JPH07333602A - 反射型カラー液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ＭＩＭを能動素子とするアクティブマトリック
ス液晶セルを用いた反射型のカラー液晶表示装置とし
て、カラーフィルタを用いずに光を着色して高輝度の着
色光を得るとともに、１つの画素で複数の色を表示する
ことができ、しかも液晶セルの基板および偏光板での光
吸収による光量ロスを少なくしてより明るいカラー表示
を得ることができるものを提供する。 【構成】ＭＩＭ１４を能動素子とするアクティブマトリ
ックス液晶セル１０の裏面側基板１１の内面に設けた画
素電極１３に光の反射膜を兼ねさせるとともに、この液
晶セル１０の表面側に偏光板３０を配置し、さらに前記
偏光板３０と液晶セル１０との間に位相差板４０を配置
して、位相差板４０および液晶セル１０の液晶層の複屈
折効果と偏光板３０の偏光および検光作用とを利用して
光を着色する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、２端子の非線形抵抗素
子を能動素子とするアクティブマトリックス液晶セルを
用いた反射型のカラー液晶表示装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】アクティブマトリックス型の液晶表示装
置として、第１の電極と絶縁膜と第２の電極とを積層し
たＭＩＭや、第１の電極とｎ型半導体膜とｐ型半導体膜
と第２の電極とを積層した薄膜ダイオード等の、２端子
の非線形抵抗素子を能動素子とするアクティブマトリッ
クス液晶セルを用いたものがある。

【０００３】このＭＩＭや薄膜ダイオード等の非線形抵
抗素子を能動素子とするアクティブマトリックス液晶セ
ルを用いた液晶表示装置としては、一般に、ＴＮ（ツイ
ステッド・ネマティック）方式のものが利用されてい
る。

【０００４】このＴＮ方式の液晶表示装置は、液晶の分
子をほぼ９０°のツイスト角でツイスト配向させた液晶
セルと、この液晶セルの表面側と裏面側とに配置された
一対の偏光板とからなっており、アクティブマトリック
ス型の液晶表示装置では一般に、一対の偏光板を、その
透過軸を互いに平行にするとともにそれぞれの透過軸を
液晶セルの一方の基板上における液晶分子の配向方向と
ほぼ平行にして設けている。

【０００５】また、上記非線形抵抗素子を能動素子とす
るアクティブマトリックス液晶セルは、一対の透明基板
間に液晶を挟持するとともに、一方の基板の内面に複数
の透明な画素電極とこれら各画素電極にそれぞれ対応す
る複数の非線形抵抗素子とを配設し、他方の基板の内面
に透明な対向電極を設けたものであり、液晶の分子は、
両基板の電極形成面上にそれぞれ設けた配向膜によって
配向方向を規制され、両基板間においてほぼ９０°のツ
イスト角でツイスト配向されている。なお、前記液晶に
は、誘電異方性が正のネマティック液晶が用いられてい
る。

【０００６】上記ＴＮ方式の液晶表示装置は、外部から
の入射光を一方の偏光板の偏光作用により直線偏光とし
て液晶セルに入射させ、液晶セルを通った光の透過を他
方の偏光板の集光機能作用により制御して表示するもの
であり、液晶セルの両基板の電極間にオン電圧を印加し
ていない状態、つまり液晶分子がツイスト配向している
状態では、液晶セルに入射した直線偏光がその偏光方向
がほぼ９０°ずれた直線偏光となって液晶セルを出射
し、この直線偏光が他方の偏光板で吸収されて表示が暗
状態になる。

【０００７】また、液晶セルの電極間にオン電圧を印加
すると、液晶分子が基板面に対してほぼ垂直に立上り配
向し、液晶セルに入射した直線偏光がそのまま液晶セル
を出射し、この直線偏光が他方の偏光板を透過して表示
が明状態になる。

【０００８】なお、上記液晶表示装置には、透過型のも
のと、表示装置の背後に反射板を配置した反射型のもの
とがあり、反射型の液晶表示装置では、その表面側から
入射した光が、表面側偏光板と液晶セルと裏面側偏光板
とを通って前記反射板で反射され、この反射光が前記裏
面側偏光板と液晶セルと表面側偏光板とを通って出射す
る。

【０００９】ところで、上記ＴＮ方式のアクティブマト
リックス型液晶表示装置として、多色カラー画像を表示
するものがあり、このカラー液晶表示装置では、上記液
晶セルの一方の基板に、複数の色、例えば赤、緑、青の
三色のカラーフィルタを各画素電極に対応させて設けて
いる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のカ
ラー液晶表示装置は、カラーフィルタによって光を着色
するものであるため、反射型の液晶表示装置とすると、
表示がほとんど視認できない程度に暗くなってしまうと
いう問題をもっている。

【００１１】これは、カラーフィルタでの光の吸収によ
るものであり、カラーフィルタは、その色に対応する波
長帯域以外の光を吸収するだけでなく、前記波長帯域の
光もかなり高い吸収率で吸収するため、カラーフィルタ
で着色された光が、カラーフィルタに入射する前の前記
波長帯域の光に比べて大幅に光量を減じた光になってし
まう。

【００１２】そして、透過型の液晶表示装置の場合は、
大光量のバックライトを使用することによって表示を明
るくすることができるが、自然光や室内照明光等の外光
を利用して表示する反射型の液晶表示装置では、入射光
量が限られるし、またカラーフィルタで着色された光
が、裏面側の反射板で反射されて液晶表示装置の表面側
に出射する過程で再び前記カラーフィルタを通るため、
カラーフィルタでの光の吸収がさらに大きくなって、表
示がほとんど視認できない程度に暗くなってしまう。

【００１３】しかも、上記従来のカラー液晶表示装置で
は、その表示色がカラーフィルタの色によって決まって
しまうため、１つの画素で複数の色を表示することはで
きなかった。

【００１４】また、従来の反射型液晶表示装置は、その
表面側からの入射光が、表面側偏光板と液晶セルと裏面
側偏光板とを通って反射板で反射され、その反射光が、
前記裏面側基板と液晶セルと表面側偏光板とを通って液
晶表示装置の表面側に出射するため、表面側から入射し
た光が再び表面側に出射するまでの間に、液晶セルの両
方の基板をそれぞれ２回ずつ計４回通り、また表裏の偏
光板をそれぞれ２回ずつ計４回通ることになり、したが
って、液晶セルの基板および偏光板での光吸収による光
量ロスが大きくて、表示が暗くなってしまうという問題
をもっていた。

【００１５】本発明は、ＭＩＭや薄膜ダイオード等の非
線形抵抗素子を能動素子とするアクティブマトリックス
液晶セルを用いた反射型のカラー液晶表示装置として、
カラーフィルタを用いずに光を着色して高輝度の着色光
を得るとともに、１つの画素で複数の色を表示すること
ができ、しかも液晶セルの基板および偏光板での光吸収
による光量ロスを少なくしてより明るいカラー表示を得
ることができるものを提供することを目的としたもので
ある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の反射型カラー液
晶表示装置は、裏面側基板の内面に複数の画素電極とこ
れら各画素電極にそれぞれ対応する複数の非線形抵抗素
子とを配設し、表面側基板の内面に前記各画素電極と対
向する対向電極を設けたアクティブマトリックス液晶セ
ルと、この液晶セルの表面側に配置された１枚の偏光板
とからなり、かつ、前記液晶セルの裏面側基板の内面に
配設した前記画素電極が光の反射膜を兼ねており、前記
偏光板の透過軸が、前記液晶セルの表面側の基板上にお
ける液晶分子の配向方向に対して斜めずれていることを
特徴とするものである。

【００１７】本発明の反射型カラー液晶表示装置におい
ては、前記液晶セルと偏光板との間に位相差板を配置し
てもよく、その場合は、この位相差板の遅相軸を前記偏
光板の透過軸に対して斜めにずらせばよい。

【００１８】さらに、この反射型カラー液晶表示装置に
おいては、反射膜を兼ねる画素電極の表面が鏡面であ
り、かつ、前記偏光板の一面、好ましくは表面が光散乱
面となっているのが望ましい。

【００１９】

【作用】本発明の反射型カラー液晶表示装置において
は、その表面側からの入射光が偏光板を通って液晶セル
に入射し、その液晶層を通った光が、液晶セルの裏面側
基板の内面において反射膜を兼ねる画素電極により反射
され、再び液晶層を通って前記偏光板に入射して、この
偏光板を透過した光が液晶表示装置の表面側に出射す
る。

【００２０】そして、この液晶表示装置においては、前
記偏光板の透過軸が、液晶セルの表面側の基板上におけ
る液晶分子の配向方向に対して斜めずれているため、前
記偏光板を通って入射した直線偏光が、液晶セルを通る
過程で液晶層の複屈折効果により波長ごとに偏光状態が
異なる楕円偏光となるとともに、その光が液晶セルの裏
面側基板の内面において反射され、再び液晶層を通る過
程でさらに偏光状態を変えられて前記偏光板に入射し、
この偏光板を透過する偏光成分の光が着色光となって液
晶表示装置の表面に出射する。

【００２１】すなわち、この液晶表示装置は、カラーフ
ィルタを用いずに、液晶セルの液晶層の複屈折効果と偏
光板の偏光および検光作用とを利用して光を着色するも
のであり、したがって、カラーフィルタを透過させる場
合に比べて透過光量のロスを大幅に低減できるから、高
輝度の着色光を得ることができる。

【００２２】また、この液晶表示装置においては、液晶
セルの液晶層に印加する電圧の大きさに応じて液晶分子
の配向状態が変化し、それに応じて液晶層の複屈折効果
が変化するため、液晶セルへの印加電圧を制御すること
によって前記着色光の色を変化させ、１つの画素で複数
の色を表示することができる。

【００２３】しかも、この液晶表示装置によれば、液晶
セルの裏面側基板の内面に設けた画素電極で光を反射さ
せるとともに、液晶セルの表面側に配置した偏光板に、
外部からの入射光を直線偏光とするための偏光作用と、
液晶層によって偏光状態を変えられた光の透過を制御す
る検光作用との両方の作用をもたせているため、液晶セ
ルの両基板のうち、光が通るのは表面側基板だけである
し、また偏光板も１枚だけでよいから、液晶セルの基板
および偏光板での光吸収による光量ロスを少なくして、
より明るいカラー表示を得ることができる。

【００２４】また、上記本発明の液晶表示装置におい
て、液晶セルと偏光板との間に位相差板を配置し、この
位相差板の遅相軸を前記偏光板の透過軸に対して斜めに
ずらしておけば、偏光板を通って入射した光が、前記位
相差板の複屈折効果と液晶セルの液晶層の複屈折効果と
によっても偏光状態を変えられるため、波長ごとの偏光
状態が大きく異なる楕円偏光を前記偏光板に入射させて
鮮明な色の着色光を得ることができるし、また、液晶セ
ルに液晶分子が基板面に対してほぼ垂直に立上がり配向
する電圧を印加したとき、つまり液晶層の複屈折効果が
見掛上ほとんどなくなったときでも、位相差板の複屈折
効果によって入射光を楕円偏光とし、この楕円偏光を前
記偏光板に入射させて着色光を得ることができる。

【００２５】また、本発明の液晶表示装置においては、
液晶セルの裏面側基板の内面に設けた画素電極に反射膜
を兼ねさせているため、この画素電極の表面を粗面化し
て拡散反射面とすることは難しいが、前記偏光板の一面
が光散乱面となっているため、前記画素電極の表面（反
射面）が鏡面であっても、表示観察者の顔やその背景等
の外部像が画素電極の表面に写って見えることはない。

【００２６】さらに、この液晶表示装置において、前記
画素電極の表面が鏡面であれば、液晶層の複屈折効果、
または位相差板と液晶層との複屈折効果により偏光状態
を変えられた光を散乱させることなく反射させて偏光板
に入射させることができるし、また、前記偏光板の表面
が光散乱面であれば、液晶表示装置にその表面側から入
射する光が散乱されてから偏光板の偏光作用により直線
偏光になるとともに、前記画素電極で反射された光が前
記偏光板の検光作用により着色光となってから散乱され
るため、偏光板を通って入射した光が再び前記偏光板を
通って着色光となるまでは光が散乱されることはなく、
したがって、品質の良いカラー画像を表示することがで
きる。

【００２７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１は反射型カラー液晶表示装置の一部分の断
面図、図２はその液晶セルの一部分の平面図である。こ
の実施例の液晶表示装置は、液晶セル１０と、１枚の偏
光板３０と、１枚の位相差板４０とで構成されており、
偏光板３０は液晶セル１０の表面側に配置され、位相差
板４０は液晶セル１０と前記偏光板３０との間に配置さ
れている。

【００２８】まず、上記液晶セル１０について説明する
と、この液晶セル１０は、２端子の非線形抵抗素子を能
動素子とするアクティブマトリックス液晶セルであり、
この実施例では、ＭＩＭを能動素子としたものを用いて
いる。

【００２９】この液晶セル１０の一対の基板１１，１２
のうち、裏面側の基板（図において下側の基板）１１
は、ガラス板等からなる絶縁性基板（ただし、透明であ
る必要はない）であり、この裏面側基板１１の内面つま
り液晶層との対向面には、複数の画素電極１３とこれら
各画素電極１３にそれぞれ対応する複数のＭＩＭ１４と
が、行方向（図２において横方向）および列方向（図２
において縦方向）にマトリックス状に配設されており、
その上に透明な配向膜１９が設けられている。

【００３０】上記ＭＩＭ１４は、上記裏面側基板１１の
上に形成された下部電極１５と、この下部電極１５を覆
う絶縁膜１６と、この絶縁膜１６の上に形成された上部
電極１７とからなっており、各行のＭＩＭ１４の下部電
極１５は、前記基板１１上に各画素電極行ごとに配線し
た駆動信号供給ライン１８につながり、また、各ＭＩＭ
１４の上部電極１７はそれぞれ、そのＭＩＭ１４が対応
する画素電極１３につながっている。

【００３１】また、各画素電極１３は光の反射膜を兼ね
ている。この画素電極１３は、アルミニウムまたはアル
ミニウム系合金等からなる光反射率の高い金属膜で形成
されており、その表面、つまり反射面はほぼ鏡面となっ
ている。

【００３２】なお、この実施例では、ＭＩＭ１４の下部
電極１５と前記信号供給ライン１８とを同じ金属膜（ア
ルミニウムまたはアルミニウム系合金膜等）によって一
体に形成し、上部電極１７は前記画素電極１３と同じ金
属膜によって画素電極１３と一体に形成している。ま
た、この実施例では、前記ＭＩＭ１４の絶縁膜１６を、
前記下部電極１５および信号供給ライン１８の表面を陽
極酸化処理して形成しており、したがって、信号供給ラ
イン１８の表面も、その端子部（図示せず）を除いて絶
縁膜（陽極酸化膜）１６で覆われている。

【００３３】また、液晶セル１０の表面側基板（図にお
いて上側の基板）１２は、ガラス板または透明樹脂フィ
ルム等からなる透明基板（図ではガラス板）であり、こ
の表面側基板１２の内面つまり液晶層との対向面には、
上記裏面側基板１１に配設した各列の画素電極１３にぞ
れぞれ対向する複数本の透明な対向電極２０が設けら
れ、その上に透明な配向膜２１が設けられている。な
お、前記対向電極２０は、ＩＴＯ等の透明導電膜で形成
されている。

【００３４】そして、上記裏面側基板１１と表面側基板
１２とは、その外周縁部において枠状のシール材（図示
せず）を介して接合されており、液晶ＬＣは両基板１
１，１２間の前記シール材で囲まれた領域に充填されて
いる。

【００３５】この液晶ＬＣは、誘電異方性が正のネマテ
ィック液晶であり、この液晶ＬＣの分子は、両基板１
１，１２に設けた配向膜１９，２１によってそれぞれの
基板１１，１２上での配向方向を規制され、両基板１
１，１２間においてツイスト配向されている。なお、上
記配向膜１９，２１は、ポリイミド等からなる水平配向
膜であり、その膜面にはラビングによる配向処理が施さ
れている。

【００３６】一方、上記偏光板３０は、その一面、例え
ば表面が光散乱面Ａとなっている偏光板であり、この偏
光板３０は、その透過軸を前記液晶セル１０の表面側基
板１２上における液晶分子の配向方向に対して斜めずら
して設けられている。

【００３７】この偏光板３０の表面の光散乱面Ａは、図
３にその一部分の断面を拡大して示したように、偏光板
３０の表面に微小な凹凸をもつ透明膜３１を形成して構
成されている。

【００３８】上記透明膜３１は、アクリル樹脂等の光透
過率の高い樹脂からなっており、この透明膜３１は、樹
脂材料を微小な凹凸をもつ印刷版を用いて偏光板３０面
に転写印刷して硬化させる方法、前記樹脂材料を偏光板
３０面に均一厚さに塗布して型押しにより凹凸を付けた
後に硬化させる方法、あるいは、前記樹脂材料にシリカ
等からなる透明な微粒子を混入したものを偏光板３０面
に塗布して硬化させる方法のいずれかによって形成され
ている。

【００３９】この透明膜３１の凹凸の平均高さ（凹面と
凸面との高さの差）ｈは１〜５μｍ、凹凸の平均ピッチ
ｐは５〜４０μｍであり、上記光散乱面Ａのヘイズ値
は、９〜１４％である。

【００４０】なお、上記ヘイズ値は、ＪＩＳ Ｋ ６７
１４に準ずる積分球式光線透過率測定装置（ヘイズメー
タ）による測定値である。このヘイズ値は次式により算
出される。

【００４１】全光線透過率；Ｔt(%)＝Ｔ2 ／Ｔ1 平行光線透過率；Ｔp(%)＝Ｔt −Ｔd 拡散透過率；Ｔd(%)＝［Ｔ4 −Ｔ3 ×（Ｔ2 ／Ｔ1 ）］
／Ｔ1 ヘイズ値；Ｈ(%) ＝（Ｔd ／Ｔt ）×１００ Ｔ1 ；入射光線量 Ｔ2 ；全光線透過光量 Ｔ3 ；測定装置の拡散光量 Ｔ4 ；試験片（透明膜３１）と測定装置による拡散光量 また、上記位相差板４０は、ポリカーボネート等の一軸
延伸フィルムからなっており、この位相差板４０は、上
記液晶セル１０の表面側に配置した偏光板３０と前記液
晶セル１０との間に、位相差板４０の遅相軸（延伸軸）
と偏光板３０の透過軸とを所定角度斜めにずらした状態
で配置されている。なお、この位相差板４０は液晶セル
１０の表面（表面側基板１２の外面）に接着され、偏光
板３０は位相差板４０の表面に接着されている。

【００４２】そして、この実施例の液晶表示装置では、
上記液晶セル１０の両基板１１，１２上における液晶分
子の配向方向（配向膜１９，２１のラビング方向）と、
偏光板３０の透過軸の方向および位相差板４０の遅相軸
の方向を次のように設定している。

【００４３】なお、この実施例では、液晶セル１０の裏
面側基板１１上における液晶分子配向方向を方位角０°
の方向とし、この方向を基準として、液晶セル１０の表
面側基板１２上における液晶分子配向方向と偏光板３０
の透過軸方向および位相差板４０の遅相軸方向を設定し
ている。

【００４４】すなわち、図４は、上記液晶表示装置にお
ける液晶セル１０の液晶分子配向方向と、位相差板４０
の遅相軸と、偏光板３０の透過軸とを示す平面図であ
り、図において１１ａは液晶セル１０の裏面側基板１１
上における液晶分子の配向方向、１２ａは液晶セル１０
の表面側基板１２上における液晶分子の配向方向を示し
ている。

【００４５】この図４のように、液晶セル１０の表面側
基板１２上における液晶分子配向方向１２ａは、裏面側
基板１１上における液晶分子配向方向１１ａ方向、つま
り方位角０°の方向に対し、表面側から見て左回りにほ
ぼ９０°ずれており、液晶ＬＣの分子は両基板１１，１
２間においてほぼ９０°のツイスト角でツイスト配向さ
れている。

【００４６】また、図４において、３０ａは偏光板３０
の透過軸、４０ａは位相差板４０の遅相軸を示してお
り、偏光板３０の透過軸３０ａは上記方位角０°の方向
に対し表面側から見て左回りにほぼ４５°の方向、位相
差板４０の遅相軸４０ａは前記方位角０°の方向に対し
表面側から見て左回りにほぼ１４０°の方向にあり、し
たがって、位相差板４０の遅相軸４０ａは、偏光板３０
の透過軸３０ａに対して、表面側から見て左回りにほぼ
９５°斜めにずれている。

【００４７】この液晶表示装置は、その表面側から入射
する光（自然光または室内照明光等）を利用して表示す
る反射型のものであり、この液晶表示装置においては、
その表面側からの入射光（外光）が偏光板３０と位相差
板４０とを通って液晶セル１０に入射し、その液晶層を
通った光が、液晶セル１０の裏面側基板１１の内面にお
いて反射膜を兼ねる画素電極１３により反射され、再び
液晶層と位相差板４０とを通って前記偏光板３０に入射
して、この偏光板３０を透過する光が液晶表示装置の表
面側に出射する。

【００４８】そして、この液晶表示装置においては、偏
光板３０の透過軸３０ａに対して位相差板４０の遅相軸
４０ａが斜めにずれているため、前記偏光板３０を通っ
て入射した直線偏光が、位相差板４０を通る過程でその
複屈折効果により波長ごとに偏光状態が異なる楕円偏光
となり、次いで液晶セル１０の液晶層を通る過程でこの
液晶層の複屈折効果により偏光状態を変えられるととも
に、その光が液晶セル１０の裏面側基板１１の内面にお
いて画素電極１３により反射され、再び液晶層と位相差
板４０とを通る過程でさらに偏光状態を変えられて前記
偏光板３０に入射する。

【００４９】そして、この偏光板３０に入射した反射光
は、位相差板４０と液晶層の複屈折効果により偏光状態
を変えられた、波長ごとに偏光状態が異なる楕円偏光で
あるため、そのうち、前記偏光板３０を透過する偏光成
分の波長光だけがこの偏光板３０を透過して出射し、こ
の出射光がその各波長光の光量比に対応した着色光とな
って液晶表示装置の表面に出射する。

【００５０】すなわち、上記液晶表示装置は、カラーフ
ィルタを用いずに、位相差板４０および液晶セル１０の
液晶層の複屈折効果と偏光板３０の偏光および検光作用
とを利用して光を着色するものであり、したがって、カ
ラーフィルタを透過させる場合に比べて透過光量のロス
を大幅に低減できるから、高輝度の着色光を得ることが
できる。

【００５１】つまり、カラーフィルタは、その色に対応
する波長域以外の波長光を吸収して光を着色するが、こ
のカラーフィルタは、その色に対応する波長域の光もか
なり高い吸収率で吸収するため、カラーフィルタによっ
て光を着色する液晶表示装置では、表示装置に入射する
光のうちの着色光となる波長帯域の光量に比べて、カラ
ーフィルタを通った着色光の光量がかなり減少する。

【００５２】この点、上記実施例の液晶表示装置は、カ
ラーフィルタを用いずに透過光を着色するものであるた
め、カラーフィルタによる光吸収はないし、また位相差
板４０と液晶層は、その複屈折効果により透過光の偏光
状態を変えるだけで、ほとんど光を吸収しないため、こ
れらの複屈折効果により偏光状態を変えられ、偏光板３
０を透過して出射する着色光の光量は、前記偏光板３０
を通って入射した直線偏光のうちの前記着色光となる波
長帯域の光の量とほとんど変わらないから、高輝度の着
色光が得られる。

【００５３】また、カラーフィルタによって光を着色す
る液晶表示装置では、その表示色がカラーフィルタの色
によって決まるため、１つの画素で複数の色を表示する
ことはできなかったが、上記実施例の液晶表示装置によ
れば、１つの画素で複数の色を表示することができる。

【００５４】すなわち、上記実施例の液晶表示装置にお
いては、位相差板４０の複屈折効果は変化しないが、液
晶セル１０の液晶層の複屈折効果は、両基板１１，１２
の電極１３，２０間に印加される電圧によって液晶分子
の配向状態が変化するのにともなって変化するため、液
晶セル１０への印加電圧を制御して、位相差板４０と液
晶セル１０の液晶層とを通った光の偏光状態を変化させ
てやれば、偏光板３０を透過して出射する着色光の色を
変化させることができ、したがって、１つの画素で複数
の色を表示することができる。

【００５５】なお、この液晶表示装置の表示駆動は、基
本的には、一般に知られているＭＩＭを能動素子とする
アクティブマトリックス液晶表示装置の表示駆動と同様
に、液晶セル１０の各駆動信号供給ライン１８（または
各対向電極２０）に順次走査信号を供給し、それに同期
させて各対向電極２０（または各駆動信号供給ライン１
８）に画像データに応じたデータ信号を供給することに
よって行なえばよく、このようにして駆動すると、駆動
信号供給ライン１８と対向電極２０との間の電位差に応
じた電圧がＭＩＭ１４を介して、画素電極１３と対向電
極２０とその間の液晶ＬＣとで構成される画素容量にチ
ャージされ、そのチャージ電圧によって液晶分子が動作
する。

【００５６】上記液晶表示装置の表示色について説明す
ると、例えば上述したように、液晶セル１０が液晶分子
を両基板１１，１２間においてほぼ９０°のツイスト角
でツイスト配向させたものであって、その両基板１１，
１２上における液晶分子の配向方向１１ａ，１２ａと、
偏光板３０の透過軸３０ａと、位相差板４０の遅相軸４
０ａとがそれぞれ図４に示した方向にあり、かつ、液晶
セル１０のΔｎ・ｄ（液晶ＬＣの屈折率異方性Δｎと液
晶層厚ｄとの積）の値が約１０００ｎｍ、位相差板４０
のリタデーションの値が約６００ｎｍである場合は、１
つの画素で赤、緑、青、白の色を表示することができ
る。

【００５７】図５は、上記液晶表示装置の印加電圧に対
する出射光の色変化を示すＣＩＥ色度図であり、液晶表
示装置にその法線に対して３０°の方向（方位は任意で
よい）から白色光を入射させ、液晶表示装置の法線方向
から出射光を観察した結果を示している。

【００５８】この図５のように、上記液晶表示装置にお
いては、液晶セル１０の電極１３，２０間に印加する電
圧値を大きくしてゆくのにともなって、出射光の色がＰ
S 点からＰe 点まで矢印のように変化してゆき、その途
中で、光強度が高くかつ色純度もよい、緑Ｇ、青Ｂ、赤
Ｒ、白Ｗの色になる。

【００５９】これら各色Ｇ，Ｂ，Ｒ，Ｗのｘコーデネイ
ト値とｙコーデネイト値は、緑Ｇでｘ＝０．２９９，ｙ
＝０．３９６、青Ｂでｘ＝０．２４７，ｙ＝０．２３
３、赤Ｒでｘ＝０．３９９，ｙ＝０．４０２、白Ｗでｘ
＝０．３３２，ｙ＝０．３５１であり、いずれも十分満
足できる色純度をもっている。

【００６０】なお、上記液晶表示装置においては、図５
のように、出射光の色が、緑Ｇから青Ｂに変化してゆく
途中においても白Ｗに近い色になるが、この付近では、
電圧の変化に対する色変化が大きく、したがって、この
色を表示させるための電圧制御が面倒であるから、白Ｗ
の表示は、赤Ｒの表示色を得る電圧より高い電圧によっ
て表示させるのが望ましい。

【００６１】このように、上記液晶表示装置は、その出
射光の色が印加電圧に応じて緑Ｇ、青Ｂ、赤Ｒ、白Ｗの
色になるため、１つの画素で赤、緑、青、白の色を表示
することができるし、また隣接する複数の画素に異なる
色を表示させることにより、前記赤、緑、青、白のうち
の複数の色による混色を表示させることもできる。

【００６２】なお、上記液晶表示装置の表示色は、液晶
セル１０の両基板１１，１２上における液晶分子の配向
方向１１ａ，１２ａおよび液晶分子のツイスト角と、偏
光板３０の透過軸３０ａの方向と、位相差板４０の遅相
軸４０ａの方向およびそのリタデーションと、液晶セル
１０のΔｎ・ｄの値と、印加電圧とによって決まるか
ら、これらの条件を選択すれば表示色を任意に選ぶこと
ができる。

【００６３】そして、上記液晶表示装置は、反射型のも
のであるが、液晶セル１０の裏面側基板１１の内面に設
けた画素電極１３で光を反射させるとともに、液晶セル
１０の表面側に配置した偏光板３０に、外部からの入射
光を直線偏光とするための偏光作用と、位相差板４０お
よび液晶層によって偏光状態を変えられた光の透過を制
御する検光作用との両方の作用をもたせているため、液
晶セル１０の両基板１１，１２のうち、光が通るのは表
面側基板１２だけであるし、また偏光板３０も１枚だけ
でよいから、液晶セルの基板および偏光板での光吸収に
よる光量ロスを少なくして、より明るいカラー表示を得
ることができる。

【００６４】なお、この液晶表示装置においては、光
が、位相差板４０と液晶セル１０の液晶層も通るが、こ
の位相差板４０と液晶層は前述したようにほとんど光を
吸収しないため、これらによる光量ロスはほとんどな
い。

【００６５】また、上記実施例の液晶表示装置において
は、偏光板３０を通って入射した光が、位相差板４０の
複屈折効果と液晶セル１０の液晶層の複屈折効果とによ
っても偏光状態を変えられるため、波長ごとの偏光状態
が大きく異なる楕円偏光を前記偏光板３０に入射させ
て、鮮明な色の着色光を得ることができるし、また、液
晶セル１０に液晶分子が基板１１，１２面に対してほぼ
垂直に立上がり配向する電圧を印加したとき、つまり液
晶層の複屈折効果が見掛上ほとんどなくなったときで
も、位相差板４０の複屈折効果によって入射光を楕円偏
光とし、この楕円偏光を偏光板３０に入射させて着色光
を得ることができる。

【００６６】さらに、上記液晶表示装置においては、液
晶セル１０の裏面側基板１１の内面に設けた画素電極１
３に反射膜を兼ねさせているため、この画素電極１３の
表面を粗面化して拡散反射面とすることは難しいが、前
記偏光板３０の表面が光散乱面Ａとなっているため、前
記画素電極１３の表面（反射面）が鏡面であっても、表
示観察者の顔やその背景等の外部像が画素電極の表面に
写って見える、いわゆる外部像の写り込みを生じること
はない。

【００６７】すなわち、上記液晶表示装置は、光の透過
率が非常に高いため、反射膜を兼ねる画素電極１３の表
面が鏡面であると、表示観察者の顔やその背景等の外部
像が画素電極１３の表面に写り、その像が表示画像と重
なって見えるが、液晶表示装置の表面にある偏光板３０
の表面が光散乱面Ａであれば、外部像に対応する光も偏
光板３０の表面で散乱されるから、前記外部像の写り込
みは生じない。

【００６８】しかも、上記液晶表示装置においては、反
射膜を兼ねる画素電極１３の表面が鏡面であるため、位
相差板４０および液晶層の複屈折効果により偏光状態を
変えられた光を散乱させることなく反射させて偏光板３
０に入射させることができるし、また、前記偏光板３０
の表面が光散乱面Ａであれば、液晶表示装置にその表面
側から入射する光が散乱されてから偏光板３０の偏光作
用により直線偏光になるとともに、前記画素電極１３で
反射された光が前記偏光板３０の検光作用により着色光
となってから散乱されるため、偏光板３０を通って入射
した光が再び前記偏光板３０を通って着色光となるまで
は光が散乱されることはなく、したがって、品質の良い
カラー画像を表示することができる。

【００６９】なお、上記光散乱面Ａの散乱効果は、上述
したヘイズ値によって決まり、このヘイズ値が２５％以
上であると、偏光板３０を透過して出射する着色光も大
きく散乱されて表示画像が不鮮明になり、またヘイズ値
が６％以下であると上記外部像の写り込みを生じるが、
光散乱面Ａのヘイズ値が９〜１４％の範囲であれば、鮮
明な表示画像を得るとともに外部像の写り込みもなくす
ことができる。

【００７０】しかも、上記液晶表示装置では、液晶セル
１０の裏面側基板１１の内面に設けた画素電極１３に反
射膜を兼ねさせているため、液晶セル１０の裏面側基板
１１の内面で光を反射させるようにしたものでありなが
ら、液晶セル１０の構造を簡素化するとともにその製造
を容易にすることができる。

【００７１】なお、上記実施例の液晶表示装置では、偏
光板３０と液晶セル１０との間に位相差板４０を配置し
ているが、この位相差板４０はなくてもよく、その場合
でも、前記偏光板３０を、その透過軸を液晶セル１０の
表面側基板１２上における液晶分子配向方向に対して斜
めにずらして配置すれば、液晶セル１０の液晶層の複屈
折効果と偏光板３０の偏光および検光作用とを利用して
光を着色することができる。

【００７２】すなわち、前記偏光板３０の透過軸が、液
晶セル１０の表面側基板１２上における液晶分子配向方
向に対して斜めずれていれば、前記偏光板３０を通って
入射した直線偏光が、液晶セル１０を通る過程で液晶層
の複屈折効果により波長ごとに偏光状態が異なる楕円偏
光となるとともに、その光が液晶セル１０の裏面側基板
１１の内面において画素電極１３により反射され、再び
液晶層を通る過程でさらに偏光状態を変えられて前記偏
光板３０に入射し、この偏光板３０を透過する偏光成分
の光が着色光となって液晶表示装置の表面に出射する。

【００７３】そして、この液晶表示装置においても、カ
ラーフィルタを透過させる場合に比べて透過光量のロス
を大幅に低減できるから、高輝度の着色光を得ることが
できるし、また、液晶セル１０の液晶層に印加する電圧
の大きさに応じて液晶分子の配向状態が変化し、それに
応じて液晶層の複屈折効果が変化するため、液晶セル１
０への印加電圧を制御することによって前記着色光の色
を変化させ、１つの画素で複数の色を表示することがで
きる。

【００７４】ただし、上述した実施例のように液晶セル
１０と偏光板３０との間に位相差板４０を配置すれば、
鮮明な色の着色光を得ることができるとともに、液晶セ
ル１０に液晶分子が基板１１，１２面に対してほぼ垂直
に立上がり配向する電圧を印加したときでも位相差板４
０の複屈折効果によって着色光を得ることができるか
ら、前記位相差板４０を設けるのが望ましい。その場
合、位相差板は２枚以上重ねて設けてもよい。

【００７５】また、上記実施例では、液晶セル１０とし
て、ＭＩＭ１４を能動素子とするアクティブマトリック
ス型セルを用いたが、この液晶セルは、薄膜ダイオード
等の２端子の非線形抵抗素子を能動素子とするアクティ
ブマトリックス型セルであってもよく、また液晶分子の
ツイスト角も９０°に限らず、例えば１８０〜２７０°
としてもよいし、さらにこの液晶セル１０は、液晶分子
をホモジニアス配向、ホメオトロピック配向、ハイブリ
ッド配向等の配向状態に配向させたものでもよい。

【００７６】

【発明の効果】本発明の反射型カラー液晶表示装置は、
カラーフィルタを用いずに、液晶セルの液晶層の複屈折
効果と偏光板の偏光および検光作用とを利用して光を着
色するものであり、したがって、カラーフィルタを透過
させる場合に比べて透過光量のロスを大幅に低減できる
から、高輝度の着色光を得ることができる。

【００７７】また、この液晶表示装置においては、液晶
セルの液晶層に印加する電圧の大きさに応じて液晶分子
の配向状態が変化し、それに応じて液晶層の複屈折効果
が変化するため、液晶セルへの印加電圧を制御すること
によって前記着色光の色を変化させ、１つの画素で複数
の色を表示することができる。

【００７８】しかも、この液晶表示装置によれば、液晶
セルの裏面側基板の内面に設けた画素電極で光を反射さ
せるとともに、液晶セルの表面側に配置した偏光板に、
外部からの入射光を直線偏光とするための偏光作用と、
液晶層によって偏光状態を変えられた光の透過を制御す
る検光作用との両方の作用をもたせているため、液晶セ
ルの両基板のうち、光が通るのは表面側基板だけである
し、また偏光板も１枚だけでよいから、液晶セルの基板
および偏光板での光吸収による光量ロスを少なくして、
より明るいカラー表示を得ることができる。

【００７９】また、上記本発明の液晶表示装置におい
て、液晶セルと偏光板との間に位相差板を配置し、この
位相差板の遅相軸を前記偏光板の透過軸に対して斜めに
ずらしておけば、偏光板を通って入射した光が、前記位
相差板の複屈折効果と液晶セルの液晶層の複屈折効果と
によっても偏光状態を変えられるため、波長ごとの偏光
状態が大きく異なる楕円偏光を前記偏光板に入射させて
鮮明な色の着色光を得ることができるし、また、液晶セ
ルに液晶分子が基板面に対してほぼ垂直に立上がり配向
する電圧を印加したとき、つまり液晶層の複屈折効果が
見掛上ほとんどなくなったときでも、位相差板の複屈折
効果によって入射光を楕円偏光とし、この楕円偏光を前
記偏光板に入射させて着色光を得ることができる。

【００８０】また、本発明の液晶表示装置においては、
液晶セルの裏面側基板の内面に設けた画素電極に反射膜
を兼ねさせているため、この画素電極の表面を粗面化し
て拡散反射面とすることは難しいが、前記偏光板の一面
が光散乱面となっているため、前記画素電極の表面（反
射面）が鏡面であっても、表示観察者の顔やその背景等
の外部像が画素電極の表面に写って見えることはない。

【００８１】さらに、この液晶表示装置において、前記
画素電極の表面が鏡面であれば、液晶層の複屈折効果、
または位相差板と液晶層との複屈折効果により偏光状態
を変えられた光を散乱させることなく反射させて偏光板
に入射させることができるし、また、前記偏光板の表面
が光散乱面であれば、液晶表示装置にその表面側から入
射する光が散乱されてから偏光板の偏光作用により直線
偏光になるとともに、前記画素電極で反射された光が前
記偏光板の検光作用により着色光となってから散乱され
るため、偏光板を通って入射した光が再び前記偏光板を
通って着色光となるまでは光が散乱されることはなく、
したがって、品質の良いカラー画像を表示することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す反射型カラー液晶表示
装置の一部分の断面図。

【図２】アクティブマトリックス液晶セルの一部分の平
面図。

【図３】偏光板の光散乱面の拡大断面図。

【図４】液晶セルの液晶分子配向方向と、位相差板の遅
相軸と、偏光板の透過軸とを示す平面図。

【図５】印加電圧に対する出射光の色変化を示すＣＩＥ
色度図。

【符号の説明】

１０…液晶セル １１…裏面側基板 １２…表面側基板 １３…画素電極（反射膜） １４…ＭＩＭ（非線形抵抗素子） １９…配向膜 ２０…対向電極 ２１…配向膜 ３０…偏光板 ３１…透明膜 Ａ…光散乱面 ４０…位相差板

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２端子の非線形抵抗素子を能動素子とする
   アクティブマトリックス液晶セルを用いた反射型のカラ
   ー液晶表示装置であって、 裏面側基板の内面に複数の画素電極とこれら各画素電極
   にそれぞれ対応する複数の非線形抵抗素子とを配設し、
   表面側基板の内面に前記各画素電極と対向する対向電極
   を設けたアクティブマトリックス液晶セルと、この液晶
   セルの表面側に配置された１枚の偏光板とからなり、 かつ、前記液晶セルの裏面側基板の内面に配設した前記
   画素電極が光の反射膜を兼ねており、 前記偏光板の透過軸が、前記液晶セルの表面側の基板上
   における液晶分子の配向方向に対して斜めずれているこ
   とを特徴とする反射型カラー液晶表示装置。
2. 【請求項２】液晶セルと偏光板との間に位相差板が配置
   されており、この位相差板の遅相軸は前記偏光板の透過
   軸に対して斜めにずれていることを特徴とする請求項１
   に記載の反射型カラー液晶表示装置。
3. 【請求項３】反射膜を兼ねる画素電極の表面は鏡面であ
   り、偏光板の一面が光散乱面となっていることを特徴と
   する請求項１または請求項２に記載の反射型カラー液晶
   表示装置。
4. 【請求項４】偏光板の表面が光散乱面であることを特徴
   とする請求項３に記載の液晶表示装置。