JP3407641B2 - 液晶装置及び電子機器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶装置及びこの液
晶装置を用いた電子機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、反射型の液晶装置としては、２枚
の透明基板の間に液晶層を封止してなる液晶セルの背面
側に反射板を配置したものが多く利用されている。この
ような反射型の液晶装置においては、液晶層の種類や駆
動方式などに応じて、液晶セルの前後に偏光板を配置し
たり、液晶装置の前面側のみに偏光板を配置したり、偏
光板を全く必要としなかったりする場合がある。

【０００３】このような形式の反射型液晶装置において
は、外光が前面側の透明基板を通して液晶層に入射し、
裏面側の透明基板を透過して反射板にて反射された後、
再び裏面側の透明基板、液晶層、前面側の透明基板を通
過して視認される。この場合に、液晶層と反射板の反射
面の間には裏面側の透明基板の厚さ分だけ間隔が生じる
ため、外光の入射角度によっては入射時において通過す
る液晶層の画素領域もしくはドット領域と、反射後に通
過する液晶層の画素領域もしくはドット領域とが異なる
ので、いわゆる視差による表示のにじみやダブルイメー
ジなどが発生するという問題点がある。

【０００４】上記のような問題点を解決する手法として
は、特開平５−３２３３７１号公報や特開平９−１１３
８９３号公報に記載されているように、外光を反射させ
る反射板を液晶セルの内面に設けて、視差をなくすとい
うものがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、特開平５−
３２３３７１号公報に記載されている反射型の液晶装置
においては、画素反射電極に凹凸を付与して光拡散性を
持たせているので、反射光が干渉しあって色付いたりし
ないように凹凸を付与しなければならない。このため、
プロセスが複雑になり、コストが増すという問題があ
る。画素反射電極の金属感や鏡面感をなくすには凹凸の
高さや間隔、配列など非常に複雑な設計が必要になる。
凹凸の高低さを激しくしすぎると、これに起因する液晶
配向の乱れも生じる。

【０００６】さらに、特開平９−１１３８９３号公報に
記載されている反射型の液晶装置においては、異なる屈
折率を有する２種類の微小領域から構成される拡散板を
液晶セルの前面に配置しているので、拡散板による表示
のにじみ（ボケ）が発生するという問題点がある。この
拡散板は反射板の鏡面感や金属感をなくし、外光の正反
射方向でなくとも明るい表示を得るために用いているわ
けであるが、この拡散板による光散乱のために、異なる
各画素での異なる情報が人間の目で認識されるまでに混
在してしまう。つまり、隣り合う画素で白表示と黒表示
をそれぞれ行っていたとすると、拡散板のために、白表
示と黒表示の境界がわかりにくくなり、表示がぼけてし
まう。拡散板による光散乱が強すぎると表示のにじみ
（ボケ）が顕著になり、逆に弱すぎると反射板の鏡面感
や金属感が残り、液晶装置の視野角も狭くなってしま
う。

【０００７】また、近年の携帯機器やＯＡ機器の発展に
伴って液晶表示のカラー化が要求されるようになってお
り、反射型液晶装置を用いるような機器においてもカラ
ー化が必要な場合が多い。ところが、特開平９−１１３
８９３号公報に記載されている液晶装置とカラーフィル
タを組み合わせた方法では、拡散板による散乱のため
に、表示のにじみ（ボケ）が発生してしまい、十分な発
色を得ることができないという問題点がある。

【０００８】その他、特開平７−２８０５５号公報や特
開平７−３６０６０号公報に記載されているように、拡
散板も液晶セル内面へ形成して、表示のにじみ（ボケ）
を抑制する方法が提案されているが、これはコスト高に
なったり、信頼性が低下したり、所望の散乱特性が得に
くいなどの問題があり、実用化には至っていない。

【０００９】そこで本発明は上記問題点を解決するもの
であり、製造が容易でかつ表示のにじみ（ボケ）や混色
などを抑えた反射型の液晶装置を提供することにある。
また、この液晶装置を用いた電子機器を提供することに
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明が講じた手段は、以下の通りである。

【００１１】本発明の液晶装置は、第１基板と第２基板
との間に液晶層が挟持され、前記第１基板の前記液晶層
と異なる側には偏光板が配置され、前記第１基板と前記
偏光板との間に位相差板と散乱層が配置されてなり、前
記第２基板の前記液晶層側には面内で規則的に配列した
凹凸を有する反射層が形成されていることを特徴とす
る。また、前記第１基板には複数の着色層からなるカラ
ーフィルタが備えられ、前記第２基板に形成された前記
反射層は前記カラーフィルタの前記着色層毎に配列され
ていることを特徴とする。また、前記散乱層のヘイズが
５％以上３０％未満であることを特徴とする。また、前
記カラーフィルタの各前記着色層の可視領域における最
低透過率が３０％〜５０％であることを特徴とする。

【００１２】この手段によれば、液晶配向への悪影響を
極力抑えるように反射層の凹凸を小さくして反射層の光
拡散性を低下させても、液晶セル表面に配置してある散
乱層によってこの低下分を補うことができ、表示のにじ
み（ボケ）や混色などを抑えた反射型の液晶装置をつく
ることができる。反射層に凹凸を付与しただけで光拡散
性を持たせた反射型液晶装置に比べ、製造が容易でかつ
凹凸による液晶層への影響を抑えることができる。ま
た、散乱層と鏡面反射層を組み合わせた反射型液晶装置
に比べ、散乱層の光拡散性を小さくすることができるの
で、散乱層に起因する表示のにじみ(ぼけ)を最小限に抑
えることができる。

【００１３】反射層が画素電極を兼ねていてもよい。こ
のようにすることによって、新たに画素電極を形成する
必要がなく、低コストで液晶装置を製造することができ
る。また、反射層と第１基板の間にカラーフィルタを形
成してもよい。このようにすることによって、反射型カ
ラー表示を実現することができる。

【００１４】次に、本発明に用いる散乱層について述べ
る。散乱層は積分球式光線透過率測定装置によって測定
された全光線透過率と散乱光透過率の比で求められる曇
価（ヘイズ）を適当に選択することによって、表示のに
じみ（ボケ）を抑制することができる。ヘイズが小さす
ぎると反射層の鏡面感や金属感が残ってしまい、明るく
高画質な表示が得られない。一方、ヘイズが大きすぎる
と表示のにじみ（ボケ）を抑えるのが困難となり、鮮明
でコントラストが高い高画質な表示が得られない。実験
によると、好ましいヘイズの範囲は、５％以上３０％未
満であった。また、散乱層は、Ａｓｉａ Ｄｉｓｐｌａ
ｙ９５，ｐｐ５９９−ｐｐ６０２で東北大学内田教授ら
が発表しているような、入射光側への散乱（後方散乱）
がなく、前方散乱が主であるものがより好ましい。な
お、散乱層は、特開平９−１１３８９３号公報に記載さ
れているような指向性を持つ光制御フィルムでも構わな
い。

【００１５】

【００１６】また、反射層の凹凸を面内で規則的に配列
しているので、ランダム配列で凹凸を形成するのに比べ
て、製造が容易になる。例えば、図２に示すような規則
的な凹凸をつくるスタンパーやフォトマスクを用意して
おけば、どのようなサイズの液晶装置でも容易に低コス
トで製造することができる。反射層の凹凸を面内で規則
的に配列すると、製造は容易になるが、反射層からの反
射光が干渉しあって、干渉縞が生じたり色付いたりして
しまう。しかし、本手段によれば、散乱層が液晶セル外
面に形成されているので、この干渉縞や色付きを抑える
ことができる。

【００１７】

【００１８】

【００１９】また、前記散乱層の前記第１基板と異なる
側に偏光板を配置しているので、高いコントラストの反
射型液晶装置を得ることができる。さらに、散乱層によ
る後方散乱光のうち約半分を吸収する効果がある。これ
によって、散乱層によるコントラストの低下を抑えるこ
とができる。

【００２０】

【００２１】また、前記第１基板と前記偏光板の間に少
なくとも１枚の位相差板を配置しているので反射型表示
において良好な表示制御ができるとともに、光の波長分
散に起因する色付きなどの色調への影響を低減すること
ができる。なお、位相差板は偏光板と散乱層の間、また
は散乱層と第１基板の間のどちらに配置しても構わな
い。

【００２２】本発明の電子機器は、前記液晶装置を搭載
したことを特徴とする。

【００２３】この手段によれば、製造が容易でかつ表示
のにじみ（ボケ）や混色などを抑えた反射型表示のでき
る液晶装置を用いた電子機器を実現することができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】次に、添付図面を参照して本発明
に係る実施形態について説明する。

【００２５】（第１実施形態）図１は本発明に係る液晶
装置の第１実施形態の構造を示す概略縦断面図である。
この実施形態は基本的に単純マトリクス型の液晶表示装
置に関するものであるが、同様の構成によりアクティブ
マトリクス型の装置や他のセグメント型の装置、その他
の液晶装置にも適用することは可能である。

【００２６】この実施形態では、２枚の基板１０１、１
０２の間に液晶層１０５が枠状のシール材１０４によっ
て封止された液晶セルが形成されている。液晶層１０５
は、所定のツイスト角を持つネマチック液晶で構成され
ている。前方の透明基板１０１の内面上にはカラーフィ
ルタ１０９が形成され、このカラーフィルタには、Ｒ
（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色の着色層が所定パタ
ーンで配列されている。カラーフィルタの表面上には透
明な保護膜１１０が被覆されており、この保護膜の表面
上に複数のストライプ状の透明電極１１１がＩＴＯなど
により形成されている。透明電極１１１の表面上には配
向膜が形成され、所定方向にラビング処理が施されてい
る。また、前方の透明基板１０１の外面上に偏光板１０
６、位相差板１０７、散乱板１０８が配置されている。

【００２７】一方、後方基板１０２の内面上には、上記
カラーフィルタの着色層毎に形成されたストライプ状の
反射電極１０３が上記透明電極１１１と交差するように
複数配列されている。ＭＩＭ素子やＴＦＴ素子を備えた
アクティブマトリクス型の装置である場合には、各反射
電極１０３は矩形状に形成され、アクティブ素子を介し
て配線に接続される。この反射電極１０３はＣｒやＡｌ
などにより形成され、その表面は透明基板１０１の側か
ら入射する光を反射する反射面となっている。反射電極
１０３の表面上には上記と同様の配向膜が形成される。
反射電極１０３には特開平５−３２３３７１号公報に記
載されているような凹凸を公報と同様な方法で形成し
た。

【００２８】まず、反射表示について説明する。外光は
図１における偏光板１０６、位相差板１０７、散乱板１
０８、カラーフィルタ１０９をそれぞれ透過し、液晶層
１０５を通過後、反射電極１０３によって反射され、再
び偏光板１０６から液晶セルの外へ出射される。このと
き、液晶層１０５への印加電圧によって明状態と暗状
態、及びその中間の明るさを制御する。散乱板１０８
は、凹凸の付与された反射電極１０３の鏡面感や金属感
を白濁させ、外光の正反射方向以外でも明るい表示を認
識することができるようにする効果がある。反射電極１
０３に凹凸を付与しても、金属感や鏡面感は完全に除去
することができないので、散乱板１０８を液晶セル前面
に配置することは非常に有効である。

【００２９】本実施形態で、１枚偏光板型の反射型液晶
装置について説明をしたが、液晶層に偏光板を不要とす
るような高分子散乱型の液晶や二色性の色素を添加した
ゲストホスト液晶を用いてもよい。この時は本実施形態
で用いた偏光板や位相差板は不要となる。

【００３０】上述したような本実施例の構成によれば、
表示のにじみ（ボケ）や混色などを抑えた反射型の液晶
装置が実現できた。

【００３１】また、本実施形態では、反射層が画素電極
を兼ねているが、反射層の上に保護膜または絶縁膜を形
成してからＩＴＯなどの透明電極を形成して、画素電極
としてもよい。

【００３２】（第２実施形態）第１の実施形態と同様な
構造の反射型液晶装置を構成した。第１の実施形態と異
なる点は、反射電極１０３の凹凸を図２に示すように面
内で規則的に配列したことである。図中の２０２が凸部
で、２０１が凹部である。この実施形態は基本的に単純
マトリクス型の液晶表示装置に関するものであるが、同
様の構成によりアクティブマトリクス型の装置や他のセ
グメント型の装置、その他の液晶装置にも適用すること
は可能である。

【００３３】図１を用いて、その構成を簡単に説明す
る。２枚の基板１０１、１０２の間に液晶層１０５が枠
状のシール材１０４によって封止された液晶セルが形成
されている。液晶層１０５は、負の誘電異方性を持つネ
マチック液晶で構成されている。前方の透明基板の内面
上にはカラーフィルタ１０９が形成され、このカラーフ
ィルタには、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色の着
色層が所定パターンで配列されている。カラーフィルタ
の表面上には透明な保護膜１１０が被覆されており、こ
の保護膜１１０の表面上に複数のストライプ状の透明電
極１１１がＩＴＯなどにより形成されている。透明電極
１１１の表面上には液晶を垂直に配向させる配向膜が形
成され、所定方向にラビング処理が施されている。この
ラビング処理によって、液晶分子はラビング方向に約８
５度のプレティルト角を有している。

【００３４】一方、後方の基板１０２の内面上には、上
記カラーフィルタの着色層毎に形成されたストライプ状
の反射電極１０３が上記透明電極１１１と交差するよう
に複数配列されている。ＭＩＭ素子やＴＦＴ素子を備え
たアクティブマトリクス型の装置である場合には、各反
射電極１０３は矩形状に形成され、アクティブ素子を介
して配線に接続される。この反射電極１０３はＣｒやＡ
ｌなどにより形成され、その表面は透明基板１０１の側
から入射する光を反射する反射面となっている。反射電
極１０３の表面上には上記と同様の配向膜が形成され
る。なお、この配向膜にはラビング処理を施さない。

【００３５】反射電極１０３には、１．０重量％のＮｄ
を添加したＡｌを５００オングストロームの厚みでスパ
ッタした金属膜を用いた。この反射電極１０３には、図
２に示すような面内で規則的な凹凸が形成されている。
前方の透明基板１０１の外面上に偏光板１０６が配置さ
れ、偏光板１０６と透明電極１１１との間に位相差板
（１／４波長板）１０７と散乱板１０８が配置されてい
る。

【００３６】外光は図１における偏光板１０６、位相差
板１０７、散乱板１０８、カラーフィルタ１０９をそれ
ぞれ透過し、液晶層１０５を通過後、反射電極１０３に
よって反射され、再び偏光板１０６から液晶セルの外へ
出射される。このとき、液晶層１０５への印加電圧によ
って明状態と暗状態、及びその中間の明るさを制御す
る。

【００３７】この実施形態では、散乱板１０８が存在し
ないと、反射電極１０３の凹凸を面内で規則的に配列し
たため、干渉縞や色付きが見られ、非常に表示品質の悪
い反射型液晶装置になってしまう。しかし、弱い光散乱
性（ヘイズ：約１０％〜２０％）を有する散乱板１０８
を液晶セル前面に配置することによって、この干渉縞や
色付きを消すとともに反射電極１０３の鏡面感や金属感
をなくすことができる。また、この散乱板１０８は凹凸
を付与した反射電極１０３の光拡散性を補う役目も持っ
ている。この液晶装置は、光拡散性の弱い散乱板１０８
を用いているので、表示のにじみ（ボケ）を可能な限り
抑えていることができ、鮮明でコントラストが高く発色
のよい反射型のカラー表示が得られた。また、反射電極
１０３の凹凸を面内で規則的に配列したので、製造が容
易になった。さらに、反射電極１０３の凹凸の高低さを
小さくすることができるので、液晶配向への悪影響を最
小限にすることができる。

【００３８】本実施形態では、図２に示すような凸凹の
形状、大きさ、配列が同じ反射電極を用いたが、それぞ
れが異なっていても構わない。また、凸部２０２と凹部
２０１を逆に形成しても構わない。

【００３９】上述したような本実施例の構成によれば、
製造が容易でかつ表示のにじみ（ボケ）などのない反射
型カラー液晶装置が実現できた。

【００４０】本実施形態では、反射電極１０３のすぐ上
に配向膜を塗布して反射型液晶装置を形成したが、液晶
配向への反射電極１０３凹凸の影響を抑えるために、凹
凸を小さくする保護膜を形成してもよい。この場合、凹
凸による光散乱性が小さくなる恐れがあるが、液晶セル
前面に散乱板１０８が存在するので、これを補うことが
できる。

【００４１】最後に、上記の各実施形態に用いるカラー
フィルタの着色層について述べる。各実施形態において
は、反射型表示を行う場合、入射光が一旦カラーフィル
タのいずれかの着色層を透過した後、液晶層を通過して
反射電極によって反射され、再び着色層を透過してから
放出される。したがって、通常の透過型の液晶装置とは
ことなり、カラーフィルタを二回通過することになるた
め、通常のカラーフィルタでは表示が暗くなる。そこ
で、各実施形態では、カラーフィルタのＲ、Ｇ、Ｂの各
着色層の可視領域における最低透過率が３０〜５０％に
なるように淡色化して形成している。着色層の淡色化
は、着色層の膜厚を薄くしたり、着色層に混合する顔料
若しくは染料の濃度を低くしたりすることによってなさ
れる。このことによって、反射型表示を行う場合に表示
の明るさを低下させないように構成することができる。

【００４２】（第３実施形態）本発明の電子機器の例を
３つ示す。本発明の液晶装置は、反射型なので、様々な
環境下で用いられ、しかも低消費電力が必要とされる携
帯機器に適している。例えば、図３（ａ）は携帯電話で
あり、（ｂ）はウォッチであり、（ｃ）は携帯情報機器
である。本発明の液晶装置は表示のにじみ（ボケ）など
がなく表示品質が高いので、高精細な表示を必要とする
場合には最適である。近年、情報量の増大と情報インフ
ラの整備によって、携帯の頻度が高い電子機器が数多く
製造・販売されている。このような電子機器の表示部に
は本発明の液晶装置は最適であり、特にカラー表示が必
要な時には非常に発色のよい表示を可能にする。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、製
造が容易でかつ表示のにじみ（ボケ）や混色などを抑え
た鮮明な表示を行う反射型液晶装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液晶装置の第１実施形態及び第２
実施形態の概略構造を示す概略縦断面図である。

【図２】反射電極の凹凸を面内で規則的に配列した例を
示す概略図である。

【図３】本発明に係る液晶装置を搭載した電子機器の概
略図である。

【符号の説明】

１０１、１０２ ガラス基板 １０３ 反射電極 １０４ シール材 １０５ 液晶層 １０６ 偏光板 １０７ 位相差板 １０８ 散乱板 １０９ カラーフィルタ １１０ 保護膜 １１１ 透明電極 ２０１ 反射板の凸部 ２０２ 反射板の凹部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1335

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１基板と第２基板との間に液晶層が挟
   持され、前記第１基板の前記液晶層と異なる側には偏光
   板が配置され、前記第１基板と前記偏光板との間に位相
   差板と散乱層が配置されてなり、前記第２基板の前記液
   晶層側には面内で規則的に配列した凹凸を有する反射層
   が形成されていることを特徴とする液晶装置。
2. 【請求項２】 前記第１基板には複数の着色層からなる
   カラーフィルタが備えられ、前記第２基板に形成された
   前記反射層は前記カラーフィルタの前記着色層毎に配列
   されていることを特徴とする請求項１記載の液晶装置。
3. 【請求項３】 前記散乱層のヘイズが５％以上３０％未
   満であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の
   液晶装置。
4. 【請求項４】 前記カラーフィルタの各前記着色層の可
   視領域における最低透過率が３０％〜５０％であること
   を特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか記載の液
   晶装置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至請求項４のいずれか記載の
   液晶装置を搭載した電子機器。