１１６】次に、熱硬化アクリル樹脂中に白色顔料で
あるＴｉ０_２を分散させた白色塗料を、上記の溝を埋め
るようにブレード塗布し、熱硬化後に表面を研磨して、
光散乱層を兼ねた透明層５０を形成し、その上に、ＩＴ
Ｏを蒸着し、フォトエッチングして、透明電極６１，６
２，６３を構成する０．５ｍｍピッチのストライプ電極
を形成した。

【０１１７】次に、赤色の二色性色素（三井東圧製Ｍ−
３７０）を含むネマチック液晶（メルク社製ＺＬＩ−１
８４０）を用意し、ＰＶＡとともに水中に懸濁し、印刷
法で透明電極６１を構成するストライプ電極上に約１０
μｍの厚みで塗布し、乾燥させて液晶層７１を得た。同
様に、緑色の二色性色素（三井東圧製のＭ−３６１とＭ
−４０３の１：２混合物）、青色の二色性色素（三井東
圧製Ｍ−４１２）を含む液晶を用意し、それぞれ印刷法
で透明電極６２，６３を構成するストライプ電極上に塗
布し、乾燥させて液晶層７２，７３を得た。

【０１１８】次に、上部支持基板１０を構成するガラス
基板と、下部支持基板３０などを構成するアルミニウム
基板とを貼り合わせて、図７に示した反射型液晶表示装
置を得た。隔壁８１，８２，８３は、省略した。

【０１１９】〔他の実施形態〕図１、図３、図６および
図７の実施形態は、いずれも１つの表示画素を３種類の
副画素で構成する場合であるが、１つの表示画素を２種
類または４種類以上の副画素で構成することもできる。

【０１２０】

【０１２１】

【発明の効果】上述したように、この発明によれば、カ
ラー表示が可能な、液晶を用いた反射型表示装置（反射
型液晶表示装置）において、白色表示時の明度が十分高
く、かつ黒色表示時の明度が十分低くなるとともに、カ
ラー表示時の明度および彩度が十分高くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の反射型表示装置の第１の例を示す図
である。

【図２】図１の反射型表示装置の動作の説明に供する図
である。

【図３】この発明の反射型表示装置の第２の例を示す図
である。

【図４】図３の反射型表示装置の動作の説明に供する図
である。

【図５】図３の反射型表示装置の黒色、赤色、黄色およ
び白色の表示時の反射スペクトルを示す図である。

【図６】この発明の反射型表示装置の第３の例を示す図
である。

【図７】この発明の反射型表示装置の第４の例を示す図
である。

【図８】この発明の反射型表示装置における表示体の形
状および配置の例を示す図である。

【図９】従来の反射型表示装置の一例を示す図である。

【図１０】図９の反射型表示装置の黒色、赤色、黄色お
よび白色の表示時の反射スペクトルを示す図である。

【図１１】従来の反射型表示装置の他の例を示す図であ
る。

【図１２】図１１の反射型表示装置の黒色、赤色、黄色
および白色の表示時の反射スペクトルを示す図である。

【符号の説明】

１０ 上部支持基板 ２０ 透明電極 ３０ 下部支持基板 ４０ 光反射層 ５０ 透明層 ６１〜６３ 透明電極 ６１ａ〜６３ａ，６１ｂ〜６３ｂ，６１ｃ〜６３ｃ 透
明電極 ７１〜７３ 液晶層（表示体） ７１ａ〜７３ａ，７１ｂ〜７３ｂ，７１ｃ〜７３ｃ 液
晶層（表示体） ７４ 反射像 ８１〜８３ 隔壁 ９０ 光散乱層 １００ 光反射性隔壁 ２００ 表示画素 ２０１〜２０３ 副画素

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−19626（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−162780（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−282717（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−173717（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−160470（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−29825（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/13 - 1/141

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内面に透明電極が形成された上部支持基板
   と、内面に光反射層および透明電極が形成された下部支
   持基板と、前記上部支持基板と前記下部支持基板との間
   に挟持された液晶層とを有する反射型表示装置におい
   て、 前記液晶層は、互いに光吸収スペクトルが異なる複数の
   表示体によって表示画素を構成するとともに、 前記液晶層と前記光反射層との間に、前記表示体のピッ
   チの１倍以上、３倍以下の厚みの透明層を設けたことを
   特徴とする反射型表示装置。
2. 【請求項２】請求項１の反射型表示装置において、 外部光源から、前記液晶層を透過し、前記光反射層で反
   射し、再び前記液晶層を透過して観察者に至る光路上
   に、光散乱層を設けたことを特徴とする反射型表示装
   置。
3. 【請求項３】請求項１の反射型表示装置において、 前記表示画素は、互いに光吸収スペクトルが異なる複数
   種類の副画素によって構成し、その同一種類の副画素
   は、互いに光吸収スペクトルが同一の複数の表示体によ
   って構成し、隣接する表示体は、互いに光吸収スペクト
   ルが異なるものとしたことを特徴とする反射型表示装
   置。
4. 【請求項４】請求項１の反射型表示装置において、 前記透明層は、それぞれの表示画素ごとに、光反射性隔
   壁によって分割したことを特徴とする反射型表示装置。