JP3562458B2 - 反射型カラー液晶装置及びこれを用いた電子機器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射型カラー液晶装置及びこれを用いた電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯情報端末に搭載されるディスプレイは、まず第一に低消費電力である必要がある。従ってこの用途には、バックライトが不要な反射型液晶装置が最適である。しかしながら、従来の反射型液晶装置はモノクロ表示が主流であって、未だ良好な反射型カラー表示が得られていない。
【０００３】
反射型カラー液晶装置の開発は、１９８０年代中頃から本格的に着手されたようである。それ以前は、例えば特開昭５０−８０７９９号公報にもあるように、透過型カラー液晶装置のバックライトを反射板に替えれば、反射型カラー表示が出来るだろうといった程度の認識しかなかった。しかしながら実際に作ってみるとわかることだが、このような構成では暗くて使いものにならない。原因は三つあって、一つは偏光板で光の１／２以上を捨てていること、二つめはカラーフィルタによりさらに光の２／３以上を捨てていること、そして最後に視差の問題である。視差の問題は、透過型液晶装置で一般的に用いられているＴＮ（ツイステッドネマチック）モードやＳＴＮ（スーパーツイステッドネマチック）モードでは避けて通れない。何故ならば、これらのモードでは必ず偏光板を２枚用いるため、セル内に偏光板を作り込まない限り、反射板と液晶層との間に無視できない間隔が生じるからである。なお、ここで言う視差の問題とは、従来の反射型モノクロ液晶装置にもあった表示の二重映りといった問題だけではなく、反射型カラー液晶装置に特有の問題をも指す。
【０００４】
視差の問題について、図を用いて説明する。図７７（ａ）（ｂ）は、いずれもＴＮモードあるいはＳＴＮモードを利用した反射型カラー液晶装置の断面図である。この液晶装置は、上側偏光板７７０１、上側ガラス基板７７０２、液晶層７７０３、下側ガラス基板７７０４、下側偏光板７７０５、光反射板７７０６、赤緑青の三色カラーフィルタ７７０７からなる。上下ガラス基板間には、他に透明電極、配向膜、絶縁膜等も存在するが、視差の問題を説明する上で必要が無いので省略する。視差の問題は二つ存在する。その一つは色の打ち消し合いである。図７７（ａ）において、観察者７７１２は緑のフィルタを通って出て来た反射光７７１１を見ているが、この光は赤、緑、青のフィルタを通過して入射した光７７１３が光反射板で散乱反射され混じり合ったものである。下側ガラス基板の厚みがカラーフィルタのピッチに比べて十分に厚ければ、どの色のフィルタを通って来た光も等確率で混じり合う。ところが赤→緑、青→緑の経路を通った光は、どの波長の光もいずれかのカラーフィルタで吸収されて真っ暗になり、緑→緑の経路を通った光しか残らない。同じことは青や赤のフィルタを通って出て来る反射光についても言えるから、結局白表示の明るさが視差の無い場合の１／３になってしまうという問題になる。もう一つの問題は色表示が暗くなることである。図７７（ｂ）は、緑色表示状態を示す。また液晶層７７０３において格子状のハッチングを施した部分は、非点灯状態（暗状態）にあることを示している。入射光７７１３は赤、緑、青のドットを等確率で通過するが、その内の２／３をオフ状態にある赤と青のドットで吸収される。さらに光反射板で散乱され混じりあった後、再びオフ状態にある赤と青のドットで２／３を吸収されて、観察者７７１２に達する。従って、緑色表示は「白表示の１／９の明るさマイナス緑色フィルタの吸収分」となり、大変に暗くなる。このように視差の問題があるＴＮモードやＳＴＮモードを反射型カラー液晶装置に用いることは大変に難しい。
【０００５】
そこで従来は、液晶モードを変更して明るい反射型カラー表示を得る試みが為されてきた。例えば、内田龍男氏らの論文（ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ， Ｖｏｌ．ＥＤ−３３， Ｎｏ．８，ｐｐ．１２０７−１２１１（１９８６））では、そのＦｉｇ．２で各種液晶モードの明るさの比較を行った上で、偏光板が要らないＰＣＧＨ（相転移型ゲストホスト）モードを採用している。また特開平５−２４１１４３号公報でも、反射型カラー液晶装置を実現するために、偏光板が要らないＰＤＬＣ（高分子分散型液晶）モードを採用している。偏光板が要らない液晶モードを使用すると、偏光板による光の吸収が無くなるばかりでなく、液晶層に隣接して反射板を設けることで視差の問題を根本的に無くすことが出来るメリットがある。しかしながらその一方で、偏光板が要らない液晶モードは概してコントラストが低いこと、また特にＰＣＧＨモードは電圧透過率特性のヒステリシスがあって中間調表示が出来ないといった課題がある。また液晶中に別の物質を添加するこれらの液晶モードは、信頼性の面でも課題が多い。従ってやはり従来から広く用いられており、実績があるＴＮモードやＳＴＮモードが使えればこれに越したことがない。
【０００６】
また従来は、明るいカラーフィルタを用いて明るい反射型カラー表示を得る試みも為されていた。一般的に、透過型カラー液晶装置で使われているカラーフィルタは、図７８に示したような分光特性を有している。図７８の横軸は光の波長、縦軸は透過率であり、７８０１が赤フィルタのスペクトル、７８０２が緑フィルタのスペクトル、７８０３が青フィルタのスペクトルである。人間が感知できる光は、個人差もあるが概ね３８０ｎｍから７８０ｎｍの波長範囲であり、特に４５０ｎｍから６６０ｎｍの波長範囲で視感度が高い。図７８のカラーフィルタは、いずれもこの範囲で、透過率が１０％以下になる波長が存在しており、多くの光を無駄にしている。また、この波長範囲で透過率を単純平均した値を平均透過率と定義すると、赤フィルタの平均透過率が２８％、緑フィルタが３３％、青フィルタが３０％であった。
【０００７】
反射型カラー液晶装置に利用するためにはもっと明るいカラーフィルタが必要である。そこで前述の内田龍男氏らの論文では、そのＦｉｇ．８に示すような互いに補色関係にある２色のカラーフィルタを利用することで、３色の場合よりも明るくすることが提案されていた。その分光特性を図７９に示す。図７９の横軸は光の波長、縦軸は反射率であり、７９０１が緑フィルタのスペクトル、７９０２がマゼンタフィルタのスペクトルである。縦軸が反射率で表示してあるため比較する上では注意が必要だが、やはり４５０ｎｍから６６０ｎｍの波長範囲で、いずれのカラーフィルタも透過率が１０％以下になる波長が存在している。平均透過率は緑フィルタが４１％、マゼンタフィルタが４８％であった。
【０００８】
また、三ツ井精一氏らの論文（ＳＩＤ９２ ＤＩＧＥＳＴ， ｐｐ．４３７−４４０（１９９２））も、同じＰＣＧＨモードを採用した反射型カラー液晶装置に関するものであるが、彼らはそのＦｉｇ．２にあるような明るい２色のカラーフィルタを利用している。その分光特性を図８０に示す。図８０の横軸は光の波長、縦軸は反射率であり、８００１が緑フィルタのスペクトル、８００２がマゼンタフィルタのスペクトルである。縦軸が反射率で表示してあるが、各波長における反射率の平方根が透過率であると仮定すると、少なくとも緑フィルタの透過率が４７０ｎｍ以下の波長で５０％よりも小さい。平均透過率は、緑フィルタが６８％、マゼンタフィルタが６７％であった。なお、同論文では、カラーフィルタを挟んで液晶層と隣接する位置に反射板を設けているため視差の問題が無い。従って光は必ずカラーフィルタを２回通るため、このような明るいカラーフィルタを用いても、十分な着色が確保できる。
【０００９】
また、先の特開平５−２４１１４３号公報の第２図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）で提案されていたカラーフィルタは、赤、緑、青の３色ではなく、イエロー、シアン、マゼンタの３色を利用して、明るくしている。その分光特性を図８１に示す。図８１の横軸は光の波長、縦軸は反射率であり、８１０１がイエローフィルタのスペクトル、８１０２がシアンフィルタのスペクトル、８１０３がマゼンタフィルタのスペクトルである。縦軸が反射率で表示してある上、軸に目盛りが打たれていないため、比較することが難しいが、４５０ｎｍから６６０ｎｍの波長範囲で、いずれのカラーフィルタも透過率が１０％以下になる波長が存在することは間違いない。平均透過率を大ざっぱに見積もると、イエローフィルタが約０％、シアンフィルタが約６０％、マゼンタフィルタが約５０％であった。
【００１０】
このように、従来の反射型カラー液晶装置開発の取り組みは、偏光板を用いない明るい液晶モードと、明るいカラーフィルタを組み合わせて、明るい表示を得ようという発想に基づくものであった。但し明るいカラーフィルタといっても、４５０ｎｍから６６０ｎｍの波長範囲で透過率が１０％を切る波長が存在するカラーフィルタを用いることが多かった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、明るく鮮やかな色が表示できる反射型カラー液晶装置を提供し、またこれを利用した電子機器を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、一対の基板を対向配置してなり、各々色が異なる複数のカラーフィルタを備えた反射型カラー液晶装置において、各前記複数のカラーフィルタは、いずれのカラーフィルタも４５０ｎｍから６６０ｎｍの波長範囲の光に対して７０％以上、９０％以下の平均透過率を有することを特徴とするものである。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、一対の基板と、該一対の基板間に挟持した液晶と、各々色が異なる複数のカラーフィルタと、反射板を有し、バックライトが配置されてなる反射型カラー液晶装置において、前記反射板は半透過反射板であって、バックライトと前記液晶との間に配置され、前記複数のカラーフィルタは、いずれのカラーフィルタも４５０ｎｍから６６０ｎｍの波長範囲の光に対して７０％以上、９０％以下の平均透過率を有することを特徴とするものである。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、電子機器において、表示部として請求項１または２に記載の反射型カラー液晶装置を備えたことを特徴とするものである。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の電子機器において、周囲光を観察者に効率よく反射できるよう、前記反射型カラー液晶装置の表示部が本体に対して動かせるように取り付けられていることを特徴とするものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の概要について説明する。本発明は、対向する内面に電極を備えマトリクス状のドット群を形成した一対の基板と、前記基板間に挟持された液晶と、少なくとも２色のカラーフィルタと、少なくとも１枚の偏光板と、反射板を有する構成とすることができる。液晶モードは、ＴＮモードやＳＴＮモードといった偏光板を利用する液晶モードを用いることができる。
【００１８】
また、前記一対の基板の内、反射板側に位置する基板の厚みが２００μｍ以上とすることができる。またより好ましくは、反射板側に位置する基板の厚みを７００μｍ以上とすることができる。言い換えれば、反射板側に位置する基板の厚みは縦横いずれかのドットピッチの短い方の１．２５倍以上とすることができ、より好ましくは４倍以上とすることができる。このように構成することにより、駆動面積率が小さくとも視差の効果によって高コントラストが確保できるという利点がある。
【００１９】
従来、例えば特公平３−６４８５０号公報では、反射型モノクロ液晶装置の下側基板の厚みを３００μｍ以下にすることを提案している。確かに反射型モノクロ表示では二重像（影）を少なくするという観点から下側基板は可能な限り薄い方が良い。しかしながら反射型カラー表示では、色表示を明るくするという観点からドット間を広く取りたい。ドット間を広く取ると必然的にコントラストが低下するが、下側基板が十分に厚いと隣接画素の影の効果によって、高コントラストが確保できる。
【００２０】
また、前記カラーフィルタの内、少なくとも１色のカラーフィルタは、４５０ｎｍから６６０ｎｍの範囲の全ての波長の光に対して５０％以上の透過率を有するようにすることができる。より好ましくは、少なくとも２色のカラーフィルタが４５０ｎｍから６６０ｎｍの範囲の全ての波長の光に対して５０％以上の透過率を有するようにすることができる。さらに好ましくは、いずれのカラーフィルタも４５０ｎｍから６６０ｎｍの範囲の全ての波長の光に対して５０％以上の透過率を有するようにすることができる。最も好ましくは、いずれのカラーフィルタも４５０ｎｍから６６０ｎｍの範囲の全ての波長の光に対して６０％以上の透過率を有するようにすることができる。また、言葉で表現すると、いずれのカラーフィルタも４５０ｎｍから６６０ｎｍの範囲の波長の光に対して７０％以上の平均透過率を有するようにすることができる。より好ましくは、いずれのカラーフィルタも４５０ｎｍから６６０ｎｍの範囲の波長の光に対して７５％以上９０％以下の平均透過率を有するようにすることができる。
【００２１】
なお、ここで言うカラーフィルタの透過率とは、ガラス基板や透明電極、オーバーコート、アンダーコートの透過率を含まない、カラーフィルタ単体の透過率である。またカラーフィルタの濃度に分布がある場合、あるいはドットの一部にだけカラーフィルタを設けた場合には、ドット内の平均の透過率をカラーフィルタの透過率とする。このように構成することにより、反射型カラー液晶装置は、明るい色が表示できるという利点がある。従来、例えば特開平７−２３９４６９号公報の請求項においては、いずれのカラーフィルタも光透過領域の透過率を８０％以上、光吸収領域の透過率を５０％以下としている。またその実施例を見ても、光吸収領域の透過率は２０〜３０％しかない。このようなカラーフィルタでは、偏光板を利用した液晶モードを利用すると表示が暗くなり実用的ではない。
【００２２】
また、前記カラーフィルタが、赤色系、緑色系、青色系の３色からなり、しかも前記赤色系あるいは青色系カラーフィルタのいずれかはオレンジ色あるいはシアン色であるようにすることができる。但し、オレンジ色フィルタは、少なくとも波長５７０ｎｍから６６０ｎｍの範囲の光に対して７０％以上、望ましくは７５％以上の透過率を有するようにすることができる。また、シアン色フィルタは、少なくとも波長４５０ｎｍから５２０ｎｍの範囲の光に対して７０％以上、望ましくは７５％以上の透過率を有することを特徴とする。このように構成することにより、反射型カラー液晶装置は、明るい白、明るい色が表示できるという利点がある。
【００２３】
また、前記カラーフィルタが、赤色系、緑色系、青色系の３色からなり、しかも赤色系のカラーフィルタの４５０ｎｍから６６０ｎｍの範囲の波長の光に対する最小透過率が、青色系、緑色系のカラーフィルタのカラーフィルタの４５０ｎｍから６６０ｎｍの範囲の波長の光に対する最小透過率に比べて小さいことを特徴とする。より好ましくは、青色系と緑色系のカラーフィルタが４５０ｎｍから６６０ｎｍの範囲の全ての波長の光に対して５０％以上の透過率を有することを特徴とする。より好ましくは青色系のカラーフィルタが、シアン色であることを特徴とする。このように構成することにより、反射型カラー液晶装置は、明るく色付きが小さい白が表示できる上、鮮やかな赤も表示できるという利点がある。赤は最も人間の目にアピールする色刺激であるから、赤を強調して表示することは大変好ましい。
【００２４】
また、前記カラーフィルタが各ドット内の光変調可能な領域の一部にのみ設けられていることを特徴とする。このように構成することにより、本発明の反射型カラー液晶装置は、従来通りのカラーフィルタ製造技術を利用できる上、視差による色混じりが小さくなるという利点がある。また特にカラーフィルタが電極と液晶の間の位置に設けられる場合には、広視角が得られ、中間調における色純度が向上するという利点がある。従来、例えば特公平７−６２７２３号公報でもドットの一部にカラーフィルタを設けることが提案されているが、これは透過型液晶装置である上、染色法カラーフィルタに限定されている点、カラーフィルタを設ける面積がドットの６７％から９１％と大きい点が本発明と異なる。（特公平７−６２７２３号公報の表現は「非着色部の面積を着色部の面積の１０〜５０％とする」とある。従ってドットにしめる着色部の面積は、１００／１５０＝６７％から１００／１１０＝９１％となる。）
【００２５】
また、前記光変調可能な領域でカラーフィルタが設けられていない領域と、光変調不可能な領域に、可視光域で透明な層を前記カラーフィルタとほほ同じ厚みで形成したことを特徴とする。このように構成することにより、反射型カラー液晶装置は、液晶配向の乱れもなく高画質な表示が出来るという利点がある。
【００２６】
また、前記カラーフィルタが総ドット数の４分の３以下の数のドットにのみ設けられていることを特徴とする。より好ましくは、総ドット数の３分の２以下の数のドットにのみ設けられていることを特徴とする。このように構成することにより、明るい表示が可能であり、また、中間調の色表示を行う場合も主としてカラーフィルタが無いドットで明るさを調整すれば、常に鮮やかな色が表示できるという利点がある。従来から、透過型液晶装置では赤、緑、青、白の４ドットで１画素を形成することが一部で実施されていたが、反射型液晶装置で提案されたことはない。特にＴＮモードやＳＴＮモードを利用する反射型カラー液晶装置では視差の問題が避けられず、色表示を行ったときに大変暗くなるが、カラーフィルタを設けないドットを設けることにより、明るい色表示が可能である。
【００２７】
また、前記カラーフィルタが、隣り合うドットの色が異なるよう配列されているようにすることができる。これはいわゆるモザイク配置やトライアングル配置を指しており、逆にストライプ配置はこの範囲に入らない。このように構成することにより、特に視差がある場合において、視角によって着色の度合いが異なるという現象を緩和するという利点がある。従来、例えば特開平８−８７００９号公報では、その請求項６において縦方向のストライプ配列を推奨している。また、特開平５−２４１１４３号公報では、その明細書第６頁右欄第１７行目〜第１８行目において、ストライプ配列と千鳥配列とで原理的な差がないと言明している。また、内田龍男氏らの論文（ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ， Ｖｏｌ．ＥＤ−３３， Ｎｏ．８， ｐｐ．１２０７−１２１１（１９８６））のＦｉｇ．１では、モザイク配置カラーフィルタを採用しているが、これは反射電極をセル内に設けた場合であり、視差が無いので本発明とは異なる。
【００２８】
また、前記カラーフィルタが有効表示領域全体に設けられているようにすることができる。このように構成することにより、表示が明るく見えるという利点がある。「有効表示領域」は、日本電子機械工業会規格（ＥＩＡＪ）のＥＤ−２５１１Ａにおいて「駆動表示領域とそれに続く画面として有効な領域」と定義されている。通常、透過型カラー表示では、駆動表示領域にのみカラーフィルタが設けられ、その外側の領域にはメタルか樹脂によるブラックマスクが設けられる。ところが反射型カラー表示では、メタルのブラックマスクはぎらつくため利用できない。また、樹脂のブラックマスクは、もともとのカラーフィルタにブラックマスクを設けていないため、コストアップになる。かといって駆動表示領域の外側に何も設けないと、外側が明るくなり、相対的に駆動表示領域が暗く見える。そこで駆動表示領域の外側にも内側と同様のカラーフィルタを、好ましくは同じパターンで設けることが有効である。
【００２９】
また、前記各ドットの外側の領域にブラックマスクを設けず、代わりにドット内の領域と同程度かそれよりも小さい吸収を有するカラーフィルタを設けるようにすることができる。この構成は、要はドット外にブラックマスクやカラーフィルタの重なりを設けないことを意味している。またドット外に何も設けないのではなく、一部あるいは全部にカラーフィルタが設けられていることを意味している。このように構成することにより、明るい表示が得られるという利点がある。これは、特に視差がある場合は表示の明るさが開口率のほぼ２乗に比例するためにブラックマスクを設けると非常に暗くなるためであり、逆にドット外に全くカラーフィルタを設けないとコントラストが著しく低下するためである。従来、例えば特開昭５９−１９８４８９号公報では、画素電極上にのみカラーフィルタを設け、その外側には何も設けていない。また特開平５−２４１１４３号公報では、ブラックマスクがある場合と無い場合の両方の説明をしているが、その中間がない。
【００３０】
また、前記一対の基板の内、反射板側に位置する基板の外面に、カラーフィルタを設けるようにすることができる。このように構成することにより、安価に提供できるという利点がある。また、この構成とカラーフィルタが各ドット内の光変調可能な領域の一部にのみ設けられている構成とを組み合わせることにより、組立マージンが拡大し、視角が広がるという利点がある。
【００３１】
また、前記一対の基板の内、反射板側に位置する基板の内面に、非線形素子を各ドットに対応して設けるようにすることができる。このように構成することにより、不要な表面反射を低減し、高コントラストが得られるという利点がある。
【００３２】
また、前記一対の基板の内、一方の基板の内面に、非線形素子を各ドットに対応して設け、これをドットの短辺と平行な方向に結線した構成とすることができる。通常、特にＰＣ用途のデータディスプレイでは、ドットは縦長になることが多いので、ドットの短辺に平行な方向とは横方向（水平方向）である。このように構成することにより、開口率が高まり、明るい表示が得られるという利点がある。これはブラックマスクを設けないときに、また、視差のある反射型構成であるときに、特に効果的である。
【００３３】
また、駆動面積率が６０％以上８５％以下であるようにすることができる。ここで駆動面積率は、画素内の金属配線やＭＩＭ素子等の不透明な部分を除いた領域の中で、液晶が駆動される領域がしめる割合として定義される。このように構成することにより、コントラストを確保した上で明るい色表示が得られるという利点がある。
【００３４】
また、前記反射板が、これにビーム光を入射したときに、その正反射方向を中心とした３０度コーンの中に８０％以上の光が反射するような散乱特性を有するようにすることができる。好ましくは、３０度コーンの中に９５％以上の光が反射するような散乱特性を有するようにすることができる。このように構成することにより、明るい表示が得られるという利点がある。従来、例えば特開平８−８７００９号公報では、その明細書第６頁右欄第４３行目〜第４４行目において、半値幅３０度の指向性を有する反射板を利用している。半値幅３０度だと、大ざっぱに計算して３０度コーンの中に約３０％の光が反射するような散乱特性であり、本発明に比べて散乱が大きすぎる。このような特性では表示が暗くなり実用に耐えない。
【００３５】
また、前記反射板が半透過反射板であって、その背面にバックライトを備えている構成とすることができる。好ましくは、前記反射板が入射光の８０％以上を反射することを特徴とする。このように構成することにより、暗い環境下でも見えるという利点がある。
【００３６】
また、前記液晶が略９０度ねじれたネマチック液晶であり、２枚の偏光板をその透過軸が各々隣接する基板のラビング方向と直交するよう配置した構成とすることができる。これは、特公昭５１−０１３６６６号公報で提案されたＴＮモードを反射型カラー液晶装置に応用したものである。このように構成することにより、反射型カラー液晶装置は、明るく、高コントラストで、視角が広いという利点がある。
【００３７】
また、液晶の複屈折率△ｎと、液晶層厚ｄの積△ｎ×ｄが０．３４μｍよりも大きく、０．５２μｍよりも小さいようにすることができる。より好ましくは、△ｎ×ｄが０．４０μｍ以上、０．５２μｍ以下であるようにすることができる。最も好ましくは、△ｎ×ｄが０．４２μｍであるようにすることができる。このように構成することにより、反射型カラー液晶装置は、明るく、かつ視角が広いという利点がある。
【００３８】
従来の反射型モノクロ液晶装置では、着色が少ないセカンドミニマム条件、即ち△ｎ×ｄが１．１μｍ〜１．３μｍ位の条件を利用していた。しかしながら、反射型カラー液晶装置では、少々の着色はカラーフィルタで補償できるため、セカンドミニマム条件を採用する必要はない。また、特開平８−８７００９号公報では、その明細書第５頁第２７行目〜２９行目にあるように、△ｎ×ｄ＝０．５５μｍの条件を採用している。しかしながら、この条件では、△ｎ×ｄが０．３４μｍよりも大きく、０．５２μｍよりも小さいようにする条件に比べ、暗い上に着色も大きい。
【００３９】
また、前記液晶が９０度以上ねじれたネマチック液晶であり、２枚の偏光板と少なくとも１枚の位相差フィルムを配置した構成とすることができる。できれば、これを特開平６−３４８２３０号公報に開示されている手法に従って多ライン同時選択駆動を行うことが望ましい。このように構成することにより、低コストで、明るいという利点がある。
【００４０】
また、前記反射板を一対の基板間に備え、偏光板を１枚だけ配置した構成とすることができる。これは、特開平３−２２３７１５号公報で提案された１枚偏光板型のネマチック液晶モードを反射型カラー液晶装置に応用したものである。このように構成することにより、明るく、色純度が高い色が表示できるという利点がある。
【００４１】
また、前記反射板が鏡面反射板であり、かつ入射光側に位置する基板の外面に散乱板を備えた構成とすることができる。このように構成することにより、明るく、色純度が高い色が表示できるという利点がある。
【００４２】
また、金属配線上の液晶も画素部の液晶と同様に配向している構成とすることができる。このように構成することにより、明るいという利点がある。
【００４３】
また、表示がノーマリホワイト型であるようにすることができる。このように構成することにより、明るいという利点がある。
【００４４】
また、１ドットで１画素を構成するようにすることができる。このように構成することにより、モノクロ表示時に解像度を上げることができるという利点がある。
【００４５】
また、本発明の電子機器は、表示部として反射型カラー液晶装置を備えた構成とすることができる。このように構成することにより、電子機器は、低消費電力で、薄型軽量、かつ直射日光下でも視認性が良いという利点がある。
【００４６】
また、周囲光を観察者に効率よく反射できるよう、表示部が本体に対し動かせるよう取り付けた構成とすることができる。このように構成することにより、どのような照明条件下であっても、明るい表示を得ることが出来るという利点がある。
【００４７】
上述したことから理解できるように、本発明は、偏光板を用いた液晶モードを利用し、これを明るいカラーフィルタと組み合わせたところに特徴がある。偏光板を用いる液晶表示モードは数多く存在するが、本発明の目的には、明るく白黒表示が可能な液晶表示モード、例えば特公昭５１−０１３６６６号公報で提案されたＴＮモード、特公平３−５０２４９号公報で提案された位相差板補償型のＳＴＮモード、特開平３−２２３７１５号公報で、提案された１枚偏光板型のネマチック液晶モード、特開平６−２３５９２０号公報で提案された双安定スイッチングを行うネマチック液晶モード、等が適している。
【００４８】
偏光板を用いる液晶モードは、偏光板の存在だけで光の１／２以上を捨てている。従って反射型カラー液晶装置には偏光板を用いない液晶モードの方が適しているはずである。ところが偏光板を用いない液晶モードは、ＰＣＧＨモードにしてもＰＤＬＣモードにしても、概してコントラストが低い。従って、例えば赤緑青３色のドットで画素を構成しているときに、緑の表示をするために緑のドットを明状態、青と赤の画素を暗状態にしたとしても、コントラストが不十分だと緑表示に青と赤が混ざり色純度が低下する。ところが偏光板を用いる液晶モードでは、コントラストが高いために、このような現象が起こらない。従って、同じ色を表示するならば偏光板を用いる液晶モードの方が、色純度の低いカラーフィルタを用いることが出来る。色純度が低いカラーフィルタは、即ち明るいカラーフィルタであるから、その分明るい表示になるはずである。また特にＰＣＧＨは、ノーマリブラック表示であるためドット間の領域が黒くなり明るさに寄与しないことや、パネル法線方向以外の視角方向からの光が色素で吸収されることもあって、偏光板を用いていないにも関わらず、ＴＮモードの２割増し程度の明るさしか得られない。この程度の明るさの差であるならば、カラーフィルタの色設計次第で容易に克服できる。
【００４９】
偏光板を用いる液晶モードを利用する上でのもう一つの問題は、視差の存在である。偏光板を１枚しか用いない場合には、セル内に反射板を作り込むことでこの問題から逃れることもできるが、偏光板を２枚用いるＴＮモードやＳＴＮモードでは逃れようがない。視差については、既に「従来の技術」の項でも詳しく述べたが、二つの問題がある。ひとつは色の打ち消し合いであり、もう一つは色表示が暗くなることである。
【００５０】
色の打ち消し合いの問題とは、要は入射時に通ったカラーフィルタと出射時に通ったカラーフィルタの色が異なると、互いに打ち消しあって真っ暗になるため、白表示の明るさが視差がない場合の１／３になるということである。このような問題は、図７８に示すような透過型で用いていたカラーフィルタをそのまま利用するために生じる。明るいカラーフィルタを利用すれば、異なる色のカラーフィルタを通っても真っ暗になることはない。
【００５１】
また、色表示が暗くなる問題とは、要はある単色を表示する場合、全体の２／３のドットが暗状態にあるため、入射時に光の２／３が吸収され出射時にさらに２／３が吸収されて、１／９の光しか利用できないということである。これは視差が無い場合の１／３の明るさである。これを解決するためにはまず開口率を上げる必要がある。具体的にはドット外にブラックマスクを設けない、金属配線が一方向にしかないＭＩＭを利用する、ＭＩＭを横方向に配線する、金属配線が不要なＳＴＮを利用するといった手段を取った。その上でさらに駆動面積率を小さくすることによって、単色を表示するときに全体の２／３の面積よりもはるかに小さい面積（例えば１／２程度）が暗状態になるようにする。このようにすれば視差があっても明るい色表示が可能である。なお駆動面積率を小さくしたりブラックマスクを設けないといった手段はコントラストの低下に繋がるが、下側基板を厚くすることによって、コントラストの低下を最小限に抑えることが出来る。
【００５２】
以下本発明を図面に基づいて、本発明の実施例を説明する。
【００５３】
（実施例１）
図１は、本発明の実施例１における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図であり、対向する内面に電極を備えマトリクス状のドット群を形成した一対の基板と、前記基板間に挟持された液晶と、少なくとも２色のカラーフィルタと、少なくとも１枚の偏光板と、反射板を構成要素としている。図において、１０１は上側偏光板、１０２は対向基板、１０３は液晶、１０４は素子基板、１０５は下側偏光板、１０６は散乱反射板であり、対向基板１０２上にはカラーフィルタ１０７と、対向電極（走査線）１０８を設け、素子基板１０４上には信号線１０９、画素電極１１０、ＭＩＭ素子１１１を設けた。ここで１０１と１０２、１０４と１０５、１０５と１０６は、離して描いてあるが、これは図を明解にするためであって、実際には糊で接着している。また対向基板１０２と素子基板１０４の間も広く離して描いてあるが、これも同様の理由からであって実際には数μｍから十数μｍ程度のギャップしかない。また、図１は反射型カラー液晶装置の要部を示しているため、３×３の９ドット分しか図示していないが、本実施例ではそれ以上のドット数を有し、４８０×６４０の３０７２００ドット又はそれ以上のドットを有する場合もある。
【００５４】
対向電極１０８と画素電極１１０は透明なＩＴＯで形成し、信号線１０９は金属Ｔａで形成した。ＭＩＭ素子は絶縁膜Ｔａ_２ Ｏ_５ を金属Ｔａと金属Ｃｒで挟んだ構造である。液晶１０３は９０度ねじれたネマチック液晶であり、上下の偏光板は互いに偏光軸が直交している。これは一般的なＴＮモードの構成である。またカラーフィルタ１０７は互いに補色の関係にある赤（図中「Ｒ」で示した）とシアン（図中「Ｃ」で示した）の２色から成っていて、ストライプ状に配列した。
【００５５】
図２はカラーフィルタ１０７の分光特性を示す図である。図２の横軸は光の波長、縦軸は透過率であり、２０１が赤フィルタのスペクトル、２０２がシアンフィルタのスペクトルを示している。スペクトルの測定は、顕微分光光度計を使用して対向基板単体で行い、ガラス基板と透明電極、そしてもし存在するならばオーバーコートとアンダーコートも加えた透過率を１００％にして補正した。従って、カラーフィルタ単体の分光特性を測定したものである。以下、カラーフィルタの分光特性は全てこの方法により測定した。また本発明における透過率も、この方法で測定した値と定義する。赤フィルタもシアンフィルタも、４５０ｎｍから６６０ｎｍの波長範囲で、常に３０％以上の透過率を示している。また同じ波長範囲での平均透過率は、赤フィルタが５２％、シアンフィルタが６６％であった。このように非常に淡い色調のカラーフィルタであるから、本来ならば「赤」ではなく「ピンク」と表記した方が正確であるが、混乱を避けるため、以下では純色の表現で統一する。
【００５６】
以上のようにして作成した反射型カラー液晶装置は、白色表示時の反射率が２４％、コントラスト比が１：１５、白と赤とシアンと黒の４色表示が可能で、赤表示色はｘ＝０．３９、ｙ＝０．３２、シアン表示色はｘ＝０．２８、ｙ＝０．３１であった。これは従来の反射型モノクロ液晶装置の約６割の明るさ、同等のコントラスト比であり、通常の室内照明光の下で、あるいは昼間の屋外で十分に使用できる特性である。
【００５７】
４５０ｎｍから６６０ｎｍの波長範囲で、一部でも３０％未満の透過率を示すようなカラーフィルタを用いた反射型カラー液晶装置は、表示が暗く特別な照明を必要とするか、あるいはホワイトバランスが狂って白が表示出来ないかのいずれかの理由で、通常の使用に耐えられない。
【００５８】
なお、実施例１においては、カラーフィルタ上に透明電極を設けた構造を取ったが、逆に透明電極上にカラーフィルタを設けても特に支障はない。またアクティブ素子としてＭＩＭ素子を使用したが、これは開口率を高める上で有利であるからで、開口率が同じであればＴＦＴ素子を用いても本発明の効果に変わりはない。
【００５９】
（実施例２）
図３は、本発明の実施例２における反射型カラー液晶装置の、カラーフィルタの分光特性を示す図である。実施例２の構成は、図１に示した実施例１の場合と同様であり、やはり赤とシアンの２色から成るカラーフィルタを備えている。図３の横軸は光の波長、縦軸は透過率であり、３０１が赤フィルタのスペクトル、３０２がシアンフィルタのスペクトルを示している。いずれの色のカラーフィルタも、４５０ｎｍから６６０ｎｍの波長範囲で、５０％以上の透過率を有している。また同じ波長範囲での平均透過率は、赤フィルタが７１％、シアンフィルタが７８％であった。
【００６０】
この反射型カラー液晶装置は、白色表示時の反射率が３０％、コントラスト比が１：１５、白と赤とシアンと黒の４色表示が可能で、赤表示色はｘ＝０．３４、ｙ＝０．３２、シアン表示色はｘ＝０．２９、ｙ＝０．３１であった。これは従来の反射型モノクロ液晶装置の７割強の明るさ、同等のコントラスト比である。
【００６１】
このように、少なくとも一色のカラーフィルタが４５０ｎｍから６６０ｎｍの範囲の全ての波長の光に対して５０％以上の透過率を有すると、従来の反射型モノクロ液晶装置とほぼ同等の環境下で使用できる、明るい反射型カラー液晶装置が得られる。なお本実施例のようにカラーフィルタが２色からなる場合には、一方のカラーフィルタが４５０ｎｍから６６０ｎｍの範囲の全ての波長の光に対して５０％以上の透過率を有すると、良好なホワイトバランスを得る上で、必然的にもう一方のカラーフィルタも同じように５０％以上の透過率を有するようになる。しかしながら３色以上のカラーフィルタを利用する場合には、必ずしもそうならない。その例を後に実施例９で紹介する。
【００６２】
（実施例３）
図１は、本発明の実施例３における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。また、図２はカラーフィルタの分光特性を示す図である。この実施例では、一対の基板の内、反射板側に位置する基板の厚みを２００μｍ以上とした。実施例３の構成は、基本的に実施例１記載の反射型カラー液晶装置と同様であるから、各々の符号の説明を省略する。但し、液晶１０３の△ｎ×ｄを０．４２μｍに設定した。またドットピッチは縦横ともに１６０μｍとし、駆動面積率を７５％とした。
【００６３】
実施例３では下側基板の厚みを様々に変化させた。図４に素子基板１０４の厚さを変えたときのコントラストを示す。図４において横軸は素子基板１０４の厚さ、縦軸はコントラスト、４０１は実施例３における各素子基板１０４の厚さに対するコントラストを示す点の集まり、４０２は比較例における各素子基板１０４の厚さに対するコントラストを示す点の集まりである。色表示時の表示色はいずれも赤表示時にはｘ＝０．３９、ｙ＝０．３２、シアンがｘ＝０．２８、ｙ＝０．３１付近であった。
【００６４】
駆動面積率が７５％であるから、素子基板の厚みがゼロのときには、コントラストは最大でも１００／（１００−７５）＝４しか取れない。ところが素子基板１０４の厚さを２００μｍ以上とすることにより、視差の効果、即ち隣接ドットの影がドット間の光漏れを緩和することによって、１：１５以上の良好なコントラストを得た。また素子基板の厚さを７００μｍ以上にすることによって、さらに高いコントラストを得ることが出来た。
【００６５】
なお、この厚みの最適値はドットピッチとも密接な関係にあるため、「２００μｍ以上」、「７００μｍ以上」という表現を、「縦横いずれかのドットピッチの短い方の１．２５倍以上」、「同じく４倍以上」という表現にしても良い。
【００６６】
（実施例４）
図５は、本発明の実施例４における反射型カラー液晶装置の、カラーフィルタの分光特性を示す図である。実施例３の構成は、第１図に示した実施例１の場合と同様であり、やはり赤とシアンの２色から成るカラーフィルタを備えている。図５の横軸は光の波長、縦軸は透過率であり、５０１が赤フィルタのスペクトル、５０２がシアンフィルタのスペクトルを示している。いずれの色のカラーフィルタも、４５０ｎｍから６６０ｎｍの波長範囲で、６０％以上の透過率を有している。また同じ波長範囲での平均透過率は、赤フィルタが７５％、シアンフィルタが８０％であった。
【００６７】
この反射型カラー液晶装置は、白色表示時の反射率が３１％、コントラスト比が１：１５、白と赤とシアンと黒の４色表示が可能で、赤表示色はｘ＝０．３３、ｙ＝０．３３、シアン表示色はｘ＝０．３０、ｙ＝０．３１であった。これは従来の反射型モノクロ液晶装置の約８割の明るさ、同等のコントラスト比である。
【００６８】
このように、どの色のカラーフィルタも、４５０ｎｍから６６０ｎｍの範囲の全ての波長の光に対して６０％以上の透過率を有していると、タッチキー等の入力手段を液晶装置の全面に取り付けても支障無く使用できる、明るい反射型カラー液晶装置が得られる。但し、同じ波長範囲での平均透過率が９０％を越すようなカラーフィルタを用いると、表示色が極めて淡くなって色の識別が困難になる。
【００６９】
（実施例５）
図６は、本発明の実施例５における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。この実施例では、カラーフィルタが、隣り合うドットの色が異なるよう配列されている。まず構成を説明する。６０１は上側偏光板、６０２は対向基板、６０３は液晶、６０４は素子基板、６０５は下側偏光板、６０６は散乱反射板であり、対向基板６０２上にはカラーフィルタ６０７と、対向電極（走査線）６０８を設け、素子基板６０４上には信号線６０９、画素電極６１０、ＭＩＭ素子６１１を設けた。
【００７０】
ここでカラーフィルタ７は互いに補色の関係にある赤（図中「Ｒ」で示した）とシアン（図中「Ｃ」で示した）の２色から成っていて、モザイク状に市松模様を描くよう配列した。図１のようにカラーフィルタをストライプ状に配列すると、上下方向には極めて広い視角特性を有するが、左右方向に視角を振ると着色する視角方向と消色する視角方向が交互に現れてしまう。これは下側基板（この場合は素子基板）の厚み分だけ、液晶層およびカラーフィルタ層と、反射板との間に距離があるために起こる現象である。図５のようにモザイク状に市松模様を描くように配列すると、このような現象がかなり緩和されることが実験により確かめられた。特に画素数が比較的少ない場合でも、色の混色が良好であることもわかった。これはモザイク配置の場合、着色する視角方向と消色する視角方向が混在するために、少なくとも両眼の一方では着色して見えるためだと考えられる。なおカラーフィルタは、実施例２の図３と同様の分光特性を有しており、明るさ、コントラスト比ともに実施例２と同程度であった。またここではモザイク配列の例をあげたが、隣あうドットの色が異なる配列であるならば、トライアングル配列を始め他の配列でも効果がある。
【００７１】
（実施例６）
図７は、本発明の実施例６における反射型カラー液晶装置の、カラーフィルタの分光特性を示す図である。実施例２の構成は、図６に示した実施例５と同様であるが、赤とシアンの代わりに緑とマゼンタの２色から成るカラーフィルタを備えている。図７の横軸は光の波長、縦軸は透過率であり、７０１が緑フィルタのスペクトル、７０２がマゼンタフィルタのスペクトルを示している。いずれの色のカラーフィルタも、４５０ｎｍから６６０ｎｍの波長範囲で、５０％以上の透過率を有している。また同じ波長範囲での平均透過率は、緑フィルタが７６％、マゼンタフィルタが７８％であった。
【００７２】
この反射型カラー液晶装置は、白色表示時の反射率が３１％、コントラスト比が１：１７、白と緑とマゼンタと黒の４色表示が可能で、緑表示色はｘ＝０．３１、ｙ＝０．３５、マゼンタ表示色はｘ＝０．３２、ｙ＝０．２９であった。これは従来の反射型モノクロ液晶装置の約８割の明るさ、同等のコントラスト比である。
【００７３】
互いに補色の関係にある２色としては、赤とシアン、緑とマゼンタの他に、青とイエローの組み合わせも考えられるが、前二者のように赤系統の色が表示出来た方が、見栄えがするという点でより好ましい。
【００７４】
（実施例７）
図８は、本発明の実施例７における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。まず構成を説明する。８０１は上側偏光板、８０２は対向基板、８０３は液晶、８０４は素子基板、８０５は下側偏光板、８０６は散乱反射板であり、対向基板８０２上にはカラーフィルタ８０７と、対向電極（走査線）８０８を設け、素子基板８０４上には信号線８０９、画素電極８１０、ＭＩＭ素子８１１を設けた。上側偏光板上には照明光のぎらつきを抑える目的で弱いアンチグレア処理を施した。
【００７５】
ここでカラーフィルタ８０７は赤（図中「Ｒ」で示した）と緑（図中「Ｇ」で示した）と青（図中「Ｂ」で示した）の３色から成っていて、図のようにモザイク状に配列した。
【００７６】
図９はカラーフィルタ８０７の分光特性を示す図である。図９の横軸は光の波長、縦軸は透過率であり、９０１が赤フィルタのスペクトル、９０２が緑フィルタのスペクトル、９０３が青フィルタのスペクトルを示している。いずれの色のカラーフィルタも、いずれも４５０ｎｍから６６０ｎｍの波長範囲で、５０％以上の透過率を有している。また同じ波長範囲での平均透過率は、赤フィルタが７４％、緑フィルタが７５％、青フィルタが６３％であった。
【００７７】
以上のようにして作成した反射型カラー液晶装置は、白色表示時の反射率が２８％、コントラスト比が１：１４、フルカラー表示が可能で、赤表示色はｘ＝０．３９、ｙ＝０．３２、緑表示色はｘ＝０．３１、ｙ＝０．３５、青表示色はｘ＝０．２９、ｙ＝０．２７であった。これは従来の反射型モノクロ液晶装置の約７割の明るさ、同等のコントラスト比であり、特別の照明を必要とせずに、ビデオ映像を楽しめる特性である。
【００７８】
（実施例８）
図１０は、本発明の実施例８における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。この実施例では、カラーフィルタの内、少なくとも１色のカラーフィルタは、４５０ｎｍから６６０ｎｍの範囲の全ての波長の光に対して５０％以上の透過率を有するものである。また、前記カラーフィルタを、赤色系、緑色系、青色系の３色とし、しかも前記赤色系あるいは青色系カラーフィルタのいずれかはオレンジ色あるいはシアン色である。まず構成を説明する。１００１は上側偏光板、１００２は素子基板、１００３は液晶、１００４は対向基板、１００５は下側偏光板、１００６は散乱反射板であり、対向基板１００４上には対向電極（走査線）１０１１とカラーフィルタ１０１０を設け、素子基板１００２上には信号線１００７、ＭＩＭ素子１００８、画素電極１００９を設けた。カラーフィルタ１０１０は顔料分散タイプであって、赤（図中「Ｒ」で示した）、緑（図中「Ｇ」で示した）、青（図中「Ｂ」で示した）の３色から成っている。
【００７９】
図１１はカラーフィルタ１０１０の分光特性を示す図である。図１１の横軸は光の波長、縦軸は透過率であり、１１０１が赤フィルタのスペクトル、１１０２が緑フィルタのスペクトル、１１０３が青フィルタのスペクトルである。１１０１、１１０２、１１０３はいずれも色の薄いカラーフィルタであるが、このようなカラーフィルタで表示する画像は淡い。特に赤と青は視感度が低いこともあって、色の判別がしがたい。そこで多少色味が変わっても、より広い波長範囲で光を透過する明るいカラーフィルタを使用した。
【００８０】
赤フィルタの代わりに、色純度の低い赤フィルタを使用したところ、若干オレンジ色っぽいが大変明るい赤が表示できた。このフィルタのスペクトルを１１１１に示す。このフィルタは、少なくとも波長５７０ｎｍから６６０ｎｍの範囲の光に対して７０％以上、望ましくは７５％以上の透過率を有することを特徴としている。また青フィルタの代わりに、色純度の低い青フィルタを使用したところ、若干シアン色っぽいが大変明るい青が表示できた。このフィルタのスペクトルを１１１３に示す。このフィルタは、少なくとも波長４５０ｎｍから５２０ｎｍの範囲の光に対して７０％以上、望ましくは７５％以上の透過率を有することを特徴としている。しかしながら、このようなカラーフィルタを用いると、白表示が青っぽく、あるいは赤っぽくなる傾向がある。そこで上記カラーフィルタを用いる場合には、より色純度が高い緑フィルタと組み合わせて色バランスを調整することが望ましい。色純度が高い緑フィルタの一例を１１１２に示す。このフィルタは、波長５１０ｎｍから５９０ｎｍの範囲の光に対してのみ７０％以上の透過率を有することを特徴としている。
【００８１】
（実施例９）
図１２は、本発明の実施例９における反射型カラー液晶装置の、カラーフィルタの分光特性を示す図である。実施例９の構成は、図８に示した実施例７の場合と同様であり、やはり赤、緑、青の３色から成るカラーフィルタを備えている。図１２の横軸は光の波長、縦軸は透過率であり、１２０１が赤フィルタのスペクトル、１２０２が緑フィルタのスペクトル、１２０３が青フィルタのスペクトルを示している。赤色系のカラーフィルタの４５０ｎｍから６６０ｎｍの範囲の波長の光に対する最小透過率は、青色系、緑色系のカラーフィルタの４５０ｎｍかち６６０ｎｍの範囲の波長の光に対する最小透過率に比べて小さい。ここで緑フィルタだけは、４５０ｎｍから６６０ｎｍの波長範囲で、５０％以上の透過率を有している。また赤フィルタの４５０ｎｍから６６０ｎｍの範囲の波長の光に対する最小透過率は、青フィルタ、緑フィルタに比べてはっきりと小さい。このような赤フィルタを用いることにより、最も人間の目にアピールする赤色を鮮やかに表示することが出来る。また赤を濃くしたことを補償する目的で、青フィルタのスペクトル１２０３をシアン色に近くした。このため、明るく色付きが小さい白が表示できた。
【００８２】
以上のようにして作成した反射型カラー液晶装置は、白色表示時の反射率が２６％、コントラスト比が１：１３、フルカラー表示が可能で、赤表示色はｘ＝０．４１、ｙ＝０．３０、緑表示色はｘ＝０．３１、ｙ＝０．３６、青表示色はｘ＝０．２６、ｙ＝０．２８であった。これは従来の反射型モノクロ液晶装置の約７割の明るさ、同等のコントラスト比である。赤色を特に強調しているために、色再現性が十分ではない。従ってビデオ映像の表示よりも、携帯情報機器等の表示に適している。
【００８３】
（実施例１０）
図１０は、本発明の実施例１０における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。構成を説明する。１００１は上側偏光板、１００２は素子基板、１００３は液晶、１００４は対向基板、１００５は下側偏光板、１００６は散乱反射板であり、対向基板１００４上には対向電極（走査線）１０１１とカラーフィルタ１０１０を設け、素子基板１００２上には信号線１００７、ＭＩＭ素子１００８、画素電極１００９を設けた。カラーフィルタ１０１０は顔料分散タイプであって、赤（図中「Ｒ」で示した）、緑（図中「Ｇ」で示した）、青（図中「Ｂ」で示した）の３色から成っている。
【００８４】
図１３はカラーフィルタ１０１０の分光特性を示す図である。図１３の横軸は光の波長、縦軸は透過率であり、１３０１と１３１１が赤フィルタのスペクトル、１３０２と１３１２が緑フィルタのスペクトル、１３０３と１３１３が青フィルタのスペクトルを示している。また１３０１と１３１１、１３０２とＩ３１２、１３０３と１３１３とでは、それぞれカラーフィルタ材料は同じであるが、その厚みが異なり、いずれも前者が０．８μｍ、後者が０．２μｍである。４５０ｎｍから６６０ｎｍの波長範囲の光に対する赤フィルタの平均透過率は、厚み０．８μｍのとき２８％、厚み０．２μｍのとき７４％であった。また緑フィルタの平均透過率は、厚み０．８μｍのとき３３％、厚み０．２μｍのとき７５％であった。また青フィルタの平均透過率は、厚み０．８μｍのとき３０％、厚み０．２μｍのとき７４％であった。
【００８５】
図１４は、カラーフィルタの厚みを様々に変化させたときの平均透過率をプロットした図である。図中１４０１は青フィルタ、１４０２は緑フィルタ、１４０３は赤フィルタの場合である。いずれもカラーフィルタが薄くなるほど、平均透過率が高くなる傾向にある。透過型で用いられる通常の顔料分散型カラーフィルタの厚みは０．８μｍ程度であるが、そのようなカラーフィルタを用いた場合、屋外の直射日光の下か、スポットライトのような特殊な照明を行わない限り判別できないほど暗い表示しかできなかった。厚みが０．２３μｍ以下、即ちいずれのカラーフィルタの平均透過率も７０％以上の場合には、照度１０００ルクス程度の比較的明るい室内、例えば蛍光灯スタンドで照明された事務机といった環境の下で、快適に使用できる明るさが得られた。厚みが０．１８μｍ以下、即ちいずれのカラーフィルタの平均透過率も７５％以上の場合には、照度２００ルクス程度の通常の室内照明光の下でも十分使用できる明るさが得られた。また厚みが０．８μｍ以上、即ちいずれのカラーフィルタの平均透過率も９０％以下の場合には、はっきりと色が認識できる程度に表示できた。このように顔料分散タイプのカラーフィルタは、その厚みが０．２３μｍ以下、好ましくは０．１８μｍ以下であって、さらに好ましくは０．０８μｍ以上に設けることが望ましい。
【００８６】
（実施例１１）
図１５は、本発明の実施例１１における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。この実施例では、カラーフィルタが各ドット内の光変調可能な領域の一部にのみ設けられている。まず構成を説明する。１５０１は上側偏光板、１５０２は素子基板、１５０３は液晶、１５０４は対向基板、１５０５は下側偏光板、１５０６は散乱反射板であり、対向基板１５０４上には対向電極（走査線）１５１１とカラーフィルタ１５１０を設け、素子基板１５０２上には信号線１５０７、ＭＩＭ素子１５０８、画素電極１５０９を設けた。なお１ドット中で光変調可能な領域は、素子基板上の凹型形状のＩＴＯと、対向基板上の短冊形状のＩＴＯが重なる領域であって、対向基板のＩＴＯ上に破線でその輪郭を示した。（一部カラーフィルタと重なって見えないが、同様の輪郭を示した図２０を参照して欲しい。）
【００８７】
対向電極１５１１と画素電極１５０９は透明なＩＴＯで形成し、信号線１５０７は金属Ｔａで形成した。ＭＩＭ素子は絶縁膜Ｔａ_２ Ｏ_５ を金属Ｔａと金属Ｃｒで挟んだ構造である。液晶１５０３は９０度ねじれたネマチック液晶であり、液晶セルの△ｎ×ｄが１．３４μｍになるよう、液晶の△ｎとセルギャップｄを選択した。また上下の偏光板は、その吸収軸が隣接基板のラビング軸と平行になるように配置した。これは最も明るく着色の少ないＴＮモードの構成である。またカラーフィルタ１５１０は互いに補色の関係にある赤（図中「Ｒ」で示した）とシアン（図中「Ｃ」で示した）の２色から成っているが、光変調可能な領域の一部にのみ設けた。
【００８８】
図１６はカラーフィルタ１５１０の分光特性を示す図である。図１６の横軸は光の波長、縦軸は透過率であり、１６０１が赤フィルタのスペクトル、１６０２がシアンフィルタのスペクトルを示している。４５０ｎｍから６６０ｎｍの波長範囲で透過率を単純平均した平均透過率は、赤フィルタが３０％、シアンフィルタが５８％であった。但しこれは、カラーフィルタが全面に設けられている場合であって、一部にのみ設けられている場合には、光変調可能な領域内での平均値を平均透過率と呼ぶことにする。
【００８９】
図１７は、光変調可能な領域内でカラーフィルタを設ける面積の割合を様々に変えて、そのときの平均透過率を求めた結果である。１７０１が赤フィルタを設けたドットにおける平均透過率、１７０２がシアンフィルタを設けたドットにおける平均透過率である。
【００９０】
カラーフィルタ面積率が１００％、即ち全面にカラーフィルタを設けた場合には、屋外の直射日光の下か、スポットライトのような特殊な照明を行わない限り表示が判別できないほど暗かった。カラーフィルタ面積率が４５％以下、即ちいずれのカラーフィルタの平均透過率も７０％以上の場合には、照度１０００ルクス程度の比較的明るい室内、例えば蛍光灯スタンドで照明された事務机といった環境の下で、快適に使用できる明るさが得られた。カラーフィルタ面積率が３５％以下、即ちいずれのカラーフィルタの平均透過率も７５％以上の場合には、照度２００ルクス程度の通常の室内照明光の下でも十分使用できる明るさが得られた。またカラーフィルタ面積率が１５％以上、即ちいずれかのカラーフィルタの平均透過率が９０％以下の場合には、赤とシアンが判別できる程度に表示できた。カラーフィルタ面積率が２５％以上、即ちいずれのカラーフィルタの平均透過率も９０％以下の場合には、はっきりと色が認識できる程度に表示できた。またいずれのカラーフィルタを用いた場合にも、１：１５以上の高いコントラスト比が得られた。
【００９１】
実施例１１で用いたカラーフィルタは、シアン色を用いている点を除けば、通常の透過型で用いられるカラーフィルタと同程度の分光特性、同程度の明るさである。このようなカラーフィルタは、光変調可能な領域の４５％以下、好ましくは３５％以下であって、しかも１５％以上、好ましくは２５％以上の面積に設けることが望ましい。
【００９２】
なお実施例１においては、アクティブ素子としてＭＩＭ素子を使用したが、これは開口率を高める上で若干有利であるからで、ＴＦＴ素子を用いても同じ開口率が取れるならば本発明の効果に変わりはない。
【００９３】
（実施例１２）
実施例１２も、カラーフィルタが各ドット内の光変調可能な領域の一部にのみ設けられている反射型カラー液晶装置である。この実施例における反射型カラー液晶装置の構造は図１５に示した実施例１１の反射型カラー液晶装置と同様であるが、実施例１２は、カラーフィルタの特性が異なる。
【００９４】
図１８は実施例１２で用いたカラーフィルタの分光特性を示す図である。図１８の横軸は光の波長、縦軸は透過率であり、１８０１が赤フィルタのスペクトル、１８０２がシアンフィルタのスペクトルを示している。赤フィルタの平均透過率は４１％、シアンフィルタの平均透過率が６２％であった。顔料の分散性等の問題無しに従来通りの工程で製造できるカラーフィルタとしては、この程度の明るさが最大である。
【００９５】
図１９は、光変調可能な領域内でカラーフィルタを設ける面積の割合を様々に変えて、そのときの平均透過率を求めた結果である。１９０１が赤フィルタを設けたドットにおける平均透過率、１９０２がシアンフィルタを設けたドットにおける平均透過率である。
【００９６】
カラーフィルタ面積率が１００％、即ち全面にカラーフィルタを設けた場合には、屋外の直射日光の下か、スポットライトのような特殊な照明を行わないと、表示が暗く、見づらかった。カラーフィルタ面積率が５０％以下、即ちいずれのカラーフィルタの平均透過率も７０％以上の場合には、照度１０００ルクス程度の比較的明るい室内、例えば蛍光灯スタンドで照明された事務机といった環境の下で、快適に使用できる明るさが得られた。カラーフィルタ面積率が４０％以下、即ちいずれのカラーフィルタの平均透過率も７５％以上の場合には、照度２００ルクス程度の通常の室内照明光の下でも十分使用できる明るさが得られた。またカラーフィルタ面積率が１５％以上、即ちいずれかのカラーフィルタの平均透過率が９０％以下の場合には、赤とシアンが判別できるに表示できた。カラーフィルタ面積率が２５％以上、即ちいずれのカラーフィルタの平均透過率も９０％以下の場合には、はっきりと色が認識できる程度に表示できた。またいずれのカラーフィルタを用いた場合にも、１：１５以上の高いコントラスト比が得られた。
【００９７】
実施例１２で用いたカラーフィルタは、通常の透過型で用いられるカラーフィルタと比べるとずっと明るい。このようなカラーフィルタは、光変調可能な領域の５０％以下、好ましくは４０％以下であって、しかも１５％以上、好ましくは２５％以上の面積に設けることが望ましい。
【００９８】
（実施例１３）
図２０は、本発明の実施例１３における反射型カラー液晶装置の図構造の要部を示す図である。この実施例でも、カラーフィルタが各ドット内の光変調可能な領域の一部にのみ設けられている。構成を説明する。２００１は上側偏光板、２００２は素子基板、２００３は液晶、２００４は対向基板、２００５は下側偏光板、２００６は散乱反射板であり、対向基板２００４上には対向電極（走査線）２０１１とカラーフィルタ２０１０を設け、素子基板２００２上には信号線２００７、ＭＩＭ素子２００８、画素電極２００９を設けた。また１ドット中で光変調可能な領域は、素子基板上の凹状のＩＴＯと、対向基板上の短冊状のＩＴＯが重なる領域であって、対向基板のＩＴＯ上に破線でその輪郭を示した。
【００９９】
カラーフィルタ２０１０は互いに補色の関係にある赤（図中「Ｒ」で示した）とシアン（図中「Ｃ」で示した）の２色から成っており、光変調可能な領域のほぼ中央に設けた。各々のカラーフィルタの周囲には、他のカラーフィルタが無いように配置することが望ましい。このように配置すると、色の混じりが少ない表示が可能である。何故ならば、通常はカラーフィルタ層と反射板との間に少なくとも対向基板の厚み分だけの距離が存在するために、赤フィルタを通って入射した光がシアンフィルタを通って出射したり、あるいはその逆によって色混じりが生じるが、上記配置を取るとその確率が減るためである。
【０１００】
（実施例１４）
図２１は、本発明の実施例１４における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。この実施例でも、カラーフィルタが各ドット内の光変調可能な領域の一部にのみ設けられている。構成を説明する。２１０１は上側偏光板、２１０２は素子基板、２１０３は液晶、２１０４は対向基板、２１０５は下側偏光板、２１０６は散乱反射板であり、対向基板２１０４上には対向電極（走査線）２１１２とカラーフィルタ２１１１を設け、素子基板２１０２上には信号線２１０７、ＭＩＭ素子２１０８、画素電極２１０９を設けた。
【０１０１】
カラーフィルタ２１１１は互いに補色の関係にある赤（図中「Ｒ」で示した）とシアン（図中「Ｃ」で示した）の２色から成っており、各々光変調可能な領域の中で５つの領域に分かれて市松状に配置した。ドットの一部にのみカラーフィルタを設けると、カラーフィルタの無い部分が白く目立ちやすいが、このように細かい領域に分割して配置すると色の混じりが良いという利点がある。分割数はもちろん２つでも構わないが、３つ以上に分けた方が効果が大きい。
【０１０２】
また走査線を覆う位置にブラックマスク２１１０（図中「ＢＫ」で示した）を設けた。このブラックマスクは、図２１において対向基板２１０４が上側に、素子基板２１０２が下側に配置されているときに、特に反射防止の効果がある。またわざわざ黒色顔料を用いずとも、赤、シアン、あるいはその重ね合わせによって代用しても良い。
【０１０３】
（実施例１５）
実施例１５の反射型カラー液晶装置も、カラーフィルタが各ドット内の光変調可能な領域の一部にのみ設けられている。この実施例における反射型カラー液晶装置の構造は、図１５に示した実施例１２の反射型カラー液晶装置、図２０に示した実施例１３記載の反射型カラー液晶装置、図２１に示した実施例１４記載の反射型カラー液晶装置と同様である。
【０１０４】
その特徴は、カラーフィルタが電極と液晶の間の位置に設けられている点にある。一般にカラーフィルタは、液晶に効率的に電圧を印加するために、電極と基板の間の位置に設けられることが多い。しかしながら本実施例のように配置することによって、二つの新しい効果が得られた。一つは視角の拡大であり、もう一つは中間調における色純度の向上である。
【０１０５】
図２２は、本発明の実施例１５における反射型カラー液晶装置の電圧反射率特性を示す図である。横軸は液晶に実効的に印加される電圧であり、縦軸は電圧を印加しない時を１００％に規格化した反射率である。２２０１は光変調可能な領域の中で、カラーフィルタを設けない領域の特性であり、２２０２はカラーフィルタを設けた領域の特性である。容量分割による電圧降下のために、２２０２は２２０１よりも電圧反射率特性の急峻性が悪い。言い換えれば、カラーフィルタを設けた領域は設けない領域に比べ、液晶に電圧が印加され難い。このように一画素内に電圧の掛かり具合の異なる二つの領域が存在するために、特開平２−１２号公報や特開平４−３４８３２３号公報で開示されている効果（一般に「ハーフトーン方式」と呼ばれる）により、視角特性が改善される。また中間調表示状態で、カラーフィルタを設けた領域の方が常に反射率が高くなるために、色が濃く表示されるという効果もある。
【０１０６】
（実施例１６）
図２３は、本発明の実施例１６における反射型カラー液晶装置の、カラーフィルタ基板の構造を示す図である。この実施例は、カラーフィルタが各ドット内の光変調可能な領域の一部にのみ設けられているものにおいて、光変調可能な領域でカラーフィルタが設けられていない領域と、光変調不可能な領域に、可視光域で透明な層を前記カラーフィルタとほぼ同じ厚みで形成した。（ａ）が正面図であり、（ｂ）が断面図である。まず、構成を説明する。（ａ）の破線で囲んだ長方形領域２３０４が１ドットを示す。２３０９はガラス基板、２３０１は赤フィルタ、２３０３は緑フィルタ、２３０２は青フィルタ、２３０５はドット間ギャップ、ハッチング領域２３０８はアクリル、２３０７は保護膜、２３０６はＩＴＯ透明電極である。
【０１０７】
ここで用いたカラーフィルタの分光特性を図２５に示す。図２５の横軸は光の波長、縦軸は透過率であり、２５０１が青フィルタのスペクトル、２５０２が緑フィルタのスペクトル、２５０３が赤フィルタのスペクトルを示している。但しこれはカラーフィルタ形成面積が１００％のときの特性である。このような分光特性を示すカラーフィルタを、図２３の１ドット２３０４内に面積率５０％で形成した。これによって、１ドット内の平均で、図２６に示したような分光特性が得られた。図２６の横軸は光の波長、縦軸は透過率であり、２６０１が青フィルタのスペクトル、２６０２が緑フィルタのスペクトル、２６０３が赤フィルタのスペクトルを示している。
【０１０８】
さらに、図２３のカラーフィルタ未形成部分にはアクリル２３０８をカラーフィルタと同じ厚さで形成した。この時のカラーフィルタ２３０１、２３０２、２３０３とアクリル２３０８の厚さは、いずれも約０．２μｍである。また通常の透過型カラー液晶装置で用いるドット間等に構成する遮光膜（ブラックストライプ）を形成せずに、ドット間ギャップ２３０５にもアクリル透明層２３０８を形成した。さらに、このカラーフィルタ上に順次、保護膜２３０７、ＩＴＯ電極２３０６、液晶を配向させるための配向膜（図示せず）を形成して、ＭＩＭ（金属−絶縁膜−金属）アクティブマトリクス基板と重ね合わせ、液晶装置を構成した。このときの液晶モードはＴＮモードを採用した。
【０１０９】
図２４は、実施例１６における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。２４０２が素子基板、２４０３が対向基板、２４０６がＭＩＭ素子、２４０７が１ドットの表示電極、２４０８が走査線、２４０１が上偏光板、２４０９が部分的に形成した赤カラーフィルタ、２４１０が部分的に形成した緑カラーフィルタ、２４１１が部分的に形成した青カラーフィルタ、２４１２がアクリル、２４１３が信号電極、２４０４が下偏光板、２４０５がアルミニウム反射板である。
【０１１０】
カラーフィルタを１ドット内に面積率５０％で形成しただけの基板を用いた反射型カラー液晶装置ではカラーフィルタ形成部分と未形成部分の段差で液晶の配向が乱れ、コントラストが１：８であったのに対して、アクリルをカラーフィルタ未形成部にカラーフィルタと同じ厚みで形成した基板を用いた反射型カラー液晶装置は液晶配向の乱れもなく高画質な表示が可能となった。このときのコントラストは１：２０であった。カラーフィルタ未形成部分にアクリル透明層を形成しない場合のカラーフィルタ構成を図２７に示す。（ａ）が正面図で、（ｂ）が断面図である。２７０７がガラス基板であり、２７０１が部分的に形成した赤フィルタ、２７０３が部分的に形成した緑フィルタ、２７０２が部分的に形成した青フィルタ、２７０６が保護膜、２７０４が１ドット、２７０５が画素間ギャップである。（ｂ）の断面図からも明らかなようにカラーフィルタ表面に凹凸が存在し、このような表面状態では液晶配向が乱れる。
【０１１１】
本実施例では、本発明のカラーフィルタ基板とＭＩＭ基板を組み合わせたが、ＴＦＴ基板やＴＦＤ（薄膜ダイオード）基板を用いてもよい。また、本実施例ではアクティブマトリクス反射型カラー液晶装置について述べたが、本発明は単純マトリクス反射型カラー液晶装置にも適用できる。ＳＴＮモードのように基板表面の凹凸が液晶配向に大きく影響を与える場合には、本発明はさらに効果がある。また本実施例では、カラーフィルタ配列に「モザイク配列」を採用したが、’９３最新液晶プロセス技術（プレスジャーナル編）ｐｐ．３２１にあるような「トライアングル配列」「ストライプ配列」を用いてもよい。
【０１１２】
（実施例１７）
実施例１７も、カラーフィルタが各ドット内の光変調可能な領域の一部にのみ設けられているものにおいて、光変調可能な領域でカラーフィルタが設けられていない領域と、光変調不可能な領域に、可視光域で透明な層を前記カラーフィルタとほぼ同じ厚みで形成した。
【０１１３】
図２８は、本発明の実施例１７における反射型カラー液晶装置の、カラーフィルタ基板の構造を示す図である。（ａ）が正面図であり、（ｂ）が断面図である。まず、構成を説明する。（ａ）の破線で囲んだ長方形領域２８０４が１ドットを示す。２８０８はガラス基板、２８０７はＩＴＯ電極、２８０１は赤カラーフィルタ、２８０３は緑カラーフィルタ、２８０２は青カラーフィルタ、ハッチング領域２８０６はアクリルである。
【０１１４】
ここで用いたカラーフィルタの分光特性を図２９に示す。図２９の横軸は光の波長、縦軸は透過率であり、２９０１が青フィルタのスペクトル、２９０２が緑フィルタのスペクトル、２９０３が赤フィルタのスペクトルを示している。但しこれはカラーフィルタ形成面積が１００％のときの特性である。このような分光特性を示すカラーフィルタを、図２８の１ドット内に面積率３０％で形成した。これによって、１ドット内の平均で、図２６に示したような分光特性が得られた。
【０１１５】
さらに、図２８のカラーフィルタ未形成部分にはアクリル２８０７をカラーフイルタと同じ厚さで形成した。この時のカラーフィルタとアクリルの厚さは、約０．８μｍであり、通常透過型カラー液晶装置で用いるドット間等に構成する遮光膜（ブラックストライプ）は形成せずに、ドット間にもアクリル２８０７透明層を形成した。さらに、液晶を配向させるための配向膜を形成して、ＴＦＴ基板と重ね合わせ、液晶装置を構成した。このときの液晶モードはＴＮモードを採用し、ガラス基板外側に偏光板をそれぞれ貼付し、さらに観察面と反対側に銀反射板を配置した。
【０１１６】
カラーフィルタを１ドット内に面積率３０％で形成しただけの基板を用いた反射型カラー液晶装置ではカラーフィルタ形成部分と未形成部分の段差で液晶の配向が乱れ、コントラストが１：５であったのに対して、アクリルをカラーフィルタ未形成部にカラーフィルタと同じ厚みで形成した基板を用いた反射型カラー液晶装置は液晶配向の乱れもなく高画質な表示が可能となった。このときのコントラストは１：１８であった。
【０１１７】
本実施例では、本発明のカラーフィルタ基板とＴＦＴ基板を組み合わせたが、ＭＩＭ基板やＴＦＤ基板を用いてもよい。また、本実施例ではアクティブマトリクス反射型カラー液晶装置について述べたが、単純マトリクス反射型カラー液晶装置にも適用できる。ＳＴＮモードのように基板表面の凹凸が液晶配向に大きく影響を与える場合には、本発明はさらに効果がある。
【０１１８】
実施例１６及び実施例１７では、カラーフィルタに赤緑青の３原色を用いたが、図３０に示すシアン３００１と赤３００２、図３１に示すマゼンタ３１０１と緑３１０２、あるいはイエローと青のような補色関係にある２色のカラーフィルタを用いることもできる。
【０１１９】
（実施例１８）
実施例１６及び実施例１７ではカラーフィルタを１ドットのほぼ中央部に部分的に形成したが、図３２（ａ）（ｂ）に示すような配置で形成しても構わない。（ａ）は１ドット３２０１の上半分もしくは下半分がカラーフィルタを形成した領域３２０２であり、残り半分がカラーフィルタを形成しない領域３２０３である。（ｂ）は１ドット３２０１の右半分もしくは左半分がカラーフィルタを形成した領域３２０２を形成した領域であり、残り半分がカラーフィルタを形成しない領域３２０３である。また、図３２（ｃ）（ｄ）に示すように１ドット３２０１内を２つ以上に分割し、一部をカラーフィルタを形成する領域３２０２、残りをカラーフィルタを形成しない領域３２０３としてもよい。このような様々なパターンのカラーフィルタを用いても、やはり高画質な反射型カラー液晶装置が実現できた。
【０１２０】
（実施例１９）
実施例１６において、カラーフィルタと透明な層の段差を変化させたときの特性の変化を表１に示す。段差が小さくなるに従い、画質・コントラストともにアップしている。段差が０．５μｍ以下になれば、１：１０以上のコントラストが得られ、さらに０．１μｍ以下になれば、１：１５以上のコントラストが得られる。
【表１】

【０１２１】
（実施例２０）
実施例１６及び実施例１７では、カラーフィルタ形成部と未形成部の段差を埋める透明な層にアクリルを用いたが、ポリイミドを用いても高画質な反射型カラー液晶装置が実現できた。また、同様に透明な層にポリビニールアルコールを用いても高画質な反射型カラー液晶装置を実現できた。この結果を表２にまとめた。透明な層がない場合に比べ、画質、コントラストともに向上している。
【表２】

【０１２２】
なお、実施例１６や実施例１７では、反射板に一般的なアルミニウム反射板や銀反射板を用いたが、Ａ．Ｇ．Ｃｈｅｎ氏らが発表したホログラフィ反射板（ＳＩＤ’９５ ＤＩＧＥＳＴ、ＰＰ．１７６−１７９）を用いることもできる。
【０１２３】
（実施例２１）
図３３は、本発明の実施例２１における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。この実施例では、カラーフィルタが総ドット数の４分の３以下の数のドットにのみ設けられている。構成を説明する。３３０１は上側偏光板、３３０２は素子基板、３３０３は液晶、３３０４は対向基板、３３０５は下側偏光板、３３０６は散乱反射板であり、対向基板３３０４上には対向電極（走査線）３３１１とカラーフィルタ３３１０を設け、素子基板３３０２上には信号線３３０７、ＭＩＭ素子３３０８、画素電極３３０９を設けた。
【０１２４】
カラーフィルタ３３１０は互いに補色の関係にある赤（図中「Ｒ」で示した）とシアン（図中「Ｃ」で示した）の２色から成っているが、一部のドットにはカラーフィルタを設けなかった。ここで用いたカラーフィルタは、実施例１と同様であり、その分光特性を図１６に示した。
【０１２５】
図３４はカラーフィルタの配置を、図３３の上方から見た形で示した図である。図中の「Ｒ」は赤フィルタを設けたドット、「Ｃ」はシアンフィルタを設けたドットを示し、「Ｗ」はカラーフィルタが無いドットを示している。全体の１／３のドットには赤フィルタを、１／３のドットにはシアンフィルタを設け、残りの１／３のドットにはカラーフィルタを設けなかった。また図３４の（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）はそれぞれ白、赤、シアン、黒を表示したときの、オンドット、オフドットの分布を示している。ハッチングを施したドットがオンドット即ち暗状態であり、ハッチングを施さないドットがオフドット即ち明状態である。このように表示を行うと、全体の２／３のドットで色表示を行うために、通常よりも明るい表示が可能になる。また色表示で中間調を表示する場合も、主としてカラーフィルタが無いドットで明るさを調整すれば、常に鮮やかな色が表示できるというメリットがある。例えば暗めの赤を表示する場合には、赤フィルタを設けたドットを全オフ、シアンフィルタを設けたドットをオンとして、カラーフィルタを設けないドットを半オンとすればよい。
【０１２６】
別のカラーフィルタ配置を図３５に示す。全体の１／４のドットには赤フィルタを、１／４のドットにはシアンフィルタを設け、残りの１／２のドットにはカラーフィルタを設けなかった。また図３５の（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）はそれぞれ白、赤、シアン、黒を表示したときの、オンドット、オフドットの分布を示している。このように表示を行うと、全体の３／４のドットで色表示を行うために、図３５のカラーフィルタ配置よりもさらに明るい表示が可能である。
【０１２７】
もう一つの例として、赤緑青３色のカラーフィルタを用いた場合の配置を図３６に示す。図中の「Ｒ」は赤フィルタを設けたドット、「Ｇ」は緑フィルタを設けたドット、「Ｂ」は青フィルタを設けたドットを示し、「Ｗ」はカラーフィルタが無いドットを示している。全体の１／６のドットには赤フィルタを、１／６のドットには緑フィルタを、１／６のドットには青フィルタを設け、残りの１／２のドットにはカラーフィルタを設けなかった。また図３６の（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）はそれぞれ白、赤、緑、青を表示したときの、オンドット、オフドットの分布を示している。このように表示を行うと、全体の４／６のドットで色表示を行うために、明るい表示が可能である。
【０１２８】
また全体の１／４のドットには赤フィルタを、１／４のドットには緑フィルタを、１／４のドットには青フィルタを設け、残りの１／４のドットにはカラーフィルタを設けない構成も可能である。このように表示を行うと、全体の１／２のドットで色表示を行うために、明るい表示が可能である。
【０１２９】
（実施例２２）
図３７は、本発明の実施例２２における反射型カラー液晶装置の構造の概略を示す図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が断面図である。この実施例では、カラーフィルタが有効表示領域全体に設けられている。構成を説明する。３７０１は枠ケース、３７０２は上側偏光板、３７０３は上側基板、３７０４のハッチング領域はカラーフィルタ、３７０５は下側基板、３７０６は反射板付き偏光板である。図面が煩雑になるため、透明電極、非線形素子、信号線、配向膜等は省略した。また３７１１は駆動表示領域、３７１２は有効表示領域、３７１３はカラーフィルタを設けた領域である。（ｂ）は横の断面図であるが、縦の断面図も（ｂ）と同様である。なお「駆動表示領域」と「有効表示領域」という用語は、日本電子機械工業会規格（ＥＩＡＪ）のＥＤ−２５１１Ａにおいて、それぞれ「液晶表示デバイスで表示機能を保有する領域」「駆動表示領域とそれに続く画面として有効な領域」と定義されている。つまり駆動表示領域とは液晶に電圧をかけることができる領域であり、有効表示領域とは枠ケースに隠されない液晶パネル領域全てである。
【０１３０】
実施例２２の特徴は、カラーフィルタを設けた領域３７１３が有効表示領域３７１２と同じか、または広いことにある。このように構成することにより、実施例２２の反射型カラー液晶装置は、表示が明るく見えるという利点がある。通常、透過型カラー表示では、駆動表示領域にのみカラーフィルタが設けられ、その外側の領域にはメタルか樹脂によるブラックマスクが設けられる。ところが反射型カラー表示では、メタルのブラックマスクはぎらつくため利用できない。また樹脂のブラックマスクは、もともとのカラーフィルタにブラックマスクを設けていないため、コストアップになる。かといって駆動表示領域の外側に何も設けないと、外側が明るくなり、相対的に駆動表示領域が暗く見える。そこで駆動表示領域の外側にも内側と同様のカラーフィルタを、好ましくは同じパターンで設けることが、表示を明るく見せる上で有効である。
【０１３１】
（実施例２３）
透過型カラー液晶装置では、一般にドット外にブラックマスクを設けるが、反射型カラー液晶装置にブラックマスクを設けると、高コントラストが得られる反面、表示が極端に暗くなる。特にＴＮモードやＳＴＮモードのように視差が避けられない液晶モードでは、光が入射するときと出射するときの２回ブラックマスクで吸収されるため、明るさが開口率のほぼ２乗に比例するという性質がある。従って反射型カラー液晶装置にブラックマスクを設けることは出来ないが、逆にドット外に全く光吸収体を設けないと、コントラストが著しく低下し、好ましくない。そこで本発明の実施例２３では、ドット外にブラックマスクを設けず、代わりにドット内の領域と同程度かそれよりも小さい吸収を有するカラーフィルタを設けたことを特徴とする。
【０１３２】
図３８は、本発明の実施例２３における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタ配置を示す図である。上述したように、この実施例では、各ドットの外側の領域にブラックマスクを設けず、代わりにドット内の領域と同程度かそれよりも小さい吸収を有するカラーフィルタを設けた。基本的な構成ならびにカラーフィルタの分光特性は実施例５の図６ならびに図３と同様であるが、ドット外の領域におけるカラーフィルタの配置に工夫を凝らした。図３８において、３８０１に示した「横凸」状の領域は、対向電極と画素電極が重なっていて、液晶に電界が印加される領域であり、上述のドットに相当する。また右上から左下に斜めにハッチングを施した領域３８０２はシアンフィルタであり、クロスにハッチングを施した領域３８０３は赤フィルタである。
【０１３３】
図３８の（ａ）では、赤フィルタとシアンフィルタがドット外でぴったり接するように配置した。また（ｂ）では、ドット外にもフィルタを設けたが互いに離して配置した。また（ｃ）では、ドット外に赤フィルタを配置した。いずれもドット外の領域にドット内と同程度あるいはそれよりも小さいがゼロではない吸収を有しているため、明るくコントラストが高い表示が得られる。各々の特性は、（ａ）が白表示時の反射率３０％でコントラスト比１：１５、（ｂ）が反射率３３％でコントラスト比１：１３、（ｃ）が２９％で１：１６であった。
【０１３４】
（実施例２４）
図３９は、本発明の実施例２４における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタ配置を示す図である。この実施例も、各ドットの外側の領域にブラックマスクを設けず、代わりにドット内の領域と同程度かそれよりも小さい吸収を有するカラーフィルタを設けたものである。基本的な構成ならびにカラーフィルタの分光特性は実施例９の図８と図１２と同様であるが、ドット外の領域におけるカラーフィルタの配置に工夫を凝らした。図３９において、３９０１に示した「横凸」状の領域は、対向電極と画素電極が重なっていて、液晶に電界が印加される領域であり、実施例２３のドットに相当する。また左上から右下に斜めにハッチングを施した領域３９０２は青フィルタであり、右上から左下に斜めにハッチングを施した領域３９０３は緑フィルタであり、クロスにハッチングを施した領域３９０４は赤フィルタである。
【０１３５】
図３９の（ａ）では、３色のフィルタをドット外にも設けたが互いに離して配置した。離す距離は、カラーフィルタ作成時の最大のアライメントずれを見越して設定した。即ち、図３９の（ｂ）は想定される最大のアライメントずれを起こした場合のカラーフィルタ配置であるが、その場合でも異なる色のカラーフィルタが互いに重なることがないようにした。カラーフィルタが重なることは、ブラックマスクが存在することと殆ど同義であるから、可能な限りこれを避けなければならない。以上のようにカラーフィルタを配置することによって、明るく高コントラストな反射型カラー表示が出来た。
【０１３６】
（実施例２５）
図４０は、本発明の実施例２５における反射型カラー液晶装置の要部を示す図である。この実施例も、各ドットの外側の領域にブラックマスクを設けず、代わりにドット内の領域と同程度かそれよりも小さい吸収を有するカラーフィルタを設けた。まず構成を説明する。４００１は上側偏光板、４００２は対向基板、４００３は液晶、４００４は素子基板、４００５は下側偏光板、４００６は散乱反射板であり、対向基板４００２上にはカラーフィルタ４００７と、対向電極（走査線）４００８を設け、素子基板４００４上には信号線４００９、画素電極４０１０、ＭＩＭ素子４０１１を設けた。このカラーフィルタは、ＰＣ等のデータディスプレイで一般的なストライプ配列である。なおカラーフィルタの分光特性は実施例９の図１２と同様である。
【０１３７】
図４１は、本発明の実施例２５における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタ配置を示す図である。図４１において、４１０１に示した「横凸」状の領域は、対向電極と画素電極が重なっていて、液晶に電界が印加される領域であり、実施例２３のドットに相当する。また左上から右下に斜めにハッチングを施した領域４１０２は青フィルタであり、右上から左下に斜めにハッチングを施した領域４１０３は緑フィルタであり、クロスにハッチングを施した領域４１０４は赤フィルタである。
【０１３８】
図４１の（ａ）では、３色のフィルタをドット外にも設けたが、上下には連続して配置し、左右には互いに離して配置した。離す距離は、カラーフィルタ作成時の最大のアライメントずれを見越して設定した。即ち、図４１の（ｂ）は想定される最大のアライメントずれを起こした場合のカラーフィルタ配置であるが、その場合でも異なる色のカラーフィルタが互いに重なることがないようにした。以上のようにカラーフィルタを配置することによって、明るく高コントラストな反射型カラー表示が出来た。
【０１３９】
（実施例２６）
図４２は、本発明の実施例２６における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す断面図である。この実施例は、一対の基板の内、反射板側に位置する基板の外面に、カラーフィルタを設けた。構成を説明する。４２０１は上側偏光板、４２０２は素子基板、４２０３は液晶、４２０４は対向基板、４２０５は下側偏光板、４２０６は散乱反射板であり、素子基板４２０２上には信号線４２０７と画素電極４２０８を設け、対向基板４２０４上には対向電極（走査線）４２０９を設けた。この断面図では現れないが、信号線と画素電極はＭＩＭ素子を介してつながっている。また対向基板４２０４の反射板側表面に赤フィルタ４２１０、緑フィルタ４２１１、青フィルタ４２１２を設けた。
【０１４０】
カラーフィルタの分光特性は、もしドットの全面に設けるならば図１２に示したような、またドットの一部に設けるならばその割合に応じて図１６や図１８に示したような特性を持たせる。
【０１４１】
このようにカラーフィルタを基板の外側に設けることにより、安価なカラーフィルタを利用することができる。このカラーフィルタは別にフィルム等の上に設けておいて、後で張り合わせても良い。また特にドットの一部にだけカラーフィルタを設けることにより、組立マージンが拡大し、視角が広がるという利点がある。
【０１４２】
（実施例２７）
実施例２７では、一対の基板の内、反射板側に位置する基板の内面に、非線形素子を各ドットに対応して設けている。この実施例における反射型カラー液晶装置の構造は、実施例１の図１、実施例６の図６、実施例７の図８と同様である。その特徴は反射板側に位置する基板１０４、６０４、８０４上に、ＭＩＭ素子１１１、６１１、８１１を設けたことにある。このように配置することによって、その逆の溝成、即ち基板１０２、６０２、８０２上にＭＩＭ素子を設けた場合に比べて、不要な表面反射が減り、高いコントラストが得られた。その理由は三つある。一つは信号線１０９、６０９、８０９とＭＩＭ素子による反射がカラーフィルタ１０７、６０７、８０７によって一部吸収されることであり、二つ目は信号線自体が金属Ｔａ上に金属Ｃｒを重ねた構造であり、ＴａよりもＣｒの方が反射率が小さいことである。三つ目は反射光が液晶層１０３、６０３、８０３を通ることによって複屈折干渉による吸収が生じることである。
【０１４３】
（実施例２８）
実施例２８では、一対の基板の内、一方の基板の内面に、非線形素子を各ドットに対応して設け、これをドットの短辺と平行な方向に結線した。この実施例における反射型カラー液晶装置の全体の構造は、例えば実施例７の図８等と同様である。その特徴はＭＩＭ素子の配線方法にある。
【０１４４】
図４３は、実施例２８における反射型カラー液晶装置のＭＩＭ素子の配線方法を示す図である。４３０１は信号線、４３０２はＭＩＭ素子、４３０３は画素電極である。画素電極は各々対向基板の赤、緑、青のカラーフィルタと対応しているため、対応関係を画素電極上に「Ｒ」「Ｇ」「Ｂ」で示した。
【０１４５】
図４３の各ドットは全て縦長の形状をしており、横に並んだ３つのドットで１つの正方画素を形成している。これはパソコン用のデータディスプレイでよく見られる構成である。このとき、信号線はドットの短辺と平行、即ち横方向に配線されている。このように配線すると、配線数が少なくなり開口率が高くなるという効果があった。ここで開口率とは金属等の不透明な部分を除いた領域の占める割合である。
【０１４６】
これを従来の構成と比較する。図４４は、従来のＭＩＭ素子を用いた（透過型）カラー液晶装置の配線方法を示す図である。４４０１は信号線、４４０２はＭＩＭ素子、４４０３は画素電極である。ドットピッチは図４３と同じであり、ドットは縦長の形状をしているが、信号線はドットの長辺と平行、即ち縦方向に配線されている。このように配線すると配線数が図４３の場合の３倍になり開口率が低い。従来このような配線を行っていた理由は、一つは横長パネルでは縦方向の配線の方が距離が短いからであり、もう一つはブラックマスクを設ければ縦に配線しても横に配線しても開口率が変わらないからであった。
【０１４７】
このように開口率が高くなると、表示が明るくなる。開口率が明るさに効くこと、特に視差のある反射型構成でそれが顕著であることに関しては、既に実施例２３から２５で詳しく説明した。
【０１４８】
（実施例２９）
実施例２９では、駆動面積率が６０％以上８５％以下である。図４５は、この実施例における反射型カラー液晶装置の特性を示す。実施例２と同様の構成をとり、駆動面積率を５０％から１００％に変えた時の、駆動面積率とコントラスト、及び駆動面積率と反射率の関係を示している。ここで駆動面積率は、画素内の金属配線やＭＩＭ素子等の不透明な部分を除いた領域の中で、液晶が駆動される領域がしめる割合として定義される。横軸に駆動面積率、縦軸にコントラストと反射率をとり、４５０１は本実施例のコントラスト、４５０２は比較例のコントラスト、４５０３は本実施例のシアン表示時の反射率、４５０４は比較例のシアン表示時の反射率である。
【０１４９】
駆動面積率が６０％以上であれば１：５以上の良好なコントラストを得ることが出来る。また駆動面積率８５％以下であればシアン表示で２３％以上の良好な明るさを得ることが出来る。
【０１５０】
（実施例３０）
反射型カラー液晶装置においては、散乱反射板の特性が、明るさやコントラスト、視角特性を大きく左右する。散乱反射板には鏡面のように散乱性の弱いものから、紙のように散乱性の強いものまで各種存在し、周囲環境に応じて選択されるが、反射型カラー液晶装置向けには、明るさとコントラストを重視して散乱性の弱いものが望ましい。
【０１５１】
図４６と図４７は、本発明の実施例３０における反射型カラー液晶装置の反射板の特性を示す図である。反射板が、これにビーム光を入射したときに、その正反射方向を中心とした３０度コーンの中に８０％以上の光が反射するような散乱特性を有している。
【０１５２】
図４６において、４６０４は散乱反射板、４６０１は散乱反射板表面に４５゜の角度で入射する光、４６０２はその正反射光、４６０３は正反射を中心にした３０度コーンである。また図４７の横軸は反射光の受光角、縦軸は相対反射強度である。実施例３０の反射板は、入射光の約９５％が、図４６の３０゜コーンの中に反射する特性を有する。これが８０％未満になると、通常の室内環境のもとで、１：１０以上のコントラスト比が得られなくなる。
【０１５３】
参考のために図４８には計算機シミュレーションの結果を示した。図の横軸は図４６に示した３０度コーンの中に反射される光の割合であり、図の縦軸は明るさとコントラスト比である。光源には積分球のような完全散乱白色光を仮定し、基板法線方向に反射してくる光を計算した。明るさは標準白色板の明るさを１００％とした。このシミュレーション結果からも明らかなように３０度コーンの中に反射される光の割合が多いほど、即ち反射板の散乱度が弱いほど、明るく高コントラストな表示が得られる。但し入射光の９５％よりも大きい光が３０度コーンの中に反射されるような反射板では、視角特性が著しく狭く、実用に耐えないことが実験により確かめられている。
【０１５４】
（実施例３１）
図４９は、本発明の実施例３１における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。反射板が半透過反射板であって、その背面にバックライトを備えている。まず構成を説明する。４９０１は上側偏光板、４９０２は対向基板、４９０３は液晶、４９０４は素子基板、４９０５は下側偏光板、４９０６は半透過反射板、４９１２はバックライトであり、対向基板４９０２上にはカラーフィルタ４９０７と、対向電極（走査線）４９０８を設け、素子基板４９０４上には信号線４９０９、画素電極４９１０、ＭＩＭ素子４９１１を設けた。またカラーフィルタは、実施例２の図３と同様の分光特性を有している。
【０１５５】
半透過反射板の反射率は、通常の散乱反射板の７割程度であるから、バックライトを点灯せずに反射モードで使用する際には、白色表示時の反射率が２４％程度に、なる。一方バックライトを点灯した透過モードでは、透過率が２２％程度になり、表面輝度４００ｃｄ／ｍ^２ といったモノクロ用のバックライトでも十分な明るさが得られる。また図３に示したようなカラーフィルタの特性では、本来透過で色を表示するには不十分であるが、半透過反射板を用いると、透過モードでも周囲光の反射で色純度が高まるという効果がある。
【０１５６】
なお半透過反射板は、入射光の８０％以上を反射することが、明るい表示を得る上で望ましい。必然的に透過モードで使用する際には暗い表示となるが、透過モードの明るさを追求することは、えてして透過表示も反射表示も不満足な結果になりやすい。透過モードは真っ暗闇でかろうじて見えれば良いと割り切る方が、市場に受け入れられやすい良いディスプレイが得られる。
【０１５７】
（実施例３２）
実施例３２では、液晶が略９０度ねじれたネマチック液晶であり、２枚の偏光板をその透過軸が各々隣接する基板のラビング方向と直交するよう配置した。この実施例における反射型カラー液晶装置の基本的な構成、およびカラーフィルタの分光特性は、実施例５の図６、図３と同様である。その特徴は、ＴＮモードのセル条件が反射型カラー液晶装置用に最適化されていることにある。
【０１５８】
図５０は、実施例３２における反射型カラー液晶装置の各軸の関係を示す図である。５０２１は液晶パネルの左右方向（長手方向）であり、５００１は上側偏光板の透過軸方向、５００２が上側に位置する対向基板のラビング方向、５００３が下側に位置する素子基板のラビング方向、５００４が下側偏光板の透過軸方向である。ここで対向基板のラビング方向と液晶パネルの左右方向がなす角度５０１１を４５゜に、上側偏光板の透過軸方向と対向基板のラビング方向がなす角度５０１２を９０゜に、液晶のツイスト角５０１３を右９０゜に、下側偏光板の透過軸方向と素子基板のラビング方向がなす角度５０１４を９０゜に設定した。このように配置すると、液晶層中心の分子が電圧印加時に観察者側（即ち図の下側）から立ち上がり、ＴＮ液晶の視角特性とも相まって、高コントラストで影の見えにくい表示が可能になる。また偏光板の透過軸が隣接基板のラビング方向と直交する配置（いわゆるＯモード）は、平行配置（いわゆるＥモード）に比べて視角方向による色変化が少なく、より好ましい。
【０１５９】
また液晶材料の複屈折率△ｎを０．１８９、セルギャップを７．１μｍにすることで、液晶セルの△ｎ×ｄを１．３４μｍに設定した。これは非選択電圧印加時に最も明るく色づきの少ない条件であって、△ｎ×ｄ＜１．３０μｍでは表示色が青っぽくなり、△ｎ×ｄ＞１．４０μｍでは表示が暗くなるという問題があり好ましくない。
【０１６０】
（実施例３３）
実施例３３では、液晶の複屈折率△ｎと、液晶層厚ｄの積△ｎ×ｄが０．３４μｍよりも大きく、０．５２μｍよりも小さい。この実施例における反射型カラー液晶装置の基本的な構成は、実施例２の図１と同様である。その特徴は、ＴＮモードのセル条件が反射型カラー液晶装置用にさらに最適化されていることにある。
【０１６１】
図５０は実施例３３における反射型カラー液晶装置の各軸の関係を示す図である。５０２１は液晶パネルの左右方向（長手方向）であり、５００１は上側偏光板の透過軸方向、５００２が上側に位置する対向基板のラビング方向、５００３が下側に位置する素子基板のラビング方向、５００４が下側偏光板の透過軸方向である。ここで対向基板のラビング方向と液晶パネルの左右方向がなす角度５０１１を４５゜に、上側偏光板の透過軸方向と対向基板のラビング方向がなす角度５０１２を９０゜に、液晶のツイスト角５０１３を右９０゜に、下側偏光板の透過軸方向と素子基板のラビング方向がなす角度５０１４を９０゜に設定した。このように配置すると、液晶層中心の分子が電圧印加時に観察者側（即ち図の下側）から立ち上がり、ＴＮ液晶の視角特性とも相まって、高コントラストで影の見えにくい表示が可能になる。また偏光板の透過軸が隣接基板のラビング方向と直交する配置（いわゆるＯモード）は、平行配置（いわゆるＥモード）に比べて視角方向による色変化が少なく、より好ましい。
【０１６２】
ここで液晶材料の複屈折率△ｎを０．０８４とし、セルギャップを変えて△ｎ×ｄの異なるパネルを作製した。
【０１６３】
図５１に△ｎ×ｄと白表示時の反射率の関係を示す。５１０１は実施例の各△ｎ×ｄに対する反射率、５１０２は比較例の各△ｎ×ｄに対する反射率を示す。測定には積分球を利用して全方位から均等に光が入射するようにして測定した。反射率は標準白色板を１００％に取った。図５１より、△ｎ×ｄが大きくなるほど視角が狭まって斜めからの入射光の利用効率が低下するために、表示が暗くなる様子が読みとれる。従って明るい表示を得る上では、△ｎ×ｄが小さい、いわゆるファーストミニマム条件を利用することが好ましい。ところがファーストミニマム条件は表示の色付きが大きいという欠点がある。そのために、従来の反射型モノクロ液晶装置では実施例３２のような、△ｎ×ｄが大きい条件を利用していた。しかしながら反射型カラー液晶装置では、カラーフィルタを調整することで少々の色付きは補正できる。実施例３３ではカラーフィルタを長波長側で高い透過率を持つように調整することで、どの△ｎ×ｄでも白は無色に近く、色付きもほとんど変らない表示を得た。
【０１６４】
△ｎ×ｄが０．４２μｍの時にもっとも高い反射率を示すが、この付近の△ｎ×ｄに対応する反射率を以下の表３に示す。
【表３】

【０１６５】
このように、△ｎ×ｄが０．３４μｍよりも大きく、０．５２μｍよりも小さくすることで明るい表示が得られる。
【０１６６】
なお△ｎ×ｄが０．４０μｍより小さい時は、視角が広いために明るい表示が得られているが、一方で正面方向の明るさが低くスポット光源下では暗く見えるため、△ｎ×ｄは０．４０μｍ以上の方が好ましい。また、０．４８μｍ以下にすることにより極端に大きな色付きを無くすことができるため、△ｎ×ｄは０．４８μｍ以下であることが好ましい。最も好ましい△ｎ×ｄは最大の明るさが得られる０．４２μｍである。
【０１６７】
（実施例３４）
本発明の実施例３４では、液晶が９０度以上ねじれたネマチック液晶であり、２枚の偏光板と少なくとも１枚の位相差フィルムを配置した。図５２は、実施例３４における反射型カラー液晶装置の要部を示す図である。まず構成を説明する。５２０１は上側偏光板、５２０２は位相差フイルム、５２０３は上側基板、５２０４は液晶、５２０５は下側基板、５２０６は下側偏光板、５２０７は散乱反射板であり、上側基板５２０３上にはカラーフィルタ５２０８と、走査電極５２０９を設け、下側基板５２０５上には信号電極５２１０を設けた。位相差フィルム５２０２はポリカーボネートの一軸延伸フィルムで、正の位相差を示す。またカラーフィルタは、実施例２の図３と同様の分光特性を有している。
【０１６８】
図５３は、実施例３４における反射型カラー液晶装置の各軸の関係を示す図である。５３２１は液晶パネルの左右方向（長手方向）であり、５３０１は上側偏光板の透過軸方向、５３０２が上側基板のラビング方向、５３０３が下側基板のラビング方向、５３０４が下側偏光板の透過軸方向、５３０５が位相差フイルムの延伸方向である。ここで上側基板のラビング方向と液晶パネルの左右方向がなす角度５３１１を３０゜に、上側偏光板の透過軸方向と位相差フィルムの延伸方向がなす角度５３１４を５４゜に、位相差フィルムの延伸方向と上側基板のラビング方向がなす角度５３１５を８０゜に、液晶のツイスト角５３１２を左２４０゜に、下側偏光板の透過軸方向と下側基板のラビング方向がなす角度５３１３を４３゜に設定した。このように配置すると、液晶層中心の分子が電圧印加時に観察者側（即ち図の下側）から立ち上がり、視角特性とも相まって、高コントラストで影の見えにくい表示が可能になる。
【０１６９】
これは、特公平３−５０２４９号公報で提案された位相差板補償型のＳＴＮモードであって、単純マトリクスでデューテイ比１／４８０までのマルチプレクス駆動ができる点に特徴がある。また実施例２と同じカラーフィルタを用いたにもかかわらず、信号線やＭＩＭ素子が不要な分だけ開口率が高く、白色表示時の反射率が３３％と、非常に明るい表示が可能である。なおコントラスト比は１：８と比較的低めだったが、色補償を行う位相差フィルムを１枚増やし、特開平６−３４８２３０号公報に開示されている手法に従って多ライン同時選択駆動を行うことにより、ＭＩＭ素子を備えた場合と同等のコントラストで、同等の色を表示することができる。
【０１７０】
（実施例３５）
本発明の実施例３４でも、液晶が９０度以上ねじれたネマチック液晶であり、２枚の偏光板と少なくとも１枚の位相差フィルムを配置した。図５５は、実施例３５における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。まず構成を説明する。５５０１は上側偏光板、５５０２は位相差フイルム、５５０３は上側基板、５５０４は液晶、５５０５は下側基板、５５０６は下側偏光板、５５０７は散乱反射板であり、上側基板５５０３上にはカラーフィルタ５５０８と、走査電極５５０９を設け、下側基板５５０５上には信号電極５５１０を設けた。位相差フィルム５５０２はポリカーボネートの一軸延伸フィルムで、正の５８７ｎｍの位相差を有する。液晶の△ｎとセルギャップの積△ｎ×ｄは０．８５μｍである。
【０１７１】
図５３は、実施例３５における反射型カラー液晶装置の各軸の関係を示す図である。５３２１は液晶パネルの左右方向（長手方向）であり、５３０１は上側偏光板の透過軸方向、５３０２が上側基板のラビング方向、５３０３が下側基板のラビング方向、５３０４が下側偏光板の透過軸方向、５３０５が位相差フィルムの延伸方向である。ここで上側基板のラビング方向と液晶パネルの左右方向がなす角度５３１１を３０゜に、上側偏光板の透過軸方向と位相差フィルムの延伸方向がなす角度５３１４を３８゜に、位相差フィルムの延伸方向と上側基板のラビング方向がなす角度５３１５を９２゜に、液晶のツイスト角５３１２を左２４０゜に、下側偏光板の透過軸方向と下側基板のラビング方向がなす角度５３１３を５０゜に設定した。
【０１７２】
図５４は、実施例３５における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタの分光特性を示す図である。図５４の横軸は光の波長、縦軸は透過率であり、５４０１が赤フィルタのスペクトル、５４０２が緑フィルタのスペクトル、５４０３が青フィルタのスペクトルを示している。このカラーフィルタ特性は、前記液晶装置からカラーフィルタを除いた場合のオフ状態における分光特性５４１１から、ホワイトバランスが取れるよう最適化したものである。ここで緑フィルタと青フィルタは、４５０ｎｍから６６０ｎｍの波長範囲で、５０％以上の透過率を有している。また赤フィルタの４５０ｎｍから６６０ｎｍの範囲の波長の光に対する最小透過率は、青フィルタ、緑フィルタに比べてはっきりと小さい。このような赤フィルタを用いることにより、最も人間の目にアピールする赤色を鮮やかに表示することが出来る。また赤を濃くしたことを補償する目的で、青フィルタのスペクトル５４０３をシアン色に近くした。
【０１７３】
これは、特公平３−５０２４９号公報で提案された位相差板補償型のＳＴＮモードであって、単純マトリクスでデューテイ比１／４８０までのマルチプレクス駆動ができる点に特徴がある。但し従来の位相差板補償型のＳＴＮモードは、白黒表示が出来るとは言ってもシアン色っぽい白しか出せなかった。ところが実施例３５の反射型カラー液晶装置は、カラーフィルタを最適化したことにより、従来よりもずっとニュートラルに近い白が表示できるようになった。また実施例９と特性の似たカラーフィルタを用いたにもかかわらず、信号線やＭＩＭ素子が不要な分だけ開口率が高く、白色表示時の反射率が２９％と、非常に明るい表示が可能である。
【０１７４】
（実施例３６）
本発明の実施例３６では、反射板を一対の基板間に備え、偏光板を１枚だけ配置した。図５６は、実施例３６における反射型カラー液晶装置の要部を示す図である。まず構成を説明する。５６０１は上側偏光板、５６０２は対向基板、５６０３は液晶、５６０４は素子基板であり、対向基板５６０２上にはカラーフィルタ５６０５と、対向電極（走査線）５６０６を設け、素子基板５６０４上には信号線５６０７、散乱反射板を兼ねた画素電極５６０８、ＭＩＭ素子５６０９を設けた。散乱反射板を兼ねた画素電極は、金属アルミニウムのスパッタ膜の表面に機械的、化学的手法により凹凸をつけたものを用いた。またカラーフィルタは、実施例２の図３と同様の分光特性を有している。
【０１７５】
図５７は、実施例３６における反射型カラー液晶装置の各軸の関係を示す図である。５７２１は液晶パネルの左右方向（長手方向）であり、５７０１は上側偏光板の透過軸方向、５７０２が上側基板のラビング方向、５７０３が下側基板のラビング方向である。ここで上側基板のラビング方向と液晶パネルの左右方向がなす角度５７１１を６２゜に、上側偏光板の透過軸方向と上側基板のラビング方向がなす角度５７１２を９４゜に、液晶のツイスト角５７１３を右５６゜に設定した。このように配置すると、液晶層中心の分子が電圧印加時に観察者側（即ち図の下側）から立ち上がり、視角特性とも相まって、高コントラスト表示が可能になる。
【０１７６】
これは、特開平３−２２３７１５号公報で提案された１枚偏光板型のネマチック液晶モードであって、下側偏光板を用いずに高コントラストの白黒表示ができるため、液晶と接する位置に散乱反射板を設けることができる点に特徴がある。
【０１７７】
この反射型カラー液晶装置は、白色表示時の反射率が３０％、コントラスト比が１：１０、白と赤とシアンと黒の４色表示が可能で、赤表示色はｘ＝０．３８、ｙ＝０．３１、シアン表示色はｘ＝０．２８、ｙ＝０．３２であった。その表示には全く影が生じず、視角依存性も極めて少ない。また例えば赤フィルタを通って入射した光は必ず赤フィルタを通って出射するため、色の濁りが生じず、明るく色純度の高い表示ができた。
【０１７８】
上記実施例ではＭＩＭ素子を用いたが、その代わりにＴＦＴ素子を用いることもできる。図５８は、反射板を一対の基板間に備え、偏光板を１枚だけ配置した本発明の反射型カラー液晶装置をＴＦＴ素子を用いて作成した場合の構造の要部を示す図である。まず構成を説明する。５８０１は上側偏光板、５８０２は対向基板、５８０３は液晶、５８０４は素子基板であり、対向基板５８０２上にはカラーフィルタ５８０５と、対向電極（共通電極）５８０６を設け、素子基板５８０４上にはゲート信号線５８０７、ソース信号線５８０８、ＴＦＴ素子５８０９、散乱反射板を兼ねた画素電極５８１０を設けた。ＭＩＭ素子の場合は金属配線が上下方向に走るだけであったが、ＴＦＴ素子では上下方向と左右方向に金属配線が走るため、開口率が低下する。幸いこの実施例３６では下側偏光板を必要としない。そこでＴＦＴ素子を利用する場合には、素子、信号線のレイヤー上に絶縁膜を設け、その上に改めて画素電極を兼ねる反射板を設け、コンタクトホールを通して両者を接続する手法を取ることが好ましい。
【０１７９】
（実施例３７）
実施例３７は、反射板を一対の基板間に備え、偏光板を１枚だけ配置した反射型カラー液晶装置において、前記反射板が鏡面反射板であり、かつ入射光側に位置する基板の外面に散乱板を備えたものに関するが、まず反射型モノクロ液晶装置に関する例を６つ紹介する。これらはいずれもカラーフィルタの付加により、反射型カラー液晶装置として利用できる。
【０１８０】
〈第１の例〉
図５９は、第１の例における反射型液晶装置の断面図である。まず構成を説明する。５９０ｌは散乱板、５９０２は上側偏光板、５９０３は上側基板、５９０４は上側電極、５９０５は液晶、５９０６は下側電極、５９０７は下側基板、５９０８は下側偏光板、５９０９は鏡面反射板である。液晶５９０５はセル内で９０度ねじれており、偏光板５９０２と５９０８の吸収軸は近接する界面の液晶５の遅相軸に一致するＴＮモードである。液晶５９０５の厚さｄと複屈折率△ｎの積△ｎ×ｄは０．４８μｍである。
【０１８１】
以上の構成の反射型液晶装置は、室内において、基板法線方向での白表示時の明るさが２５％、コントラストが１：１５であり、天井灯の正反射方向での白表示の明るさが４５％、コントラストが１：１２であった。正反射方向であっても散乱板の後方散乱の効果で天井灯が映り込むことがなく、高いコントラストが得られる。 このように十分なコントラストを保ちつつ正反射方向の光が有効に利用出来るために、とても明るい表示が得られる。
【０１８２】
〈第２の例〉
図６０は第２の例における反射型液晶装置Ｎｏ．１からＮｏ．３の断面図である。６００１は散乱板、６００２は上側偏光板、６００３は上側基板、６００４は上側電極、６００５は液晶、６００６は下側電極、６００７は下側基板、６００８は鏡面反射板である。
【０１８３】
図６１に第２の例における反射型液晶装置Ｎｏ．１からＮｏ．３の偏光板等の軸方向を示す。６１０１は上側偏光板６００２の透過軸方向、６１０３は上側基板６００３のラビング方向、６１０３は下側基板６００７のラビング方向であり、６１０４が上側偏光板６００２の透過軸方向６１０１の水平と成す角度θ１、６１０５が上側基板６００３のラビング方向６１０２の水平と成す角度θ２、６１０６が下側基板６００７のラビング方向６１０３の水平と成す角度θ３である。角度は反時計回りに正とし、−１８０度から１８０度で示す。
【０１８４】
図６２は第２の例における反射型液晶装置Ｎｏ．４からＮｏ．６の断面図である。６２０１は散乱板、６２０２は上側偏光板、６２０３は位相差板、６２０４は上側基板、６２０５は上側電極、６２０６は液晶、６２０７は下側電極、６２０８は下側基板、６２０９は鏡面反射板である。
【０１８５】
図６３に第２の例における反射型液晶装置Ｎｏ．４からＮｏ．６の偏光板等の軸方向を示す。６３０１は上側偏光板６２０２の透過軸方向、６３０２は位相差板６２０３の遅相軸方向、６３０３は上側基板６２０４のラビング方向、６３０４は下側基板６２０８のラビング方向であり、６３０５が上側偏光板６２０２の透過軸方向６３０１の水平と成す角度θ１、６３０６が上側基板６２０４のラビング方向６３０３の水平と成す角度θ２、６３０７が下側基板６２０８のラビング方向６３０４の水平と成す角度θ３、６３０８が位相差板６２０３の遅相軸方向６３０２の水平と成す角度θ４である。
【０１８６】
これらの角度条件と液晶セルの△ｎ×ｄ、位相差板の位相差の値を以下の表４に示す。図中△ｎ×ｄと位相差の単位はμｍである。
【表４】

【０１８７】
これらの特性を以下の表５に示す。
【表５】

第１の例と同様に十分なコントラストと明るい表示が得られる。
【０１８８】
〈第１の例、第２の例の比較例〉
図６４に比較例における反射型液晶装置の断面図を示す。６４０１は上側偏光板、６４０２は上側基板、６４０３は上側電極、６４０４は液晶、６４０５は下側電極、６４０６は下側基板、６４０７は下側偏光板、６４０８は散乱反射板である。液晶６４０４は第１の例と同様にセル内で９０度にねじっており、偏光板６４０１と６４０７の吸収軸は近接する界面の液晶５の遅相軸に一致するＴＮモードである。液晶６４０４の厚さｄと複屈折率△ｎの積△ｎ×ｄは０．４８μｍである。
【０１８９】
以上の構成の反射型液晶装置は、室内において、基板法線方向での白表示時の明るさが２８％、コントラストが１：１５であったが、天井灯の正反射方向では天井灯の映り込みのために、白表示の明るさが６２％、コントラストが１：２となり、実用に耐えなかった。
【０１９０】
〈第３の例〉
図６５は第３の例における反射型液晶装置の散乱板の特性を示す図である。第６５図において、６５０１は散乱板、６５０２は入射光、６５０３は正反射光、６５０４は正反射光６５０３を中心とした１０度コーンである。第３の例の散乱板６５０１は１０度コーン６５０３の中に入射光の５％の光が散乱する。
【０１９１】
以上の特性を持つ散乱板は、信学技報ＥＩＤ９５−１４６にあるように、媒質と異なる屈折率を持つ粒子の混入により前方散乱を作り、表面に微小な凹凸を設けて後方散乱を調整することで得た。この散乱光が１０％よりも大きいと光源の映り込みが大きくなってコントラストが低下し、逆に０．５％よりも小さくなると表示のぼけが大きくなりすぎる。
【０１９２】
また、本実施例の構成は第１の例の図５９に示した構成と同様であり、液晶５９０５はセル内で９０度にねじっており、偏光板５９０２と５９０８の吸収軸は近接する界面の液晶５９０５の遅相軸に一致するＴＮモードである。液晶５９０５の厚さｄと複屈折率△ｎの積△ｎ×ｄは０．４８μｍである。
【０１９３】
以上の構成の反射型液晶装置は、室内において、基板法線方向での白表示時の明るさが２６％、コントラストが１：１５であり、天井灯の正反射方向での白表示の明るさが４３％、コントラストが１：１３であった。
【０１９４】
〈第４の例〉
第３の例の図６５に示した散乱板を、第２の例の図６０、図６２の構成に適用した。
【０１９５】
図６１、図６３で示した各軸方向と液晶の△ｎ×ｄと位相差を第２の例と同様に設定した。特性を以下の表６に示す。
【表６】

実施例１同様に十分なコントラストと明るい表示が得られる。
【０１９６】
〈第５の例〉
図６６は第５の例における反射型液晶装置の断面図である。まず構成を説明する。６６０１は散乱板、６６０２は上側偏光板、６６０３は上側基板、６６０４は上側電極、６６０５は液晶、６６０６は下側偏光板、６６０７は下側電極兼鏡面反射板、６６０８は下側基板である。液晶６６０５はセル内で９０度にねじれており、偏光板６６０２、６６０６の吸収軸は近接する界面の液晶５の遅相軸に一致するＴＮモードである。液晶６６０５の厚さｄと複屈折率△ｎの積△ｎ×ｄは０．４８μｍである。下側電極にはアルミニウムを蒸着して、偏光板はポリイミド配向膜上に黒色２色性色素を含有させた液晶性高分子の溶液を塗布、配向させることで得た。散乱板には第３の例と同様のものを使用した。
【０１９７】
以上の構成の反射型液晶装置は、室内において基板法線方向での白表示時の明るさが２８％、コントラストが１：１８であり、天井灯の正反射方向での白表示の明るさが４４％、コントラストが１：１６であった。
【０１９８】
〈第６の例〉
図６７は第６の例における反射型液晶装置Ｎｏ．１からＮｏ．３の断面図である。６７０１は散乱板、６７０２は上側偏光板、６７０３は上側基板、６７０４は上側電極、６７０５は液晶、６７０６は下側電極兼鏡面反射板、６７０７は下側基板である。
【０１９９】
図６１に第６の例における反射型液晶装置Ｎｏ．１からＮｏ．３の偏光板等の軸方向を示す。６１０１は上側偏光板６００２の透過軸方向、６１０３は上側基板６００３のラビング方向、６１０３は下側基板６００７のラビング方向であり、６１０４が上側偏光板６００２の透過軸方向６１０１の水平と成す角度θ１、６１０５が上側基板６００３のラビング方向６１０２の水平と成す角度θ２、６１０６が下側基板６００７のラビング方向６１０３の水平と成す角度θ３である。
【０２００】
図６８は第６の例における反射型液晶装置Ｎｏ．４からＮｏ．６の断面図である。６８０１は散乱板、６８０２は上側偏光板、６８０３は位相差板、６８０４上側基板、６８０５は上側電極、６８０６は液晶、６８０７は下側電極兼鏡面反射板、６８０８は下側基板である。
【０２０１】
図６３に第６の例における反射型液晶装置Ｎｏ．４からＮｏ．６の偏光板等の軸方向を示す。６３０１は上側偏光板６２０２の透過軸方向、６３０２は位相差板６２０３の遅相軸方向、６３０３は上側基板６２０４のラビング方向、６３０４は下側基板６２０８のラビング方向であり、６３０５が上側偏光板６２０２の透過軸方向６３０１の水平と成す角度θ１、６３０６が上側基板６２０４のラビング方向６３０３の水平と成す角度θ２、６３０７が下側基板６２０８のラビング方向６３０４の水平と成す角度θ３、６３０８が位相差板６２０３の遅相軸方向６３０２の水平と成す角度θ４である。
【０２０２】
角度、液晶の△ｎ×ｄ、位相差板の位相差の条件は、第２の例で示した表４と同じである。また散乱板には第３の例と同様のものを使用した。
【０２０３】
以上の構成の反射型液晶表示素子の特性を以下の表７に示す。
【表７】

いずれも十分なコントラストと明るい表示が得られる。
【０２０４】
以上示した６つの反射型モノクロ液晶装置は、いずれもカラーフィルタの付加により反射型カラー液晶装置として利用できるが、次にその例を一つ示す。
【０２０５】
図６９は、本発明の実施例３７における反射型カラー液晶装置の要部を示した図である。６９０１は散乱板、６９０２は上側偏光板、６９０３は位相差板、６９０４は上側基板、６９０５は液晶、６９０６は下側基板、６９０７は対向電極（走査線）、６９０８は信号線、６９０９は画素電極兼鏡面反射板、６９１０はＭＩＭ素子、６９１１はカラーフィルタである。画素と画素の間隔を信号線に直交、平行の両方向共に１６０μｍとし、信号線の幅を１０μｍ、信号線と画素電極の間隙を１０μｍ、隣り合う画素電極と画素電極の間隔を１０μｍとした。
【０２０６】
図６３に偏光板等の軸方向を示す。６３０１は上側偏光板６２０２の透過軸方向、６３０２は位相差板６２０３の遅相軸方向、６３０３は上側基板６２０４のラビング方向、６３０４は下側基板６２０８のラビング方向であり、６３０５が上側偏光板６２０２の透過軸方向６３０１の水平と成す角度θ１、６３０６が上側基板６２０４のラビング方向６３０３の水平と成す角度θ２、６３０７が下側基板６２０８のラビング方向６３０４の水平と成す角度θ３、６３０８が位相差板６２０３の遅相軸方向６３０２の水平と成す角度θ４である。
【０２０７】
液晶６９０５の△ｎ×ｄは０．３３μｍ、θ１は−８２度、θ２は−７４度、θ３は７４度、θ４は９度、位相差板６９０３の位相差は０．３１μｍに設定し、信号線６９０８上も画素電極兼鏡面反射板６９０９上と同様に配向処理を施した。
【０２０８】
散乱板には第３の例と同様のものを使用した。またカラーフィルタ６９１１には平均透過率７５％のシアン（図中Ｃ）とレッド（図中Ｒ）のカラーフィルターを使用した。
【０２０９】
以上の構成の反射型液晶装置は、室内において、基板法線方向での白表示時の明るさが３０％、コントラストが１：１５であり、天井灯の正反射方向での白表示の明るさが５１％、コントラストが１：１２であった。何れも表示色はレッドがｘ＝０．３９、ｙ＝０．３２、シアンがｘ＝０．２８、ｙ＝０．３１であった。十分に色を認識でき、明るい表示である。
【０２１０】
（実施例３８）
実施例３８は、反射板を一対の基板間に備え、偏光板を１枚だけ配置したことを特徴とする反射型カラー液晶装置において、または、前記反射板が鏡面反射板であり、かつ入射光側に位置する基板の外面に散乱板を備えたことを特徴とする反射型カラー液晶装置において、金属配線上の液晶も画素部の液晶と同様に配向している反射型カラー液晶装置に関するが、まず反射型モノクロ液晶装置に関する例を２つ紹介する。これらはいずれもカラーフィルタの付加により、反射型カラー液晶装置として利用できる。
【０２１１】
〈第１の例〉
図７０は第１の例における反射型液晶装置の要部を示した図である。７００１は散乱板、７００２は上側偏光板、７００３は上側基板、７００４は液晶、７００５は下側基板、７００６は下側偏光板、７００７は鏡面反射板、７００８は対向電極（走査線）、７００９は信号線、７０１０は画素電極、７０１１はＭＩＭ素子である。液晶７００４はセル内で９０度にねじっており、偏光板７００２と７００６の吸収軸は近接する界面の液晶７００４の遅相軸に一致するＴＮモードである。液晶７００４の厚さｄと複屈折率△ｎの積△ｎ×ｄは０．４８μｍである。散乱板には実施例３７の第３の例と同様のものを使用した。
【０２１２】
画素と画素の間隔を信号線に直交、平行の両方向共に１６０μｍとし、信号線の幅を１０μｍ、信号線と画素電極の間隙を１０μｍ、隣り合う画素電極と画素電極の間隔を１０μｍとした。
【０２１３】
以上の構成の反射型液晶装置で、信号線７００９上及び対向電極７００８の画素部以外の領域も画素電極７０１０上の領域と同様にラビング処理を施して液晶を配列させたところ、室内において基板法線方向での白表示時の明るさが２３％、コントラストが１：１４であり、天井灯の正反射方向での白表示の明るさが４３％、コントラストが１：１１であった。
【０２１４】
ところで金属電極上は画素電極のＩＴＯとは塗れ性が異なるため、配向膜を塗布してもはじかれることが多い。このような場合、即ち信号線７００９上に配向処理を施さないときには、室内において基板法線方向での白表示時の明るさが１９％、コントラストが１：１４であり、天井灯の正反射方向での白表示の明るさが４０％、コントラストが１：１１であった。
【０２１５】
いずれの場合も高コントラストと非常に明るい表示を得ることが出来るが、金属配線上も配向処理することによりさらに明るい表示を得ることが出来た。
【０２１６】
〈第２の例〉
図７１は第２の例における反射型液晶装置Ｎｏ．１とＮｏ．３の要部を示した図である。７１０１は散乱板、７１０２は上側偏光板、７１０３は上側基板、７１０４は液晶、７１０５は下側基板、７１０６は鏡面反射板、７１０７は対向電極（走査線）、７１０８は信号線、７１０９は画素電極、７１１０はＭＩＭ素子である。画素と画素の間隔を信号線に直交、平行の両方向共に１６０μｍとし、信号線の幅を１０μｍ、信号線と画素電極の間隙を１０μｍ、隣り合う画素電極と画素電極の間隔を１０μｍとした。
【０２１７】
図６１に第２の例における反射型液晶装置Ｎｏ．１からＮｏ．３の偏光板等の軸方向を示す。６１０１は上側偏光板６００２の透過軸方向、６１０３は上側基板６００３のラビング方向、６１０３は下側基板６００７のラビング方向であり、６１０４が上側偏光板６００２の透過軸方向６１０１の水平と成す角度θ１、６１０５が上側基板６００３のラビング方向６１０２の水平と成す角度θ２、６１０６が下側基板６００７のラビング方向６１０３の水平と成す角度θ３である。
【０２１８】
図７２は第２の例における反射型液晶装置のＮｏ．２とＮｏ．４の要部を示した図である。７２０１は散乱板、７２０２は位相差板、７２０３は上側偏光板、７２０４は上側基板、７２０５は液晶、７２０６は下側基板、７２０７は鏡面反射板、７２０８は対向電極（走査線）、７２０９は信号線、７２１０は画素電極、７２１１はＭＩＭ素子である。画素と画素の間隔を信号線に直交、平行の両方向共に１６０μｍとし、信号線の幅を１０μｍ、信号線と画素電極の間隙を１０μｍ、隣り合う画素電極と画素電極の間隔を１０μｍとした。
【０２１９】
図６３に第２の例における反射型液晶装置Ｎｏ．４からＮｏ．６の偏光板等の軸方向を示す。６３０１は上側偏光板６２０２の透過軸方向、６３０２は位相差板６２０３の遅相軸方向、６３０３は上側基板６２０４のラビング方向、６３０４は下側基板６２０８のラビング方向であり、６３０５が上側偏光板６２０２の透過軸方向６３０１の水平と成す角度θ１、６３０６が上側基板６２０４のラビング方向６３０３の水平と成す角度θ２、６３０７が下側基板６２０８のラビング方向６３０４の水平と成す角度θ３、６３０８が位相差板６２０３の遅相軸方向６３０２の水平と成す角度θ４である。
【０２２０】
散乱板には実施例３７の第３の例と同様のものを使用した。
以上の構成の反射型液晶装置で、Ｎｏ．１とＮｏ．２は画素部以外の領域にも配向処理を施したものであり、Ｎｏ．３とＮｏ．４は画素部だけに配向処理を施したものとした。
【０２２１】
液晶７２０５の△ｎ×ｄ、偏光板等の角度、位相差板の位相差を以下の表８に示す。
【表８】

【０２２２】
またその特性を以下の表９に示す。
【表９】

【０２２３】
いずれの例も高コントラストで明るい表示を得ることが出来るが、画素部以外の領域にも配向処理を施すことによりさらに明るい表示を得ることが出来た。
【０２２４】
（実施例３９）
実施例３９は、表示がノーマリホワイト型である反射型カラー液晶装置に関するが、まず反射型モノクロ液晶装置に関する例を紹介する。これはカラーフィルタの付加により、反射型カラー液晶装置として利用できる。
【０２２５】
図５９は、実施例３９の反射型液晶装置Ｎｏ．１、Ｎｏ．２の断面図である。まず構成を説明する。５９０１は散乱板、５９０２は上側偏光板、５９０３は上側基板、５９０４は上側電極、５９０５は液晶、５９０６は下側電極、５９０７は下側基板、５９０８は下側偏光板、５９０９は鏡面反射板である。液晶５９０５はセル内で９０度にねじっており、Ｎｏ．１は偏光板５９０２、５９０８の吸収軸が近接する界面の液晶５９０５の遅相軸に一致、Ｎｏ．２は偏光板５９０２の吸収軸、５９０８の吸収軸がそれぞれ近接する界面の液晶５９０５の遅相軸に一致するＴＮモードである。液晶５９０５の厚さｄと複屈折率△ｎの積△ｎ×ｄは０．４８μｍである。
散乱板には実施例３７の第３の例と同様のものを使用した。
【０２２６】
図７３は実施例３７の反射型液晶装置の電圧透過率特性を示す図である。ここで７３０１はＮｏ．１の電圧に対する透過率の変化の様子であり、７３０２はＮｏ．２の電圧に対する透過率の変化の様子である。Ｎｏ．１はノーマリーホワイト、Ｎｏ．２はノーマリーブラックの表示である。
【０２２７】
以上の構成の反射型液晶装置は、Ｎｏ．１は室内において、基板法線方向での白表示時の明るさが２５％、コントラストが１：１５であり、天井灯の正反射方向での白表示の明るさが４５％、コントラストが１：１２であった。Ｎｏ．２は室内において、基板法線方向での白表示時の明るさが２３％、コントラストが１：１５であり、天井灯の正反射方向での白表示の明るさが４２％、コントラストが１：１３であった。
【０２２８】
双方共に十分なコントラストと明るい表示が得られるが、ノーマリーホワイトモードの方がより明るい表示が得られる。これは画素外の領域が明るさに寄与するためであり、また斜め方向から入射した光を透過しやすい視角特性を有するためである。
【０２２９】
（実施例４０）
以上の実施例１から３９における反射型カラー液晶装置で表示を行う際には、従来の透過型カラー液晶装置では存在しなかった問題が生じる。それは単独のドットでは十分に発色せず、色を表示するためにはある程度広い領域にわたって同一色を表示する必要があるということである。これはカラーフィルターの色が淡いことや、液晶層と反射板との間に距離があって（実施例３６から３９を除く）、隣のドットの色が混じりやすいことなどが原因である。
【０２３０】
従って白地に赤い文字を表示するような使い方よりは、白地に黒色の文字を表示してその背景の一部を赤にするような使い方、即ちマーカーのような使い方が適している。しかしながら単独の画素で十分に発色しないということは、逆に言えばカラー液晶装置でありながら容易に白黒表示ができるということでもある。
【０２３１】
実施例４０の反射型カラー液晶装置は、１ドットで１画素を構成することを特徴とする。画素とは表示に必要な機能を実現できる最小単位のことであり、通常のカラー液晶装置では、１画素は赤緑青各１ドット計３ドットで構成される。従って４８０×６４０画素のＶＧＡの表示を行うためには、４８０×６４０×３ドットが必要であった。シアンと赤の２色カラーフィルタを用いる場合には、４８０×６４０×２ドットが必要であった。しかしながら実施例４０は、カラー液晶装置でありながら４８０×６４０画素でＶＧＡ表示を行うことができる。
【０２３２】
実施例４０の構成は、例えば実施例５等と同様である。ただ表示を行う場合に次のような工夫をする。図７４に一例を示したので、この図に沿って説明する。ここには１６×４８画素が図示されている。（ａ）はカラーフィルタの配列を示す図であり、赤（「Ｒ」で示した）とシアン（「Ｃ」で示した）がモザイク状に並んでいる。また（ｂ）と（ｃ）はオンドットとオフドットの分布を示す図である。オンドットは暗表示であるためハッチングで示した。（ｂ）の表示は、カラーフィルタ配列を無視して「ＬＣＤ」という形にオンさせたものであるが、先に述べたようにこの反射型カラー液晶装置は単独のドットでは十分に発色しないため、白地に黒く「ＬＣＤ」と表示されて見える。従ってＶＧＡの解像度で白黒表示が可能である。一方（ｃ）の表示は、（ｂ）の背景のシアン色ドットだけをオンしたもので、赤字に黒く「ＬＣＤ」と表示されて見える。このように１０ドットあるいはそれよりも広い面積にわたって同一色を表示すると、色を表示することが可能になる。
【０２３３】
このようなマーカーとしての使い方以外にも、例えば地図情報を表示する場合に、特定の路線だけを着色することも、道路幅が数ドットあれば可能になる。またパソコン画面のアイコン等もある程度の面積があるため、カラー表示することが可能である。
【０２３４】
（実施例４１）
以上の実施例１から４０における反射型カラー液晶装置を電子機器のディスプレイとして採用した。
【０２３５】
図７５は、実施例１から４０における反射型カラー液晶装置を採用した電子機器の一例を示す図である。これはいわゆるＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）であって、携帯情報端末の一種である。７５０１は反射型カラー液晶装置であり、その前面にはペン入力のためのタブレットを装着した。ＰＤＡ用のディスプレイには、従来反射型モノクロ液晶装置、あるいは透過型カラー液晶装置が利用されていた。これらを反射型カラー液晶装置で置き換えることによって、前者に比べるとカラー表示による情報量の飛躍的増大というメリットが、また後者に比べると電池寿命の長期化と小型軽量化というメリットがあった。
【０２３６】
図７６は、実施例４１の電子機器において、周囲光を観察者に効率よく反射できるよう、表示部が本体に対し動かせるよう取り付けた電子機器の一例を示す図である。これはいわゆるデジタルスチルカメラである。７６０１は反射型カラー液晶装置であって、本体に対してその角度が変えられるように取り付けてある。また図示されていないが、レンズはこの反射型カラー液晶装置取り付け部の裏側にある。デジタルスチルカメラ用のディスプレイには、従来透過型カラー液晶装置が利用されていた。これを反射型カラー液晶装置に置き換えることによって、電池寿命の長期化と小型化はもちろんのこと、直射日光下での視認性が格段に向上した。なぜならば、透過型カラー液晶装置はバックライトの明るさが限られているため直射日光下で表面反射が大きくなると見えにくくなるが、反射型カラー液晶装置は周囲光が明るくなるほど表示も明るくなるからである。この周囲光を有効に利用するためにも、液晶装置の角度が変えられるように取り付けることが有効である。
【０２３７】
反射型カラー液晶装置は、上記電子機器以外にもパームトップＰＣやサブノートＰＣ、ノートＰＣ、ハンディーターミナル、カムコーダ、液晶テレビ、ゲーム機、電子手帳、携帯電話、ページャーといった携帯性を重視する様々な電子機器に応用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１〜４、２７、２９、３３における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
【図２】本発明の実施例１における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタの分光特性を示す図である。
【図３】本発明の実施例２、３、５、２３、２９、３１、３２、３４、３６、４０における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタの分光特性を示す図である。
【図４】本発明の実施例３における反射型カラー液晶装置において、素子基板の厚さを変化させたときのコントラストの変化をプロットした図である。
【図５】本発明の実施例４における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタの分光特性を示す図である。
【図６】本発明の実施例５、６、２３、２７、３２、４０における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
【図７】本発明の実施例６における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタの分光特性を示す図である。
【図８】本発明の実施例７、９、２４、２７、２８における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
【図９】本発明の実施例７における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタの分光特性を示す図である。
【図１０】本発明の実施倒８、１０における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
【図１１】本発明の実施例８における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタの分光特性を示す図である。
【図１２】本発明の実施例９、２４、２５、２６における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタの分光特性を示す図である。
【図１３】本発明の実施例１０における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタの分光特性を示す図である。
【図１４】本発明の実施例１０における反射型カラー液晶装置において、カラーフィルタの厚みを変化させたときの平均透過率の変化をプロットした図である。
【図１５】本発明の実施例１１、１２、１５における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
【図１６】本発明の実施例１１、２１、２６における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタの分光特性を示す図である。
【図１７】本発明の実施例１１における反射型カラー液晶装置において、カラーフィルタを設ける面積の割合を変化させたときの平均透過率の変化をプロットした図である。
【図１８】本発明の実施例１２、２６における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタの分光特性を示す図である。
【図１９】本発明の実施例１２における反射型カラー液晶装置において、カラーフィルタを設ける面積の割合を変化させたときの平均透過率の変化をプロットした図である。
【図２０】本発明の実施例１３、１５における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
【図２１】本発明の実施例１４、１５における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
【図２２】本発明の実施例１５における反射型カラー液晶装置の電圧反射率特性を示す図である。
【図２３】本発明の実施例１６における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタ基板の構造を示す図である。
【図２４】本発明の実施例１６における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
【図２５】本発明の実施例１６における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタの分光特性を示す図である。
【図２６】本発明の実施例１６、１７における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタの１ドット内の平均分光特性を示す図である。
【図２７】本発明の実施例１６で言及した比較例における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタ基板の構造を示す図である。
【図２８】本発明の実施例１７における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタ基板の構造を示す図である。
【図２９】本発明の実施例１７における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタの分光特性を示す図である。
【図３０】本発明の実施例１７における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタの分光特性を示す図である。
【図３１】本発明の実施例１７における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタの分光特性を示す図である。
【図３２】本発明の実施例１８における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタの配置を示す図である。
【図３３】本発明の実施例２１における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
【図３４】本発明の実施例２１における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタの配置を示す図である。
【図３５】本発明の実施例２１における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタの配置を示す図である。
【図３６】本発明の実施例２１における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタの配置を示す図である。
【図３７】本発明の実施例２２における反射型カラー液晶装置の構造の概略を示す図である。
【図３８】本発明の実施例２３における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタの配置を示す図である。
【図３９】本発明の実施例２４における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタの配置を示す図である。
【図４０】本発明の実施例２５における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
【図４１】本発明の実施例２５における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタの配置を示す図である。
【図４２】本発明の実施例２６における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
【図４３】本発明の実施例２８における反射型カラー液晶装置のＭＩＭ素子の配線方法を示す図である。
【図４４】本発明の実施例２８で言及した比較例における反射型カラー液晶装置のＭＩＭ素子の配線方法を示す図である。
【図４５】本発明の実施例２９における反射型カラー液晶装置において、駆動面積を変化させたときのコントラストと反射率の変化をプロットした図である。
【図４６】本発明の実施例３０における反射型カラー液晶装置の反射板の散乱特性を説明するための図である。
【図４７】本発明の実施例３０における反射型カラー液晶装置の反射板の散乱特性を示す図である。
【図４８】本発明の実施例３０における反射型カラー液晶装置において、３０度コーンの中に反射される光の割合を変化させたときの明るさとコントラスト比をプロットした図である。
【図４９】本発明の実施例３１における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
【図５０】本発明の実施例３２、３３における反射型カラー液晶装置の各軸の関係を示す図である。
【図５１】本発明の実施例３３における反射型カラー液晶装置において、液晶セルの△ｎ×ｄを変化させたときの白表示の反射率の変化をプロットした図である。
【図５２】本発明の実施例３４における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
【図５３】本発明の実施例３４、３５における反射型カラー液晶装置の各軸の関係を示す図である。
【図５４】本発明の実施例３５における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタの分光特性を示す図である。
【図５５】本発明の実施例３５における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
【図５６】本発明の実施例３６における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
【図５７】本発明の実施例３６における反射型カラー液晶装置の各軸の関係を示す図である。
【図５８】本発明の実施例３６における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
【図５９】本発明の実施例３７、３９における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
【図６０】本発明の実施例３７における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
【図６１】本発明の実施例３７、３８における反射型カラー液晶装置の各軸の関係を示す図である。
【図６２】本発明の実施例３７における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
【図６３】本発明の実施例３７、３８における反射型カラー液晶装置の各軸の関係を示す図である。
【図６４】本発明の実施例３７における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
【図６５】本発明の実施例３７における反射型カラー液晶装置の散乱板の特性を示す図である。
【図６６】本発明の実施例３７における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
【図６７】本発明の実施例３７における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
【図６８】本発明の実施例３７における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
【図６９】本発明の実施例３７における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
【図７０】本発明の実施例３８における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
【図７１】本発明の実施例３８における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
【図７２】本発明の実施例３８における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
【図７３】本発明の実施例３９における反射型カラー液晶装置の電圧透過率特性を示す図である。
【図７４】本発明の実施例４０における反射型カラー液晶装置の表示法の一例を示す図である。
【図７５】本発明の実施例４１における反射型カラー液晶装置を用いた電子機器の一例を示す図である。
【図７６】本発明の実施例４１における反射型カラー液晶装置を用いた電子機器の一例を示す図である。
【図７７】反射型カラー液晶装置に特有の視差の問題について説明した図である。
【図７８】従来の透過型カラー液晶装置のカラーフィルタの分光特性を示す図である。
【図７９】内田龍男氏らの論文（ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｖｏｌ．ＥＤ−３３，Ｎｏ．８，ｐｐ．１２０７−１２１１（１９８６））のＦｉｇ．８で提案されていたカラーフィルタの分光特性を示す図である。
【図８０】三ツ井精一氏らの論文（ＳＩＤ９２ ＤＩＧＥＳＴ，ｐｐ．４３７−４４０（１９９２））のＦｉｇ．２で提案されていたカラーフィルタの分光特性を示す図である。
【図８１】特開平５−２４１１４３号公報の第２図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）で提案されていたカラーフィルタの分光特性を示す図である。
【符号の説明】
１０１…上側偏光板、１０２…対向基板、１０３…液晶、１０４…素子基板、１０５…下側偏光板、１０６…散乱反射板、１０７…カラーフィルタ、１０８…対向電極（走査線）、１０９…信号線、１１０…画素電極、１１１…ＭＩＭ素子、５０１…赤フィルタのスペクトル、５０２…シアンフィルタのスペクトル、１００１…上側偏光板、１００２…素子基板、１００３…液晶、１００４…対向基板、１００５…下側偏光板、１００６…散乱反射板、１００７…信号線、１００８…ＭＩＭ素子、１００９…画素電極、１０１０…カラーフィルタ、１０１１…対向電極（走査線）。

Claims (4)

1. 一対の基板を対向配置してなり、各々色が異なる複数のカラーフィルタを備えた反射型カラー液晶装置において、
   前記複数色のカラーフィルタは、いずれのカラーフィルタも４５０ｎｍから６６０ｎｍの波長範囲の光に対して７０％以上、９０％以下の平均透過率を有することを特徴とする反射型カラー液晶装置。
2. 一対の基板と、該一対の基板間に挟持した液晶と、各々色が異なる複数のカラーフィルタと、反射板を有し、バックライトが配置されてなる反射型カラー液晶装置において、
   前記反射板は半透過反射板であって、バックライトと前記液晶との間に配置され、
   前記複数のカラーフィルタは、いずれのカラーフィルタも４５０ｎｍから６６０ｎｍの波長範囲の光に対して７０％以上、９０％以下の平均透過率を有することを特徴とする反射型カラー液晶装置。
3. 表示部として請求項１または２に記載の反射型カラー液晶装置を備えたことを特徴とする電子機器。
4. 請求項３に記載の電子機器において、周囲光を観察者に効率よく反射できるよう、前記反射型カラー液晶装置の表示部が本体に対して動かせるように取り付けられていることを特徴とする電子機器。

Images