JPH0713153A - 反射型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】画素電極が設けられた二枚の透光性基板で液晶
材料を狭持し、この透光性基板の一方側に反射板１０を
配置し、この反射板と前記透光性基板の間に、光を旋光
させるための４分の１波長板を配置した反射型液晶表示
装置であって、前記反射板１０を、入射した光が主とし
て整反射する金属材料で形成し、且つ入射した光が入射
角度と同一角度で反射しないように、この反射板の表面
に凹凸１５を設けた。 【効果】高い反射率で入射光の偏光面を維持した整反射
の反射光が、入射角と同一角度のみでなく、広い角度で
反射する。反射型液晶表示装置にこの反射板を用いるこ
とで、白色表示時に明るく、コントラストの高い液晶表
示装置になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パソコン、ワープロ、
小型テレビなどの表示装置に用いられる液晶表示装置に
関し、特に消費電力が少なく小型軽量で携帯性に優れる
反射型液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の反射型液晶表示装置を図９に示
す。ＩＴＯ（Indium-Tin-Oxygen ）などの透明な画素電
極１、２を設けたガラスなどの透光性基板３、４上に、
１０００Å程度の厚みに成膜して一方向にラビングした
ポリイミド樹脂などからなる配向膜５、６が形成されて
いる。配向膜５、６のラビング方向は一致していない。
この基板３、４間に液晶７が挟持されている。基板３、
４の外壁には偏光板８、９が設けられており、この偏光
板８、９の偏光軸はそれぞれの偏光板８、９を貼り合わ
せる基板３、４の配向膜５、６のラビング方向に一致し
ている。また基板４の偏光板９のさらに外側には反射板
１０が設けられている。

【０００３】このような反射型液晶表示装置は、画素電
極１、２間に電位差を生じさせていない時には、液晶７
は配向膜５、６のラビング方向に支配されて、一定方向
に配向する。配向膜５、６のラビング方向が一致してい
ないために液晶７の分子は徐々に旋回する。この時、基
板３側から入射した光は偏光板８の偏光軸に一致した光
のみ液晶層７に入射し、液晶７の分子の旋回に合わせて
入射光の偏光面が旋光される。旋光された光はもう一方
の偏光板９と同一方向に偏光軸を持つので透過し、反射
板１０に達する。反射板１０で反射した反射光が再び液
晶層７に入射して旋光され、偏光板８部分から出射す
る。この時液晶表示装置は白色表示である。

【０００４】これに対して、画素電極１、２間に電位差
を生じさせた場合、液晶７の分子は、それ自身が持つ誘
電率の異方性により立ち上がる。基板３側より液晶層７
に入射した光は、液晶分子の旋回がないために旋光され
ず、偏光板９の偏光軸と一致しないために吸収される。
このため液晶表示装置から出射する光はない。この時液
晶表示装置は黒色表示となる。このような方法で白黒表
示が行われる。

【０００５】

【発明が解決しようとする問題点】ところが、この従来
の反射型液晶表示装置では偏光板８、９を用いているた
め、白色表示、黒色表示に拘らず入射光の約５０％が偏
光板８によって吸収される。このため光の利用率が低
い。よって白色表示の時でさえ十分な明るさが得られ
ず、視認性に優れた表示をすることが不可能である。

【０００６】白色表示時の明るさを向上させる目的で従
来は反射型とせず、反射板１０の代わりにバックライト
を設けていた。充分な明るさの光量を透光性基板４側か
ら入射させることで白色表示時の明るさを向上させてい
た。しかしながらバックライトを用いると、その消費電
力が非常に大きいために、携帯性に優れるという液晶表
示装置本来の特性が損なわれるという問題があった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような従
来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その特徴
とするところは、画素電極が設けられた二枚の透光性基
板で液晶材料を狭持し、この透光性基板の一方側に反射
板を配置し、この反射板と前記透光性基板の間に４分の
１波長板を配置した反射型液晶表示装置において、前記
反射板を入射した光が主として整反射する金属材料で形
成し、かつ入射した光が入射角度と同一角度で整反射し
ないようにこの反射板の表面に凹凸を設けた点にある。

【０００８】なお、整反射とは次のとおりである。一直
線上を移動する光の粒の列が、ある固定された面に衝突
したとき、入射角度と同一角度で全ての光の粒が反射し
（反射率が１００％とは限らず、吸収も有り得る）、反
射光も一直線上に並ぶ。このような反射を整反射とい
う。このような反射では、反射光の偏光面は入射光の偏
光面のまま維持される。

【０００９】一方、ある面に衝突したとき、それぞれの
光の粒が全ての方向に、同じ確率で反射する（この場合
も反射率が１００％とは限らない）ようなものを拡散反
射という。このような反射では入射光の偏光面は反射光
には維持されない。

【００１０】通常金属鏡面（鏡）では、主として整反射
であるが、標準拡散板では主として拡散反射になる。但
し、整反射又は拡散反射のいづれか一方のみというもの
はない。

【００１１】

【作用】このように入射光を整反射させると、入射光の
偏光軸を反射光に保持することができる。また表面に波
状の凹凸を設けることによって、反射光の反射角度が入
射光と一致せず、広い角度にわたって反射することがで
きる。すなわち液晶表示装置においては、反射角度が入
射角度と同一角度ではガラスなどの透光性基板表面での
反射があり、表示装置を見るに適さないが、この反射板
に凹凸を設ける事で、透光性基板表面の整反射領域以外
の角度で表示装置を使用することが可能となり、明るく
コントラストの高い、視認性の良い表示装置を作製する
ことが可能となる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明に係る反射型液晶表示装置の実
施例を添付図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発
明に係る反射型液晶表示装置の構成を示す図であり、同
図（ａ）は黒色表示状態を示し、同図（ｂ）は白色表示
状態を示す。画素電極１、２を設けた透光性基板３、４
に所定方向にラビングした配向膜５、６が形成され、こ
の基板３、４間にアントラキノン色素やアゾ色素などか
らなる二色性色素１１を液晶７と混入したゲスト−ホス
ト型の液晶材料を封入し、光を旋光させるためにリタデ
ーションを１２０〜１６０ｎｍ領域にした４分の１波長
板１２、および反射板１０を設けている。

【００１３】図２は、本発明に用いる反射板１０の模式
図である。この反射板１０は、反射板１０に入射した４
００〜７５０ｎｍ領域の可視光の光反射が散乱反射でな
く、主に入射光の偏光面を反射光に維持する主として整
反射である金属材料を用いて形成する。金属材料として
は、可視光領域での反射率が高いアルミニウム、銀など
が好適である。アルミニウム、銀などの金属膜は、反射
率が通常可視光領域で９０％以上と非常に高く、入射光
の金属中への吸収などによる損失が小さい。また反射板
１０の表面には波状の凹凸１５が形成されている。この
凹凸１５は、凹部および凸部が一方向に平行して配列す
るように形成される。凹凸１５の周期は液晶表示装置の
１画素の周期以下であり、５０μｍ〜１ｍｍである。ま
たその凹凸１５の高さは、０．１μｍ〜２０μｍであ
る。

【００１４】この反射板１０での光反射の様子を模式的
に図３に示した。図２のＸ方向から反射板１０に光が入
射すると、凹凸１５のどの部分に光があたるかによって
反射する角度が異なる。よって入射角度と同一角度のみ
でなく、広い角度で反射する事ができる。

【００１５】この反射板１０の反射率の角度依存性を、
ＢａＳＯ₄ から成る標準拡散板を基準として測定した。
測定方法を図４に示す。測定方法は以下の通りである。
まず標準拡散板に垂直方向から２５度の位置に光源１３
（ハロゲンランプ）を固定した。受光部１４を垂直方向
０度に配置した。受光部１４には光電子倍増管が取り付
けられており、光強度を電圧アナログ信号に変換する事
ができる。この状態で受光できる光強度を測定する。こ
の時の値をリファレンスとする。サンプルの反射率の測
定は標準拡散板をサンプルと置き換え光強度を測定す
る。測定は受光部の角度を垂直方向０度から、光源とは
反対方向に６０度まで１度刻みで移動させそれぞれの角
度で光強度を測定する。測定は全て２０℃下で行なっ
た。実験ではリファレンスとして用いた標準拡散板とア
ルミ凹凸反射板をサンプルとした。

【００１６】結果を図５に示す。図２のＸ方向よりアル
ミ凹凸反射板１０に光を照射した。２０〜３０度付近で
測定が出来ていないのは光強度が大きすぎたからであ
る。この領域では、実際に反射型ゲスト−ホスト液晶表
示装置を使用する際には、ガラス表面の整反射がある
為、この領域で表示装置を見ることは適さない。よって
この領域は評価の対象から除外しても問題ない。図５の
結果からアルミ凹凸反射板１０が０〜６０度までの全て
の角度で標準拡散板よりも反射率が大きいことが分か
る。

【００１７】次にゲスト−ホストの液晶を狭持したパネ
ルとリタデーション１４０ｎｍの４分の１波長板１２、
および反射板１０を用いて反射率と液晶層に印加する電
圧との関係を調べた。リファレンスは先と同じ標準拡散
板のみで垂直方向２５度からの光入射、垂直方向０度の
光出射の光強度とし、サンプル測定では、光源及び受光
部角度をリファレンスと同様に測定し、反射板１０とし
てアルミ凹凸反射板を用いて測定した。画素電極間に０
〜３０Ｖまで徐々に電位差を生じさせた時の光強度を測
定した。

【００１８】結果を図６に示す。ここで用いたゲスト−
ホスト液晶はＬＨＡ０４０Ｃ（三菱化成製）であり、液
晶層の厚みは１０μｍである。この結果から白色表示
（画素電極間に３０Ｖの電位差を生じさせた）時の反射
率７０％、黒色表示（画素電極に０Ｖの電位差を生じさ
せた）時の反射率８％となり、コントラスト８以上の非
常に良好な液晶表示装置が得られた。白色表示時の反射
率が高く、視認性の良い反射型液晶表示装置である事が
分かる。

【００１９】この装置での視角依存性を測定した。先ほ
どと同様標準拡散板に垂直方向から２５度より光を入射
し、垂直方向０度に出射する光強度をリファレンスとし
た。測定の結果を図７に示す。０〜６０度の全範囲にわ
たって白黒反転がない。図７の結果からコントラストを
算出した。結果を図１０に示す。実際に使用されると思
われる０〜２０度の範囲でコントラスト８以上を維持し
ている。

【００２０】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る反射型液晶
表示装置によれば、反射板として反射率の高い金属材料
を使用し、表面に波状の凹凸を設けたことから、反射板
による反射光は、入射光の偏光面を維持し、また広い角
度で高い反射率を持つようになり、白色表示時の反射率
が高く、同時にコントラストが高い。よって視認性に優
れた反射型液晶表示装置の提供が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る反射型液晶表示装置の断面図であ
り、（ａ）は黒色表示時を、（ｂ）は白色表示時をそれ
ぞれ示す。

【図２】本発明に用いられる反射板の斜視図である。

【図３】反射板での光反射を模式的に示す。

【図４】反射率の角度依存性の測定方法を示す図であ
る。

【図５】標準拡散板およびアルミ凹凸反射板の反射率の
角度依存性を示す図である。

【図６】反射型液晶表示装置の画素印加電圧と反射率の
関係を示す図である。

【図７】反射型液晶表示装置の白色及び黒色表示時の反
射率の角度依存性を示す図である。

【図８】反射型液晶表示装置のコントラストの視野角の
依存性を示す図である。

【図９】従来の反射型液晶表示装置の断面図である。

【符号の説明】

１、２・・・画素電極、３、４・・・基板、５、６・・
・配向膜、７・・・液晶、８、９・・・偏光板、１０・
・・反射板、１１・・・二色性色素、１２・・・４分の
１波長板、１３・・・光源、１４・・・受光部、１５・
・・凹凸

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画素電極が設けられた二枚の透光性基板
   で液晶材料を挟持し、この透光性基板の一方側に反射板
   を配置し、この反射板と前記透光性基板の間に４分の１
   波長板を配置した反射型液晶表示装置において、前記反
   射板を入射した光が主として整反射する金属材料で形成
   し、且つ入射した光が入射角度と同一角度で整反射しな
   いように、この反射板の表面に凹凸を設けたことを特徴
   とする反射型液晶表示装置。