JPH09152596A - 反射型カラー液晶表示装置 - Google Patents

反射型カラー液晶表示装置

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JPH09152596A
JPH09152596A JP8146253A JP14625396A JPH09152596A JP H09152596 A JPH09152596 A JP H09152596A JP 8146253 A JP8146253 A JP 8146253A JP 14625396 A JP14625396 A JP 14625396A JP H09152596 A JPH09152596 A JP H09152596A
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angle
liquid crystal
voltage
color
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JP8146253A
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English (en)
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Masao Ozeki
正雄 尾関
Haruki Mori
治樹 森
Eiji Shidouji
栄治 志堂寺
Toshihiko Suzuki
俊彦 鈴木
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AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】例CFなしで無電圧時に白、中間電圧で赤、
青、緑の発色を行う。 【解決手段】人20が視認する側から順に、吸収軸18
を有する偏光板1、位相差板3、液晶層6、反射層8が
備えられ、吸収軸18、第1の配向方向14及び第2の
配向方向15、第1の光学異方軸16及び第2の光学異
方軸17を所定の交差角θ1 、θ2 、θ3 、θ4 に設定
し、選択された3値以上の電圧値がマルチプレックスさ
れ駆動回路10から液晶層6に電圧が印加されることを
特徴とする反射型カラー液晶表示装置。 【効果】高デューティ駆動であっても多色表示ができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、偏光板を備えた液
晶表示素子を用いて無彩色表示を行い、かつ赤、青、お
よび緑の各カラー表示が可能な反射型カラー液晶表示装
置に関する。特に、偏光板を1枚としたものである。
【0002】
【従来の技術】従来、両電極間の液晶分子のツイスト角
を大きくして、鋭い電圧−透過率変化を起こし、高密度
のドットマトリックス表示をする方法として、スーパー
ツイスト素子(T.J.Scheffer and J.Nehring, Appl.Phy
s.Lett.45(10)1021-1023(1984))が知られていた。
【0003】しかし、この方法は用いる液晶表示素子の
液晶の複屈折率Δnと液晶層の厚みdとの積Δn・dの
値が実質的に0.8〜1.2μmの間に設けられていた
(特開昭60−10720、従来例1)。そして、表示
色としては黄緑色と暗青色、青紫色と淡黄色など、特定
の色相の組み合わせでのみ良好なコントラストが得られ
ていた。このように、このSTN液晶表示素子では白黒
表示ができないことが欠点であった。
【0004】そこで、白黒表示が可能でかつコントラス
トの高い液晶表示装置として、互いに逆螺旋の液晶セル
を2層積層し、一方のセルにのみ電圧を印加し、他方の
液晶セルを単なる光学的な補償板として使用する方法が
提案された(奥村ほか、テレビジョン学会技術報告、11
(27)79(1987))。
【0005】また、液晶層と偏光板の間に複屈折板を配
置することにより、白黒表示を可能にする方法も提案さ
れた。従来、パーソナルコンピュータなどのOA機器に
用いられるカラー液晶表示装置は、前述した白黒表示が
可能な液晶表示装置とカラーフィルタとが組み合わされ
て実用化されている。
【0006】ところがカラーフィルタは高価であり、か
つ赤、青、緑の3画素で表示をするために光利用効率が
著しく低い。例えば、白を表示するために、赤、青、緑
の3画素をオン状態にしたとしても明るさは1/3とな
ってしまうため、暗い表示しかできない。したがって、
カラーフィルタを用いない明るいカラー表示装置として
いくつかの手法が提案された。
【0007】例えば、複屈折制御(ECB)効果型の液
晶表示装置がある。この液晶表示素子は、階調電圧(例
えば8階調の電圧)を画素に印加すると、印加された階
調電圧に応じて液晶分子の配向が変化し、これにともな
って液晶セルのΔn・dが変化する。そして、複屈折に
ともなう様々な色相変化を用いて発色を得る。
【0008】しかし、このECB効果型の液晶表示装置
は、液晶がツイストされていないため、印加電圧に応じ
た液晶の状態変化が小さくなり、マルチプレックス駆動
ができないという問題があった。
【0009】特開平2−118516(従来例2)に
は、ツイストした液晶セルにおいて印加電圧を変化させ
ることにより様々な色相変化が可能であることが示され
ている。しかし、この従来例2の場合は、その発色は
黄、赤、紫、青紫、青緑、緑であり、無彩色である黒ま
たは白を表示することはできないという課題を残してい
る。なぜならば、黒または白の表示が欠けた表示手法の
視認性は大きく低下することが一般に知られているから
である。
【0010】表示において、視認すべくデータ部に対し
て、背景部分は面積的に広い部分を通常占めている。そ
の部分に背景色として、例えば黄色または緑色の表示を
用いると全体的に落ち着きのある表示を得ることが難し
くなる。そのため、グラフを表示するとき等、背景色の
色は白または黒の無彩色が選ばれることが多い。
【0011】表示の基本は紙に記した文字のように、白
地の上に黒の線図の表現が基本的である。この形態が通
常求められている。本来、白と黒とを表示し、さらに青
または緑または赤が表示できることが好ましい。したが
って、白または黒の表示が得られない表示装置は視認性
に大きく欠けることになる。
【0012】また、この従来例2では、補償セルを用い
て2層にすることにより白黒表示が可能であることが示
されている。しかし、色を出すときに補償セルに電圧を
印加し、補償セルが光学的に存在しないような状態にお
くことによって発色を達成している。よって、マルチプ
レックス駆動を行ったとき、白または黒と、青や緑など
の色を混在させることができないという問題がある。
【0013】特開平2−183220(従来例3)で
は、補償セル側にも画素を形成し、表示を行う。この2
層液晶セルの各表示を組み合わせてマルチプレックス駆
動を行ったとき、白または黒と、青や緑などの色を混在
させうるとしている。しかし、2層の液晶セルは両者の
各画素を1画素ずつ対応させて形成しなければならな
い。これは製造が困難になることと、斜めから見た場合
の視差が生じて色がにじんで見えてしまうという欠点が
ある。
【0014】これでは実用に供することのできる表示品
質がなかなか得られない。また、2層であるために重い
という欠点もあり、液晶セルのギャップを制御すること
が難しく、歩留がさらに低下することなどの欠点が生ず
る。
【0015】特開平6−175125(従来例4)に
は、位相差板を用いることにより色を改善できると示さ
れている。しかし、無彩色(白または黒)を出すことま
では開示されていない。
【0016】特開平6−301006(従来例5)の実
施例では、青、緑、白、赤の表示が可能であると示され
ている。しかし、印加電圧が低いときには青の表示色と
なり、印加電圧を大きくしたときに白が発色するように
なっている。そのため、格子状のマトリックス駆動を行
った場合、駆動電極の線間が青色であると、画素が白で
も、全体的に青い表示となってしまい、色純度の良い白
を発色させることが難しいという問題が起こる。
【0017】つまり、上述したように、液晶表示素子の
マトリックス表示の線間は無彩色であることが好まし
い。そして、電圧が印加されていないときに、ほぼ無彩
色であることが望ましい。また、中間調の電圧で無彩色
を出すようにすると、中間電圧での液晶状態は電圧の僅
かな変化に対しても急峻な変化をするような状態なの
で、全体の無彩色表示を行うときに、僅かな電圧変動に
対して発色が変化してしまい、綺麗な無彩色表示ができ
ない。
【0018】これは、中間電圧である色を全体に表示す
るときにも同様なことがいえる。しかし、一般に背景色
には無彩色が用いられることが多く、無彩色は大きな面
積を占めることとなる。この大きな面積を占める色が色
むらを起こすと表示としての美しさが大きく低下する。
均一な色を出すには無彩色が中間電圧で発色されること
を回避することが望ましい。
【0019】以上のような課題を考慮すると、電圧が印
加されていないとき、またはマルチプレックス駆動を行
ったときのオフ波形(非選択波形)の際に無彩色の表示
が得られることが好ましい。
【0020】また、従来例5の実施例5では、白、青、
緑の表示が可能であることが示されている。しかし、白
を発色する印加電圧が0.2V以下であり、青を発色す
る印加電圧が1.3〜2.2Vであり、緑を発色する印
加電圧が3.0V以上である。これは明らかにマルチプ
レックス駆動(時分割駆動)が困難な素子設計となって
いる。このような駆動電圧は特定した用途にしか用いる
ことが難しくなる。
【0021】特開平6−301026(従来例6)の実
施例6では、0.9Vまたは1.6V以下において白表
示が可能であると示されている。しかし、これも緑や赤
や青の表示を行う場合、マルチプレックス駆動したとき
にデユーティ比を大きくすることができない。
【0022】特開平6−337397(従来例7)の実
施例では、オフ波形で白表示できると示されている。し
かし、この従来例7では赤の表示が得られてはいない。
以上は偏光板がセルの両面にある場合の従来例を示し
た。よって、上述した従来例では、どれも光の透過率が
低く暗いことになる。さらに、反射型モードとして用い
ると反射層で損失する分だけ光量が低くなって、もっと
暗い表示となる。
【0023】特開平6−308483(従来例8)の実
施例では、偏光板を1枚のみ用いて、カラー表示を可能
としている。その実施例において、電圧無印加時は白
色、その後電圧を大きくするにしたがい、白→黄→青→
黄→青→緑と変化することが示されている。しかし、電
圧が低い時に(白からすぐに黄色や青に変化した電圧の
時)、純度の良い発色を得られず、電圧を大きくするこ
とにより純度の良い発色が得られていることを示してい
る。
【0024】また、従来例8では赤の発色が得られてい
ない。また、電圧の低いとき純度の良い発色を得られな
いことから、マルチプレックス駆動に適しないなどの問
題がある。
【0025】この従来例8に用いられている構成は、色
制御用液晶セルのツイスト角とΔn・dは、表示用液晶
セルのツイスト角とΔn・dにほぼ同等とする。色制御
用液晶セルのツイスト方向は、表示用液晶セルのツイス
ト方向と逆である。また、表示用液晶セルと、色制御用
液晶セルの互いに近接する表面の液晶分子の配向方向の
交差角がほぼ90°とする。さらに、偏光板の偏光軸
は、近接される液晶分子の配向方向と、ほぼ45°±5
°の交差角とするとよいと述べられている。
【0026】また、特開平7−5457(従来例9)に
おいては、補償セルをねじれ位相差板にすることが記載
されている。しかし、その構成は従来例8と基本的に同
じであり、発色にまだ問題がある。
【0027】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記内容を鑑
みて、その目的とするところは、カラーフィルタを用い
ずに、マルチプレックス駆動が可能で、非選択波形のと
きに明るい白表示が可能で、選択波形または選択波形と
非選択波形の中間の電圧を印加したときに、青または緑
または赤の発色が可能とすることである。
【0028】言い換えれば、電圧を印加されないとき、
または電圧が低いときに、非常に明るいほぼ無彩色表示
ができ、かつ電圧を印加して明るいカラー表示を実現で
きる明るい反射型カラー液晶表示装置を提供することで
ある。
【0029】
【課題を解決するための手段】本発明の基本的な構成
は、吸収軸を有する1枚の偏光板と反射層との間に、両
面に光学異方軸を有し、一方から他方の光学異方軸に対
して光学異方軸が回転せしめられてなる1枚の位相差板
と、両面に備えられた配向方向によってねじれ角が設定
された1つの液晶層とが設けられ、位相差板と液晶層と
の位置は交互に交換可能であって、光は偏光板を通り、
位相差板から液晶層、または液晶層から位相差板を通過
し、反射層によって反射せしめられ、逆方向に進行して
偏光板から出射せしめられる。
【0030】この際に、液晶層に印加される駆動電圧の
実効的な3値以上の電圧値によって、無彩色を含むカラ
ー表示が得られるように設けられる。
【0031】角度の表記として、+方向は時計回りを、
−方向は反時計回りを示すこととする。本発明の角度関
係を図1、図4などに示す。
【0032】請求項1の発明は、吸収軸を有する1枚の
偏光板と、位相差板と、第1の液晶層と、反射層と、第
1の液晶層に印加される駆動電圧を供給する駆動回路と
が設けられ、偏光板と反射層との間に第1の液晶層およ
び位相差板が配置され、第1の液晶層は旋光性物質を含
有した正の誘電異方性のネマチック液晶を有し、第1の
液晶層の第1の面側の第1の配向方向から第2の面側の
第2の配向方向に対してねじれ角θ1 が設けられ、位相
差板は偏光板側に位置する第1の面における光学異方軸
のうちの第1の遅相軸から反対側の第2の面における光
学異方軸のうちの第2の遅相軸の方向におけるねじれ角
θ2 を有し、第1の液晶層の屈折率異方性Δn1 と第1
の液晶層の厚みd1 との積Δn1 ・d1 が0.30〜
2.00μmとされ、位相差板の屈折率異方性Δn2
位相差板の厚みd2 との積Δn2 ・d2 が0.30〜
2.00μmとされ、第1の液晶層の第1の配向方向か
ら位相差板の第2の遅相軸に対して角度θが設けら
れ、位相差板の第1の遅相軸から偏光板の吸収軸とがな
す角度θ が設けられ、角度θ1 、θ2 、θ3 、およ
びθ4 は時計回り方向(+)または反時計回り方向
(−)で、{角度θ1 は−160〜−300°、角度θ
2 は+160〜+300°、角度θ3 は(+90°+
[−10°〜+40°])、角度θ4 は(+45°+
[−30°〜+25°])もしくは(+135°+[−
30°〜+25°])}または、{角度θ1 は+160
〜+300°、角度θ2 は−160〜−300°、角度
θ3 は(−90°+[+10°〜−40°])、角度θ
4 は(−45°+[+30°〜−25°])もしくは
(−135°+[+30°〜−25°])}とされ、3
値以上の電圧値が選択されて第1の液晶層に駆動電圧が
印加されることを特徴とする反射型カラー液晶表示装置
を提供する。
【0033】請求項2の発明は、|角度θ1 |は230
〜250°、|角度θ2 |は230〜250°、0.8
≦Δn1 ・d1 ≦1.5、およびΔn1 ・d1 −0.1
5≦Δn2 ・d2 ≦Δn1 ・d1 +0.15とされたこ
とを特徴とする請求項1の反射型カラー液晶表示装置を
提供する。
【0034】請求項3の発明は、{角度θ1 は−230
〜−250°、角度θ2 は+230〜+250°、角度
θ3 は(+90°+[−10°〜+10°])、角度θ
4 は(+45°+[−20°〜−10°])もしくは
(+135°+[−20°〜−10°])}または、
{角度θ1 は+230〜+250°、角度θ2 は−23
0〜−250°、角度θ3 は(−90°+[+10°〜
−10°])、角度θ4 は(−45°+[+20°〜+
10°])もしくは(−135°+[+20°〜+10
°])}とされ、1.25≦Δn1 ・d1 ≦1.35、
および1.25≦Δn2 ・d2 ≦1.35とされてなる
ことを特徴とする請求項1の反射型カラー液晶表示装置
を提供する。
【0035】請求項4の発明は、{角度θ1 は−230
〜−250°、角度θ2 は+230〜+250°、角度
θ3 は(+90°+[+10°〜+30°])、角度θ
4 は(+45°+[+5°〜+25°])もしくは(+
135°+[+5°〜+25°])}または、{角度θ
1 は+230〜+250°、角度θ2 は−230〜−2
50°、角度θ3 は(−90°+[−10°〜−30
°])、角度θ4 は(−45°+[−5°〜−25
°])もしくは(−135°+[−5°〜−25
°])}とされ、0.80≦Δn1 ・d1 ≦0.90、
および0.80≦Δn2 ・d2 ≦0.90とされてなる
ことを特徴とする請求項1の反射型カラー液晶表示装置
を提供する。
【0036】請求項5の発明は、{角度θ1 は−230
〜−250°、角度θ2 は+230〜+250°、角度
θ3 は(+90°+[−10°〜+10°])、角度θ
4 は(+45°+[−30°〜−10°])もしくは
(+135°+[−30°〜−10°])}または、
{角度θ1 は+230〜+250°、角度θ2 は−23
0〜−250°、角度θ3 は(−90°+[+10°〜
−10°])、角度θ4 は(−45°+[+30°〜+
10°])もしくは(−135°+[+30°〜+10
°])}とされ、1.20≦Δn1 ・d1 ≦1.30、
および1.30≦Δn2 ・d2 ≦1.40とされてなる
ことを特徴とする請求項1の反射型カラー液晶表示装置
を提供する。
【0037】請求項6の発明は、{角度θ1 は−230
〜−250°、角度θ2 は+230〜+250°、角度
θ3 は(+90°+[−10°〜+40°])、角度θ
4 は(+45°+[−30°〜+25°])もしくは
(+135°+[−30°〜+25°])}または、
{角度θ1 は+230〜+250°、角度θ2 は−23
0〜−250°、角度θ3 は(−90°+[+10°〜
−40°])、角度θ4 は(−45°+[+30°〜−
25°])もしくは(−135°+[+30°〜−25
°])}とされ、1.20≦Δn1 ・d1 ≦1.50、
および0.70≦Δn2 ・d2 ≦0.90とされてなる
ことを特徴とする請求項1の反射型カラー液晶表示装置
を提供する。
【0038】請求項7の発明は、{角度θ1 は−170
〜−190°、角度θ2 は+170〜+190°、角度
θ3 は(+90°+[−10°〜+40°])、角度θ
4 は(+45°+[−30°〜+25°])もしくは
(+135°+[−30°〜+25°])}または、
{角度θ1 は+170〜+190°、角度θ2 は−17
0〜−190°、角度θ3 は(−90°+[+10°〜
−40°])、角度θ4 は(−45°+[+30°〜−
25°])もしくは(−135°+[+30°〜−25
°])}とされ、0.30≦Δn1 ・d1 ≦2.00、
および0.30≦Δn2 ・d2 ≦2.00とされてなる
ことを特徴とする請求項1の反射型カラー液晶表示装置
を提供する。
【0039】請求項8の発明は、{角度θ1 は−170
〜−190°、角度θ2 は+170〜+190°、角度
θ3 は(+90°+[−10°〜+40°])、角度θ
4 は(+45°+[−30°〜+25°])もしくは
(+135°+[−30°〜+25°])}または、
{角度θ1 は+170〜+190°、角度θ2 は−17
0〜−190°、角度θ3 は(−90°+[+10°〜
−40°])、角度θ4 は(−45°+[+30°〜−
25°])もしくは(−135°+[+30°〜−25
°])}とされ、0.90≦Δn1 ・d1 ≦1.30、
およびΔn1 ・d1−0.15≦Δn2 ・d2 ≦Δn1
・d1 +0.15とされてなることを特徴とする請求項
1の反射型カラー液晶表示装置を提供する。
【0040】請求項9の発明は、{角度θ1 は−170
〜−190°、角度θ2 は+170〜+190°、角度
θ3 は(+90°+[+10°〜+30°])、角度θ
4 は(+45°+[−20°〜+20°])もしくは
(+135°+[−20°〜+20°])}または、
{角度θ1 は+170〜+190°、角度θ2 は−17
0〜−190°、角度θ3 は(−90°+[−10°〜
−30°])、角度θ4 は(−45°+[+20°〜−
20°])もしくは(−135°+[+20°〜−20
°])}とされ、0.75≦Δn1 ・d1 ≦1.05、
および0.75≦Δn2 ・d2 ≦1.05とされてなる
ことを特徴とする請求項1の反射型カラー液晶表示装置
を提供する。
【0041】請求項10の発明は、(10°)2 ≦(|
θ3 |−90°)2 +(|θ4 |−45°)2 、かつ
(10°)2 ≦(|θ3 |−90°)2 +(|θ4 |−
135°)2 の関係が満たされることを特徴とする請求
項1〜9のいずれか1項の反射型カラー液晶表示装置を
提供する。
【0042】また、上記の各請求項のいずれかの発明に
おいて、マルチプレックス駆動によって、3値以上の電
圧値が選択されて第1の液晶セルに電圧が印加されるこ
とを特徴とする反射型カラー液晶表示装置を提供する。
【0043】また、上記の各請求項のいずれかの発明に
おいて、マルチプレックス駆動の非選択波形のときに白
表示が行われ、選択波形または選択波形と非選択波形の
中間の電圧が印加されたときに、青表示または緑表示ま
たは赤表示の発色が行われることを特徴とする反射型カ
ラー液晶表示装置を提供する。
【0044】また、上記の各請求項のいずれかの発明に
おいて、マルチプレックス駆動の非選択波形のときに白
表示が行われ、選択波形または選択波形と非選択波形の
中間の電圧が印加されたときに、電圧の低い方から高い
方にしたがって、赤表示、青表示、緑表示の発色が行わ
れることを特徴とする反射型カラー液晶表示装置を提供
する。
【0045】また、上記の各請求項のいずれかの発明に
おいて、マルチプレックス駆動によって、4値以上の電
圧値が選択されることを特徴とする反射型カラー液晶表
示装置を提供する。
【0046】また、上記のマルチプレックス駆動が用い
られた反射型カラー液晶表示装置のいずれかの発明にお
いて、N回のフレームを周期とし、N回のフレーム周期
のうち、オン波形を出力する回数がMとされ、オフ波形
を出力する回数が(N−M)回とされてなることを特徴
とする反射型カラー液晶表示装置を提供する。
【0047】この際に、M=0のときに白表示、M=N
のときに緑表示、M≠0かつM≠Nのときに赤表示また
は青表示が行われることを特徴とする反射型カラー液晶
表示装置を提供する。また、Nに対するMの設定により
階調電圧を発生させ、色表示が行われることを特徴とす
る反射型カラー液晶表示装置を提供する。
【0048】また、上記の各マルチプレックス駆動が用
いられたいずれかの発明において、マルチプレックス駆
動のデューティ比が1/32以上であることを特徴とす
る反射型カラー液晶表示装置を提供する。より多くの情
報をカラー表示で提供できるので好ましい。
【0049】また、上記の各請求項のいずれかの発明に
おいて、電極が行と列のマトリックス状に設けられ、複
数の行電極が同時に選択されて駆動されることを特徴と
する反射型カラー液晶表示装置を提供する。また、本発
明の好ましい態様においては、反射層が液晶層を駆動す
る電極を兼用してなる。
【0050】また、上記の各請求項のいずれかの発明に
おいて、赤表示がCIE 1931色度図で0.33≦
Xの領域の発色を含むことを特徴とする反射型カラー液
晶表示装置を提供する。
【0051】また、上記の各請求項のいずれかの発明に
おいて、白表示がCIE 1931色度図で0.3≦X
<0.33、かつ、0.3<Y<0.34の領域の発色
を含むことを特徴とする反射型カラー液晶表示装置を提
供する。
【0052】また、上記の各請求項のいずれかの発明に
おいて、青表示がCIE 1931色度図でX≦0.3
1、かつ、Y≦0.30の領域の発色を含むことを特徴
とする反射型カラー液晶表示装置を提供する。
【0053】また、上記の各請求項のいずれかの発明に
おいて、緑表示がCIE 1931色度図でX≦0.3
0、かつ、0.30≦Yの領域の発色を含むことを特徴
とする反射型カラー液晶表示装置を提供する。
【0054】本発明のうちで、角度θ1 、θ2 を175
〜185°とする構成は一般の白黒STNでは通常用い
られていない構成である。
【0055】上記の各発明において、第1の液晶層が表
示データを駆動する能動的な光学層として機能する。基
本的には両側に透明電極および配向制御膜が備えられた
液晶セルである。裏面側の反射層と電極とを兼用する場
合には、偏光板側のみ透明電極とする。また、電極は通
常ストライプ状のマトリックス構成とされるが、種々の
図形状にパターン化されていてもよい。
【0056】本発明において、位相差板とは、一方の面
から他方の面に光が通過する際に光の位相が大きく変化
するものを用い、複屈折板などとも呼ばれる。通常のT
N液晶セルと同様に、160〜300°のねじれ角を有
する。この位相差板としてはツイスト配向された液晶セ
ルそのもの(第2の液晶層)、ねじれ位相差板、または
位相差フィルムの積層体を使用できる。つまり、液晶表
示セルとその補償セルという2つの光学媒体の組み合わ
せで構成する。位相差板が第1の液晶層と偏光板との間
に配置されてなることが好ましい。
【0057】通常の位相差板はポリカーボネートなどの
透明プラスチックフィルムを精度よく1軸延伸して形成
される。その光学異方軸を1枚毎に徐々にずらし、複数
枚を積層してねじれ位相差板として使用できる。
【0058】また、ねじれ位相差板は、光学的に異方性
を持った層を、その光学異方軸が連続的にツイストする
ように多層重ね合わせたものと同等の特性を有する位相
差板である。一般には配向規制力を持った2枚の基板間
に、ねじれ特性を有する液晶高分子を挟み、硬化させた
ものである。
【0059】温度によってΔn・dが変化する温度補償
位相差板を用いると使用温度域が広がるのでより好まし
い。周囲温度が変化しても、色の発色が低下せず良好な
反射型カラー液晶表示装置を提供できる。この場合、温
度によって変化するΔn・dは、液晶が温度によって変
化するΔn・dとほぼ同等であるように設けるのが望ま
しい。
【0060】波長による光学異方性の分散を変えたねじ
れ位相差板を用いることも好ましい。これにより色純度
をさらに改良した反射型カラー液晶表示装置を提供でき
る。
【0061】従来から、一対の偏光板の間に液晶層を持
つ液晶セルを挟み白黒化するために、二つの液晶セルを
用い、第1の液晶層を補償するように第2の液晶層を用
いる方法が知られている。
【0062】そのときに用いられる最適条件は、第2の
液晶層のツイスト角とΔn・dは、第1の液晶層のツイ
スト角とΔn・dにほぼ同等であり、第2の液晶層のツ
イスト方向は、第1の液晶層のツイスト方向と逆であ
る。また、第1の液晶層の表面の液晶分子の配向方向
(第2の液晶層側)と、第2の液晶セルの表面の液晶分
子の配向方向(第1の液晶層側)との交差角がほぼ90
°とされる。さらに、偏光板の偏光軸は、それぞれ近設
される第1の液晶層または第2の液晶層の偏光板側の表
面の液晶分子の配向方向と、ほぼ45°の交差角を有す
るように設けられる。
【0063】このような構成条件で、反射層側の偏光板
を無くしただけであると、電圧が低いとき、または無印
加のとき、明るい無彩色の透過状態が得られる。
【0064】しかし、印加電圧を上げるにしたがい、白
→黄→青→黄→青→緑の表示が得られる。これは、従来
例8の実施例で示されている発明と同等の色変化をする
のみである。つまりかなり淡い色変化しかできないか、
または赤を発色することができない。
【0065】ところが、本発明においては、第1の液晶
セルの表面の液晶分子の配向方向と(第2の液晶セル
側)と、第2の液晶セルの表面の液晶分子の配向方向
(第1の液晶セル側)との交差角を、+90°から−1
0〜+40°、狭い範囲においては+10〜+30°の
範囲でずらすようにする。好ましくは、+15〜+25
°、特に、+20°程度ずらして設けるようにすること
により、電圧無印加または非選択状態で明るい無彩色の
透過状態が得られる。
【0066】具体的に説明すると、液晶層では第1の配
向方向から第2の配向方向へ反時計回りに回転し、位相
差板の液晶層側における光学異方軸から反液晶層側の光
学異方軸へ時計回りに回転する場合、位相差板の液晶層
側の面における光学異方軸から第1の配向方向への回転
は反時計回りに100〜120°である。そして、電圧
を増大させるにつれ、赤、青、緑のカラー表示を可能と
なしうる。このときの無彩色は明るく、かつ赤、青、緑
も良好な色を発色させることが可能となる。
【0067】従来の補償セルを用いて白黒を出すための
条件に対して、交差角をずらして設けることを述べた
が、この他にもねじれ角、Δn・d、波長分散を変更す
ることで同様の効果が得られる。
【0068】温度によってΔn・dが変化する温度補償
位相差板を用いることにより、周囲温度が変化しても、
表示が安定して見やすい反射型カラー液晶表示装置を提
供できる。この場合、温度によって変化するΔn・d
は、液晶が温度によって変化するΔn・dとほぼ同等で
あるように設ける。また、波長による光学異方性の分散
を換えたねじれ位相差板を用いることも好ましい。これ
により、色純度をさらに改良した反射型カラー液晶表示
装置を提供する。
【0069】本発明において、白表示(W)とは色度座
標において、0.3≦X<0.33、かつ、0.3<Y
<0.34、赤表示(R)は0.33≦X、青表示
(B)はX≦0.31、かつY≦0.3、緑表示はX≦
0.30、かつ、0.3≦Yの領域の発色を示すものと
する。本発明においては、それぞれの色領域を発色する
ことができるように設けられている。もちろん、境界領
域を若干ずらして設定して用いることもできるが、各色
領域の主たる発色が境界領域以外のより色純度の高い部
分の発色を用いていればよい。
【0070】よい発色の定義をさらに述べる。白表示
(W)とは色度座標において、x=0.31、y=0.
316に近いこと、反射率が40%以上あること、赤表
示(R)はx=0.5、y=0.3の色座標に近いこ
と、反射率が25%以上あること、青表示(B)はx=
0.15、y=0.1の色座標に近いこと、反射率が2
0%以下であること、緑表示はx=0.2、y=0.4
の色座標に近いことと考えている。なお、色の測定には
ミノルタ社のCR−200を用いた。
【0071】さらに、本発明について具体的に説明を進
める。本発明において、両電極間での第1の液晶セルの
液晶分子のツイスト角を160〜300°とすればよ
い。これは、160°未満では急峻な透過率変化が必要
とされる高デューティ比での時分割駆動をした際の液晶
の状態変化が少なく、300°超ではヒステリシスや光
を散乱するドメインを生じやすいためである。
【0072】また、液晶層の液晶の屈折率異方性(Δn
1 )とその液晶層の厚み(d1 )との積Δn1 ・d1
0.30〜2.00μmとされる。これは、0.30μ
m未満では、電圧を印加したときの液晶の状態変化が小
さいこと、2.00μm超では、視角や応答性が悪くな
るからである。
【0073】特に、無彩色の発色を可能とし、電圧に対
する色変化を大きくするために、液晶のねじれ角は17
0〜190°、または230〜250°とされることが
好ましい。特に、180°または240°近傍が好まし
い。高デューティ比でのマルチプレックス駆動を行う場
合は240°のものが好ましい。なお、このΔn1 ・d
1 の範囲は、その液晶表示素子の使用温度範囲内で満足
されるようにされることが好ましく、使用温度範囲内で
美しい表示が得られる。
【0074】もっとも室外使用を目的とした性能要求の
ために、使用温度範囲内の一部でのみ、この関係を満足
するようにされることもある。この場合には、Δn1
1の範囲が上記範囲から外れる温度範囲では、表示の
色が所望のものから外れたり、視野角特性が低下したり
することになる。
【0075】あるいは、或る色を発生させる駆動電圧が
温度によって変化するため、温度変化に対応して駆動電
圧が変化するように、温度補償回路が設置されているこ
とが使いやすい装置となる。駆動電圧が温度に対してほ
ぼ線形に変化する場合、温度に対して線形に駆動電圧が
変化するように設定すればよい。
【0076】反射型カラー液晶表示装置において、発色
の駆動電圧幅は狭い。よって、反射型カラー液晶表示装
置を用いた電子機器の使用者が自分で駆動電圧を調整で
きるように、調整つまみが設けられていると使いやすい
電子機器となる。
【0077】次に、液晶セルの構造について説明する。
第1の液晶セルの形成は、所望のパターンにパターニン
グをしたITO(In23 −SnO2 )、SnO2
の透明電極を設けたプラスチック、ガラス等の基板の表
面にポリイミド、ポリアミド等の膜を設け、この表面を
ラビングしたり、SiO等を斜め蒸着したりして配向制
御膜を形成した透明電極付きの基板の間に、前記した誘
電率異方性が正のネマチック液晶による160〜300
°ねじれた液晶層を挟持するように設ける。
【0078】この代表的な例としては、多数の行列状の
電極が形成されたドットマトリックス液晶表示素子があ
り、一方の基板に640本のストライプ状の電極が形成
され、他方の基板にこれに直交するように400本のス
トライプ状の電極が形成され、640×400ドットの
ような表示がなされる。通常、ドットを形成するひとつ
の画素の寸法は270μm×270μm程度であり、画
素間の間隙は30μm程度である。
【0079】なお、電極と配向制御膜との間に基板間短
絡防止のためにTiO2 、SiO2、Al23 等の絶
縁膜を設けたり、透明電極にAl、Cr、Ti等の低抵
抗のリード電極を併設したりしてもよい。端辺はシール
材で固定することにより、第1の液晶セルを作製する。
【0080】同様にガラス基板に、ポリイミドの薄膜を
形成し、布によりラビングすることにより、配向制御膜
を形成する。この基板を重ね合わせ、その中に液晶を入
れ、端辺をシール材で固定することにより、第2の液晶
セルを形成する。
【0081】第1の液晶セルと第2の液晶セルとは重ね
合わせられ、積層された2層の液晶セルの片側に偏光板
が配置される。この偏光板自体は液晶セルを構成する基
板の外側に配置することが一般的である。なお、所望の
光学性能の範囲内で、構造を簡易化し、生産性を向上す
るために、基板自体を偏光板で構成したり、基板と電極
との間に偏光層を設けてもよい。
【0082】第1の液晶セルと第2の液晶セルへ重ね合
わした偏光板に対して反対側の位置に、反射層を配置す
る。この反射層は凸凹された表面にAlを蒸着した物体
を用いてもよい。また、Al以外に、Ag、Cr、N
i、Au、Wなどの金属を用いてもよい。また、Alや
Ag、Cr、Ni、Au、W等の薄膜の表面を凹凸に粗
して用いてもよい。
【0083】なお、金属表面を凹凸に形成しても光はそ
の偏光状態をほぼ維持したまま反射される。これは紙な
どの場合のように、偏光の反射がほとんどランダムにな
ってしまうこととは異なる。したがって、液晶層を通過
した光は金属の反射層によって、偏光状態が変化せずに
ほぼそのまま反射され、再び液晶層を通過する。
【0084】また、第2の液晶セルを上述したようなセ
ル構造とせずに同等の光学的特性を有する位相差板とす
ることができる。特性的に同等なねじれ位相差板を用い
てもよい。特性的に同等とは、光がある面から入射した
とき、反対側の面から出射してくる光の偏光状態が同じ
であることを示す。
【0085】ねじれ位相差板は、光学的異方性を持つ分
子を厚み方向にツイストさせて形成されたものである。
分子のねじれ角、分子の持つΔn・dの大きさ、ねじれ
方向がほぼ同じであれば、特性的に第2の液晶セルとほ
ぼ同じものが形成できる。ねじれ位相差板を用いた場
合、第2の液晶セルと同様に第1の液晶セルの基板の外
側に配置しなくても、第1の液晶セルの液晶層と基板の
間に挟んでもよい。
【0086】本発明では液晶表示装置を実際に作成する
とともに液晶デバイスシミュレータを用いた。それは液
晶の光学計算に広く用いられているバールマン(Berrem
an)の4×4マトリックス法という計算手法である。液
晶層と補償セル(位相差板)の各Δn・dや、偏光板と
の間の相互の交差角に関する条件と光学特性(色の発
色)の関係について計算を行った。
【0087】この計算手法では、最初に液晶の印加電圧
に対する配向状態を計算する。次に、液晶、補償フィル
ム、偏光板等の光学部材を適当な厚みの層に分割し、そ
の分割した層ごとに局所伝播マトリックス(local prop
agation matrix)を計算する。その後、各層の局所伝播
マトリックスを掛け合わせ、光学部材全体の伝播マトリ
ックス(propagation matrix)を計算する。最後に、そ
の伝播マトリックスを用いて入射光に対する反射光およ
び透過光を計算する。
【0088】この4×4マトリックス法を用いることに
より各波長毎の透過率および反射率を計算できる。透感
透過率および視感反射率を計算できるだけでなく、本発
明のカラー液晶表示装置の色度座標のx値、y値等を高
速かつ高精度で計算できた。この4×4マトリックス法
は数値計算により実験結果を見事に再現できる手法とし
て知られている。本発明の実施例について実験結果と対
比した結果は有効精度内でほぼ一致することが確認でき
た。
【0089】実際のLCDには或る有限の透過率と波長
特性を持つITOや、ガラス基板や、ギャップ制御用の
スペーサなどがある。それらの影響を考慮すると、計算
された透過率−印加電圧特性は実測結果をよく再現して
いる。また、色度の計算結果についても、実測結果と良
く一致しており、この4×4マトリックス法による計算
は実験を代替できる。
【0090】本発明の反射型カラー液晶表示装置の基本
構成を図1に示す。吸収軸18を有する偏光板1と反射
層8の間に第1の液晶層6と位相差板3を備え、駆動回
路10から3値以上の電圧値が選択されて第1の液晶層
6にマルチプレックス駆動によって印加され、吸収軸1
8、第1の液晶セルの第1の配向方向14および第2の
配向方向15、第2の液晶層の第1の配向方向16およ
び第2の配向方向17の間のそれぞれの交差角θ1 、θ
2 、θ3 、θ4 を所定角度に設定してある。角度の関係
を平面的に図8に示す。なお、本発明で定義する角度の
表示は回転方向を含むものとし、偏光板側から見た場合
を示し、プラスの角度は時計回り、マイナスの角度は反
時計回りを指す。
【0091】こうして形成された反射型カラー液晶表示
装置に電圧を加えると、図5に示すような色変化および
図6に示す反射率・電圧特性が得られる。駆動する電圧
レベルにより色の発色が変化するので、色の選択は階調
電圧レベルを選択することにより行う。
【0092】電圧を階調駆動する方法としては、フレー
ム階調、振幅階調、パルス幅階調など種々の方法が公知
である。液晶に印加される実効電圧の大きさを変化させ
られる手法であれば、どんな方法でもよい。現在一般に
用いられているのは、フレーム階調であるがこの手法を
用いても良好な表示が得られている。また、疑似階調を
用いてもよい。
【0093】また、複数の行電極を同時に選択する駆動
法(一例を挙げると高速応答性の液晶に対し、複数の行
電極を同時選択し、選択パルスを分散させることにより
緩和を防止して、高コントラストの表示を得る高速表示
のための駆動技術である。マルチラインセレクション法
などと呼ばれる、例えば、米国特許第5262881号
明細書に示された駆動方法)も採用できる。
【0094】これにより高速の表示であっても、コント
ラストを落さずに明るい反射型カラー表示が得られる。
低消費電力化された液晶表示装置、もしくは高速表示用
の液晶材料を用いても色純度を低下させずに動画対応可
能な反射型カラー液晶表示装置を提供できる。
【0095】また、マルチプレックス駆動を用いるため
には、電圧に対する光学的変化を大きくする必要があ
る。本発明において、それを実現するために以下の点に
ついて配慮しなければならない。
【0096】まず、最初に、液晶のねじれ角を大きくす
ることである。これはシェーファー(Scheffer)らによ
って指摘されていたことである。これにより、電圧に対
する液晶分子の変化を大きくすることができ、電圧に対
する光学的変化を大きくすることが可能となった。
【0097】次に、反射層が配置されている側の偏光板
をなくしたことである。電圧に対する液晶層のΔn・d
変化は同じでも光は同じ光路をもう一度通るので、実質
的なΔn・dの変化は2倍変化したものと考えることが
できる。つまり光学的変化が大きくなることとなる。
【0098】従来、反射層は、偏光板の外側に配置しな
ければならなかったが、この構成では反射層側に偏光板
がないのでその必要はない。量産に用いられている偏光
板は、高温高湿環境に置かれると、耐久性が低くなるの
で基板の液晶側に偏光板を配置することは、実用上の信
頼性に問題がある。よって偏光板は基板の外側(反液晶
セル側)に配置されるため、反射層は当然基板の外側に
配置される。
【0099】このとき、反射層が液晶から基板の厚み
分、離れているため、透過(白)背景で非透過(黒)表
示を行う反射型液晶表示装置を見ると、黒表示の影が観
察される。これは、黒表示したいところは明るくなり、
白表示したいところは暗くなるため、視認性が大きく減
少する。
【0100】さらに、液晶から反射層までの距離が短け
れば短いほど、視認性は向上する。基板の液晶側に反射
層が配置されればよい。例えば、基板の液晶側に反射層
を配置し、その上に電極を配置すればよい。
【0101】具体的には、ガラス基板の表面を凹凸にし
Alの薄膜を形成し反射層とし、その上に絶縁膜を形成
し、その上にITOの膜を形成し、所望のパターンにI
TOをパターニングをする。この上にさらに絶縁膜、配
向膜を形成し、その上に液晶層となる。
【0102】また、ITOの電極の代わりに、Al等の
反射特性を持つ材料を電極に用いてもよい。Al以外
に、Ag、Cr、Ni、Au、Wなどの金属が考えられ
る。反射率から考えると銀が最も望ましいが、量産性や
コストとの兼ね合いで材料を選択すればよい。
【0103】本発明の反射型カラー液晶表示装置は、光
が液晶セルを2度通過して発色するため、液晶セルから
反射板までの距離がより短いことが、色純度のより良好
な表示となる。
【0104】液晶セルから反射板までの距離を短くする
方法としては、例えば反射板側の基板の厚みを薄くす
る。通常基板として用いられているガラス基板の厚みは
1.1mmや0.7mmが多い。このガラス基板を0.
4mm厚のガラス基板に変更するとよい。さらに薄い
0.3mmや0.1mm以下のガラス基板を用いるとさ
らによい。0.4mm以下の厚みのガラスで、大きなサ
イズの反射型カラー液晶表示装置を作ると、ガラス基板
は割れやすく、使用上または製造上問題となる。その対
策としては、反射板側の基板の厚みを0.4mm以下と
し、偏光板側の基板の厚みを0.4mm以上とすると割
れにくくなり、使用上または製造上有益である。
【0105】ガラス基板の代わりにポリカーボネートや
アクリル樹脂などのプラスチックを用いると、薄く軽く
割れにくい反射型カラー液晶表示装置ができる。また、
液晶セルと反射板の距離を短くする方法として、反射板
を液晶セルの基板の液晶側に作成すれば、液晶と反射板
の距離は更に短くなるので、色純度は改善される。
【0106】例えば、ガラス基板の表面をフッ酸等でエ
ッチングすることにより凹凸にする。またはガラス表面
に数μm〜数10μmの径を持つ粒子を配置させること
により、表面に凹凸を形成する方法などがある。反射板
の凹凸は、10〜20μmピッチでピークからピークま
での凹凸が1〜2μm程度にするのが、反射輝度が高く
見栄えがよい。
【0107】そして、凹凸の表面に蒸着またはスパッタ
等でAlの薄膜を形成し反射層とする。Al以外に、A
g、Cr、Ni、Au、Wなどを用いてもよい。Alの
上に凹凸を平坦化する平坦化膜または絶縁膜を形成す
る。さらにその上に透明電極を形成し、所望のパターン
にパターニングする。 また、電極に反射板としての機
能を持たしてもよい。
【0108】電極を反射層にした場合、例えばストライ
プ状にパターニングした場合、線間は反射されない状態
となる。線間に入った光は反射に利用されないことにな
る。これでは暗い状態となってしまうので、基板の外側
(反液晶セル側)に反射層をさらに配置してもよい。
【0109】
【作用】本発明は、カラーフィルタを用いずに、マルチ
プレックス駆動が可能で、非選択波形のときに明るい白
表示が可能で、選択波形または選択波形と非選択波形の
中間の電圧を印加したときに、青または緑または赤の発
色が可能とすることである。
【0110】言い換えれば、電圧を印加されないとき、
または電圧が低いときに、ほぼ無彩色表示ができ、かつ
電圧を印加してカラー表示を実現できる反射型カラー液
晶表示装置が得られる。
【0111】なお、このカラー液晶表示装置は偏光板を
1枚しか用いていないため、明るい表示が可能である。
よって、バックライトが無くても非常に明るい反射型カ
ラー液晶表示装置として使用できる。バックライトを設
ける必要がないので、低消費電力化でき、特に携帯用に
適する。また、液晶表示装置の厚みを相対的に薄くでき
る。
【0112】特に、電極を反射層として用いると、影が
発生したり、色の濁り等が発生せず視認性の極めて高い
表示が可能となる。この際、反射層の材料として銀を用
いるとその高い反射能と合わせてより明るいカラー表示
が得られる。
【0113】次に、フレーム階調について詳細に説明す
る。本発明に用いるマルチプレックス駆動において、表
示画素(オン画素)を作るための波形をオン波形、非表
示画素(オフ画素)を作るための波形をオフ波形と呼
ぶ。
【0114】まず、デューティ比やバイアス電圧によっ
て、オン波形、オフ波形の形状やオン波形とオフ波形の
印加実効電圧比が決定される。オン波形、オフ波形の1
フレームでの印加実効電圧をそれぞれVON、VOFF とす
る。例えば、最適バイアス法を用いると、1/200デ
ューティの場合、VON/VOFF =1.07であり、1/
128デューティのとき、VON/VOFF =1.09であ
り、1/64デューティのとき、VON/VOFF =1.1
3であり、1/32デューティのとき、VON/VOFF
1.20であり、1/16デューティのとき、VON/V
OFF =1.29である。
【0115】通常、表示画素はVONの実効電圧が印加さ
れ、非表示画素はVOFF の実効電圧が印加されるだけで
ある。つまり、VONとVOFF の中間の実効電圧を印加で
きない。
【0116】しかし、今、仮に7フレームのうちで、1
回オン波形のフレームを印加し、6回オフ波形のフレー
ムを印加するように設定すると、画素には、1フレーム
に対して(VON+VOFF ×6)/7の平均実効電圧が印
加されることとなる。つまり、VONとVOFF の中間の実
効電圧が印加可能となることを意味する。7フレームの
中で、3回オン波形のフレームを印加し、4回オフ波形
のフレームを印加するように設定すると、画素には、1
フレームに対して(VON×3+VOFF ×4)/7の平均
実効電圧が印加されることとなる。
【0117】このような手法によれば、7フレームを用
いることにより、8階調の実効電圧レベルが可能とな
る。図1を参照し、より詳細に説明する。図1では第1
の液晶層6を挟持する電極(図示を省略している)間に
駆動回路10からフレーム変調の駆動波形を供給する。
【0118】駆動波形において、縦軸が電圧値、横軸が
時間である。V3、V2、V1は基準0Vからの電圧値
を示し、T1、T2、T3は時間幅を示す。マルチプレ
ックス駆動により、1画素に印加される波形は、例えば
1/200デユーティ、1/15バイアスで駆動したと
きに、表示画素に印加されるオン波形は(a)のよう
に、非表示画素に印加されるオフ波形は(b)のように
なる。
【0119】1/200デューティで1/15バイアス
のとき、V3:V2:V1=15:13:1であり、
(T1+T2+T3):T2=200:1である。ここ
で、(T1+T2+T3)を1フレームと呼ぶ。T2は
走査時を表し、T1とT3は非走査時を表す。V1は走
査時の表示画素に印加される電圧の高さを、V2は走査
時の非表示画素に印加される電圧の高さを、V3は非走
査時に印加される電圧の高さを表す。
【0120】(a)の1フレームで印加される実効電圧
はVONで表され、(b)の1フレームで印加される実効
電圧はVOFF で表されるものとする。一般に、液晶に印
加される電圧は交流化される。なぜなら、液晶にDC電
圧が印加されると液晶の分解が起こるためなどである。
【0121】(a)は、1フレームの後に、反転させた
フレームを印加させ交流化する方法を示す。このよう
に、2フレーム毎で交流化すると低周波成分が増大する
ため、解決策としてライン反転駆動方式を採用するのが
一般的である。1フレーム内でも、一定のライン数を駆
動する毎に極性を変えていく方法である。以下、2フレ
ーム毎で交流化することを考えると、8階調を行うのに
14フレームを必要とする。
【0122】(a)に14フレーム全てが走査時の電圧
がV1または−V1の波形を表す。このとき印加される
1フレームの平均実効電圧はVONとなる。(b)に14
フレーム全てが走査時の電圧がV2または−V2の波形
を表す。このとき印加される1フレームの平均実効電圧
はVOFF となる。(c)に14フレーム中の6フレーム
だけがV1で8フレームがV2の波形を表す。
【0123】このとき印加される1フレームの平均実効
電圧は(VON×6+VOFF ×8)/14の値となる。
(d)に14フレーム中の2フレームがV1で12フレ
ームがV2の波形を示す。このとき印加される1フレー
ムの平均実効電圧は(VON×2+VOFF ×12)/14
となる。
【0124】このように、オン波形のフレームとオフ波
形のフレームが混ざって印加される場合を選択すること
により、オン波形のみによる実効電圧とオフ波形のみに
よる実効電圧の間の実効電圧を選択できる。
【0125】
【実施例】まずグループAの例について説明する。
【0126】(グループA) (例A1)図2は本例を模式的に表した断面図である。
図2において、偏光板1、第2の液晶セル4、第1の液
晶セル6、および反射層8とが順に設けられている。第
2の液晶セル4は、液晶層4L、第2の液晶セルの第1
の基板4A、第2の液晶セルの第2の基板4D、第2の
液晶セルの第1の配向制御膜4B、第2の液晶セルの第
2の配向制御膜4Cを有する。
【0127】第1の液晶セル6は、液晶層6L、第1の
液晶セルの第1の基板6A、第1の液晶セルの第2の基
板6D、第1の液晶セルの第1の電極6E(第1の基板
6A側)、第1の液晶セルの第1の配向制御膜6B、第
1の液晶セルの第2の配向制御膜6C、第1の液晶セル
の第2の電極6F(第2の基板6D側)、絶縁層6E、
6Hなどを有する。また、図示を省略した駆動回路から
第1の液晶セルの上下の電極(第1の電極6E、第2の
電極6F)に駆動電圧が印加される。
【0128】また、液晶セル6においては、液晶層6L
の周辺シール、電極と配向制御膜との間に配置される絶
縁膜、遮光膜、引き出し電極端子、下地膜、保護膜、そ
の他の通常の液晶セルに用いられる構成要素が備えられ
ている。なお、液晶セルの詳細な構造の説明は省略して
いる。次に、液晶セル6の形成について説明する。
【0129】まず、透明電極(ITO)の付いたガラス
基板を、ITOをストライプ状にパターニングし、一方
の電極である第1の電極6Bとし、その上に、TiO2
とSiO2 の薄膜を作製し、絶縁膜を形成し、ポリイミ
ドの薄膜を形成し、布によりラビングすることにより、
第1の配向膜制御6Bを形成した。この基板および同様
に形成したもう1枚の基板とをストライプ状の電極が交
差するように2枚重ね合わせ、その中に液晶材料を入
れ、端辺をシール材で固定することにより、第1の液晶
セルを形成した。
【0130】同様に、ガラス基板にポリイミドの薄膜を
形成し、布によりラビングすることにより、配向制御膜
4Bを形成した。この基板を重ね合わせ、その中に液晶
材料を入れ、端辺をシール材で固定することにより、第
2の液晶セル4を形成した。図2において偏光板側を上
側、反射層側を下側と定義する。
【0131】図4において、第1の液晶セルの上側の液
晶分子の配向方向を14、第1の液晶セルの下側の液晶
分子の配向方向を15、第2の液晶セルの上側の液晶分
子の配向方向を16、第2の液晶セルの下側の液晶分子
の配向方向を17、偏光板の吸収軸を18とする。ま
た、図4において、液晶分子の配向方向を示す矢印の方
向(DLC)は、基板面(配向制御膜)に対して液晶分子
が傾いている矢印方向を示すものとする。
【0132】また、第1の液晶セルの上側の液晶分子の
配向方向14から第1の液晶セルの下側の液晶分子の配
向方向15までの液晶ねじれ角を反時計回りにθ1 、第
2の液晶セルの上側の液晶分子の配向方向16から第2
の液晶セルの下側の液晶分子の配向方向17までの液晶
ねじれ角を時計回りにθ2 とする。
【0133】また偏光板の吸収軸18から第2の液晶セ
ルの上側の液晶分子の配向方向16までの時計回りの角
度をθ4 とし、第2の液晶セルの下側の液晶分子の配向
方向17と第1の液晶セルの上側の液晶分子の配向方向
14までの時計回りの角度をθ3 とする。
【0134】また、本例では、第1の液晶セルを左螺
旋、第2の液晶セルを右螺旋としたが、螺旋がそれぞれ
逆であっても第1の液晶セルや第2の液晶セルの液晶分
子の配向方向、偏光板の吸収軸方向との関係θ1 、θ
2 、θ3 、θ4 の回転方向を逆にすることにより、上記
の例と同様に容易にカラー表示が得られる。基本的にθ
とθ との間には互換性がある。
【0135】そして、第1の液晶セルの屈折率異方性Δ
1 と液晶層の厚みd1 を調整し液晶層のΔn1 ・d1
をほぼ0.95μmとした。第2の液晶セルの屈折率異
方性Δn2 と液晶層の厚みd2 を調整し液晶層のΔn2
・d2 もほぼ0.95μmとした。そして、θ1 =−1
80°、θ2 =180°、θ3 =110°、θ4 =45
゜と設定した。
【0136】図5の発色状態を示す色度図(CIE 1
931色度図の部分拡大図)に示すように印加される実
効電圧の増大にともない、明るい白から、赤、青、緑の
表示が得られた。パルス状階調電圧を印加することで発
色が得られた。充分に視認できる良好な色純度を有する
カラー液晶表示が達成できた。
【0137】この液晶表示素子を、1/32デューティ
で8階調駆動することにより、0/7レベルで白表示、
3/7レベルで赤表示、5/7レベルで青表示、7/7
レベルで緑表示が得られた。もちろん、スタティック駆
動も可能である。なお、この色度は開口率約80%のド
ットマトリックス型表示素子の画素のない線間の部分の
ノイズを含んだものであって、実際に視認される色にほ
ぼ近い。
【0138】表示画面の大きさとしては64×64ドッ
トの表示を行った。本例の反射型カラー液晶表示装置を
用いてグラフの表示を行った。背景色が白であって、棒
グラフを赤、青、緑の3色表示とした。そのため視認性
がきわめて向上した。
【0139】また、日程管理を表す場合に、重要な会議
を赤表示として注意を促すことができた。また、カレン
ダーの表示を行う際には、土曜日と日曜日を赤表示と
し、平日を青表示とし、今日の曜日を緑表示とした。こ
の場合も背景色は白とした。
【0140】また、文章の表示を行った。背景色は同様
に白として、文字を青表示とし、文中の或るブロックに
ついて赤表示としてマーキングとした。表題は緑色表示
とし、アンダーラインを緑または赤で表示した。
【0141】また、グラフィック表示は、白と赤と青と
緑とを用い、中間電圧を多用することにより、白っぽい
赤、紫、青緑を用いて、人間の顔を表現したり、景色を
カラー表示することができた。
【0142】このように本例において、単純な白黒表示
に比較すると明るく、また表示において視認性が改善さ
れ、さらに、作業性のよい環境を提供できた。
【0143】(例A2)例A1の第2の液晶セルの代わ
りにほぼ同じ構成のねじれ位相差板を用いた。図3にそ
の構成を示す。偏光板1、ねじれ位相差板5、第1の液
晶セル(液晶層6L)、反射層8とを設けた。この例A
2の実験結果は、例A1とほぼ同じ効果が得られた。
【0144】例A1がガラス基板を用いて第2の液晶セ
ルを形成したのに対し、本例の位相差板はフイルムのみ
で作製されているので軽く、使用上携帯用途に適する。
【0145】(例A3)例A1の第1の液晶セルの下側
に張り付けた反射層の代わりに、下側の電極を反射層と
兼用とした。具体的には、基板として用いられるガラス
基板を、片側のみ露出させHF(フッ酸)につけて、ガ
ラス表面を凹凸にし、その上にAlの蒸着を行う。その
後、パターニングを行い、ストライプ状の電極を作製す
る。
【0146】さらに、その上にSiO2 とTiO2 の絶
縁膜を作製し、その上にポリイミドの配向制御膜を作製
した。この基板と、ITOの透明電極がストライプ状に
パターニングされたものを、スペーサを介して重ね合わ
せ、周辺にシール材により固定し、液晶を注入し、第1
の液晶セルを形成した。
【0147】電圧に対する発色等は、ほぼ例A1と同等
の効果が得られた。さらに、電極と反射層を兼用にする
ことにより、影の発生がほとんどないので見やすく、色
純度のよい表示が可能となった。この例A3において、
Alの代わりにAgを用いて蒸着しても、同様の効果が
得られた。
【0148】(例A4)例A3と同じ構成において、第
1の液晶セルの下側にさらに反射層を貼って構成した。
このようにして、電極と反射層とを兼用にすると、電極
のパターニングにより除去された電極部からは反射がな
くなり暗くなるが、本例の構成とすれば、パターニング
によって反射が無くなった部分からも基板の下側の反射
層から反射が起きることにより明るい反射型の表示が得
られた。
【0149】(例A5)例A3の反射層兼用電極を次の
ように作製した。基板として用いられるガラス基板上
に、半径が数μmの球状のガラスを付着させ、ガラス表
面を凸凹にし、その上にAlの蒸着を行う。
【0150】その後、パターニングを行い、ストライプ
状の電極を作製する。さらに、その上にSiO2 とTi
2 の絶縁膜を作製し、その上にポリイミドの配向制御
膜を作製した。この基板と、ITOの透明絶縁膜がスト
ライプ状にパターニングされたものを、スペーサを介し
て重ね合わせ、周辺にシール材により固定し、液晶を注
入し、第1の液晶セルを作製した。これにより、前述し
た各例と同様に、影の発生がほとんど無く、色純度の良
好な表示が可能となった。
【0151】また、半径が数μmの球状のガラスを付着
させただけであると、表面の凹凸が大きいので、レベリ
ング材により表面の凸凹を小さくすることにより、ギャ
ップコントロールが簡単になり、色純度の良い表示を得
ることが可能となった。
【0152】(例A6)例A3の反射層兼用電極を次の
ように形成した。基板として用いられるガラス基板上に
は、鏡面状のAlの電極を作製し、パターニングを行
い、ストライプ状の電極を作製する。さらに、その上に
SiO2 とTiO2 の絶縁膜を作製し、その上にポリイ
ミドの配向膜を作製した。
【0153】この基板と、ITOの透明絶縁膜がストラ
イプ状にパターニングされたものを、スペーサを介して
重ね合わせ、周辺にシール材により固定し、液晶を注入
し、第1の液晶セルを作製した。このように反射層が鏡
面として作用するときは、特定の角度で入射した光しか
利用されない。
【0154】特定の方向から見た場合には良好な表示が
得られるが、若干角度が変化すると急激に表示が悪くな
る。そのため、観察者側に拡散板をおいたり、プリズム
アレイをおいたり、レンチキュラーレンズをおいたりす
ることにより、視角の広い表示が得られた。
【0155】(例A7)第1の液晶セルの屈折率異方性
Δn1 と液晶層の厚みd1 を調整し、液晶層のΔn1
1 をほぼ0.85μmとした。同様に、第2の液晶セ
ルの屈折率異方性Δn2 と液晶層の厚みd2 を調整し、
液晶層のΔn2 ・d2 をほぼ0.85μmとした。
【0156】θ1 =−240°、θ2 =240°、θ3
=110°、θ4 =45°と設定した。1/200デュ
ーティ、8階調のマルチプレックス駆動と同等の駆動波
形で表示を行った。0/7で白表示、3/7で赤表示、
5/7で青表示、7/7で緑表示を行うことができた。
【0157】しかし、色の純度は例A1のものに比較し
て相対的に淡く、充分鮮明なカラー表示は得られなかっ
た。しかし、背景色に淡い地色が好まれるような表示に
充分用いることができた。例えば、うすいピンク色の表
示を提供できた。また、本例の液晶セルは従来の白黒S
TN液晶表示素子の製造工程を用いて素子形成を行いう
るので好ましい。
【0158】さらに本発明を用いた別の例について説明
する。PDA(パーソナルデジタルアシスタント)に、
上記の例A1〜A7の反射型カラ−液晶表示装置を用い
た。従来、カラー表示をする表示装置は、カラーフィル
タを用いたTFT−LCDやSTN−LCDしかなかっ
た。しかし、カラーフィルタを用いた液晶表示装置は透
過率が低いため、反射型としては使えず、バックライト
を必要とする。バックライトは消費電力が大きく、携帯
用の端末としては、長時間使用ができない。バックライ
トを用いた液晶表示装置は、約2Wの消費電力である。
【0159】PDAの表示部として、この反射型カラー
液晶表示装置を用いると、消費電力は約0.5Wであっ
た。そのため、カラー表示をしながら、長時間使用が可
能となった。また、従来の偏向板を2枚用いたタイプよ
りも、偏向板を1枚しか使用していないため、明るい表
示が可能となった。
【0160】(グループB)次に本発明に関するグルー
プBの例を説明する。角度θ1 とθ2 はおよそ240°
に設定される。その概要を表1に示す。基本的な構成と
その製造方法は上述した例A1〜A7と同様である。
【0161】θ3 とθ4 がある関係を満たすと、明るく
色純度の良い発色を得ることができる。その関係を図7
に示す。斜線で囲まれる範囲が良い発色が得られるとこ
ろである。
【0162】図9には、6つの斜線部が示されている。
これらは、横軸(θ4 )、縦軸(θ3 )の座標位置が、
ほぼ(10°,110°)を中心としてほぼ5〜10°
に相当する長さの直径を有する円と、ほぼ(60°,1
10°)を中心としてほぼ10°に相当する長さの直径
を有する円と、座標位置がほぼ(25°,95°)およ
び(115°,95°)を中心としてほぼ25〜30°
に相当する長さの直径を有する円と、座標位置がほぼ
(50°,115°)および(140°,115°)を
中心としてほぼ30°に相当する長さの長径とほぼ15
〜20°に相当する長さの短径を有する縦長の楕円の領
域である。
【0163】また、液晶セルのΔn1 ・d1 とねじれ位
相差板のΔn2 ・d2 がある関係を満たすと、明るく色
純度の良い発色を得ることができる。その関係を図10
に示す。斜線で囲まれる範囲が良い発色を得られるとこ
ろである。
【0164】図10には、5つの斜線部が示されてい
る。これらは、横軸(Δn2 ・d2 )、縦軸(Δn1
1 )の座標位置が(0.6,1.1)、(0.9,
1.05)を中心としてほぼ0.05μmに相当する長
さの直径を有する円と、座標位置がほぼ(0.75,
1.35)を中心として約0.3μmに相当する長径と
約0.2μmに相当する短径を有する縦長の楕円と、座
標位置がほぼ(0.85〜0.9,0.85〜0.9)
を中心とし長径が45°右上りで約0.15μm、短径
が約0.1μmの楕円、および座標位置がほぼ(1.
3,1.25)を中心とし長径が45°右上りで約0.
2〜0.25μm、短径が約0.1μmの楕円の領域で
ある。
【0165】図11〜図17に例B1〜B7、図42〜
図44に例B8〜B10の発色ループを示す色度座標と
印加電圧と反射率との関係を示すグラフをそれぞれ示
す。表4、表5(例B8)、表6、表7(例B9)、表
8、表9(例B10)にコンピュータシミュレーション
による印加電圧(V)と透過率(%)、および色データ
(X−Y座標値)を示す。
【0166】図18は従来例の発色を示す。図19は比
較例B0の場合を示す。グループAの中で、例B8、B
9、B10は色の純度が特によく、かつ明るい表示が可
能となり、表示素子として視認性にすぐれており、種々
の応用に供しうる。
【0167】(グループC)次に本発明に関するグルー
プCの例を説明する。角度θ1 とθ2 はおよそ180°
に設定される。その概要を表2に示す。基本的な構成と
その製造方法は上述した例A1〜A7と同様である。
【0168】θ3 とθ4 がある関係を満たすと、明るく
色純度のよい発色が得られる。その関係を図4に示す。
斜線で囲まれる範囲がよい発色が得られるところであ
る。格子で囲まれる範囲(斜線が重なった範囲)が、さ
らによい発色が得られるところである。
【0169】図20には、4つの斜線部が示されてい
る。これらは、横軸(θ4 )、縦軸(θ3 )の座標系に
おいて、中心座標がほぼ(20°,90°)および(1
10°,90°)で直径が約10°に相当する2つのほ
ぼ円形の範囲と、縦軸が約80〜125°で、横軸が約
35〜70°、および約125〜160°の2つの矩形
領域におさまる形状の範囲である。特に発色のよい領域
は、縦軸が約95〜110°で、横軸が約45〜65
°、および約135〜155°の2つの矩形領域内にお
さまる範囲である。
【0170】また、液晶セルのΔn1 ・d1 とねじれ位
相差板のΔn2 ・d2 がある関係を満たすと、明るく色
純度のよい発色が得られる。その関係を図21に示す。
斜線で囲まれる範囲がよい発色を得られるところであ
る。
【0171】図21には、2つの斜線部が示されてい
る。これらは、横軸(Δn2 ・d2 ),縦軸(Δn1
1 )の座標系において、中心座標がほぼ(0.85,
1.0)で、直径約0.1μmのほぼ円形の小領域と、
縦軸が約0.9〜1.45で、横軸が約0.9〜1.3
5の矩形内におさまる斜め右上りの楕円体またはそれに
近い形状の範囲である。
【0172】図22〜図27に例C1〜C6の発色ルー
プを示す色度座標と印加電圧と反射率との関係を示すグ
ラフをそれぞれ示す。
【0173】(グループD)次に本発明に関するグルー
プDの例を説明する。角度θ1 とθ2 はおよそ240°
に設定される。その概要を表3に示す。基本的な構成と
その製造方法は上述した例A1〜A7と同様である。
【0174】θ1 が240°ツイストで、Δn2 ・d2
が0.845μmのとき、ねじれ位相差板のねじれ角θ
2 と液晶セルのΔn1 ・d1 が、ある関係を満たすと、
明るく色純度のよい発色が得られる。その関係を図28
に示す。斜線で囲まれる範囲がよい発色が得られるとこ
ろである。
【0175】図28には、3つの斜線部が示されてい
る。これらは、横軸(θ2 )、縦軸(Δn1 ・d1 )の
座標位置が、ほぼ(100°,1.1μm)を中心とす
る長辺約0.45、短辺40°の長さに相当する縦長の
矩形内におさまる略とっくり形状の範囲と、中心座標が
ほぼ(190°,1.35μm)で長径約80°、短径
約0.3μmの長さに相当する横長の矩形内におさまる
略楕円形状の範囲と、中心座標がほぼ(240°,0.
9μm)で長辺約30°、短辺約0.2μmの長さに相
当する横長の矩形内におさまる略楕円形状の範囲であ
る。
【0176】θ1 が240°ツイストで、Δn2 ・d2
が0.845μmのとき、θ3 とθ4 が、ある関係を満
たすと、明るく色純度のよい発色が得られる。その関係
を図29に示す。斜線で囲まれる範囲がよい発色が得ら
れるところである。
【0177】図29には、7つの斜線部が示されてい
る。これらは、横軸(θ4 )、縦軸(θ3 )の座標系
で、中心座標がほぼ(10°,105°)で、長辺約2
0°、短辺約10°に相当する縦長の矩形内におさまる
略楕円形状の範囲と、中心座標がほぼ(40°,105
°)で、縦約30°、横約30°の矩形内におさまる斜
め右上がりの長体形状の範囲と、中心座標がほぼ(85
°,105°)で、縦約20〜25°、横約25〜30
°の矩形内におさまる左上がりの変形楕円形状の範囲
と、中心座標がほぼ(130°,105°)で、縦約3
0°、横約30°の矩形内におさまる斜め右上がりの長
体形状の範囲と、中心座標がほぼ(170°,105〜
110°)で、縦約20°、横約15°の矩形内におさ
まる略縦長の楕円形状の範囲と、中心座標がほぼ(55
°,50°)で、縦約15°、横約20°の矩形内にお
さまる横長の略楕円形状の範囲と、中心座標がほぼ(1
50°,50°)で、縦約15°、横約15°の矩形内
におさまる略円形の範囲である。
【0178】θ1 が240°ツイストで、Δn2 ・d2
が1.04μmのとき、ねじれ位相差板のねじれ角θ2
と液晶セルのΔn1 ・d1 が、ある関係を満たすと、明
るく色純度のよい発色が得られる。その関係を図30に
示す。斜線で囲まれる範囲がよい発色が得られるところ
である。
【0179】図30には、1つの斜線部が示されてい
る。これは、横軸(θ2 )、縦軸(Δn1 ・d1 )の座
標系で、中心座標がほぼ(170〜175°,1.05
μm)で、縦約0.25μm、横約25°の矩形内にお
さまる縦長の変形楕円形状の範囲である。
【0180】θ1 が240°ツイストで、Δn2 ・d2
が1.04μmのとき、θ3 とθ4が、ある関係を満た
すと、明るく色純度のよい発色が得られる。その関係を
図7に示す。斜線で囲まれる範囲がよい発色が得られる
ところである。
【0181】図31には、8つの斜線部が示されてい
る。これらは、横軸(θ4 )、縦軸(θ3 )の座標系
で、中心座標がほぼ(10°,110°)で、縦約10
°、横約10°の矩形内におさまる略円形の範囲と、中
心座標がほぼ(30°,100〜105°)で、縦約1
5°、横約15°の矩形内におさまる略右上がりの楕円
形状の範囲と、中心座標がほぼ(40°,90°)で、
縦約20°、横約20°の矩形内におさまる円形に近い
右上がりの略楕円形状の範囲と、中心座標がほぼ(70
°,80°)で、縦約20°、横約20°の矩形内にお
さまる円形に近い右上がりの略楕円形状の範囲である。
【0182】さらに、中心座標がほぼ(100°,11
0°)で、縦約15°、横約15〜20°の矩形内にお
さまるほぼ円形の範囲と、中心座標がほぼ(120°,
100°)で、縦約10°、横約10°の矩形内におさ
まる略円形の範囲と、中心座標がほぼ(125〜130
°,90°)で、縦約15°、横約10°の矩形内にお
さまる略縦長の楕円形状の範囲と、中心座標がほぼ(1
55°,80°)で、縦約15°、横約20°の矩形内
におさまる横長の変形楕円形状の範囲である。
【0183】液晶セルのねじれ角θ1 は、160°〜3
00°までよいが、特に230〜250°とされること
がよい発色を得るには好ましい。特に、240°近傍が
好ましい。
【0184】ねじれ位相差板のねじれ角θ2 は、液晶セ
ルのねじれ角θ1 より小さいことがよい。θ2 は各条件
によって最適値が異なる。例えば、θ1 が240°ツイ
ストで、Δn2 ・d2 が0.845μmのとき、θ2
80〜120°であることがよい。またθ1 が240°
ツイストで、Δn2 ・d2 が1.04μmのとき、θ2
は160〜190°であることがよい。
【0185】図32〜図41に例D1〜D10の発色ル
ープを示す色度座標と印加電圧と反射率との関係を示す
グラフをそれぞれ示す。
【0186】以上説明したグループB〜Dの各例におい
ては、マトリックスによって構成される画素のサイズは
400×400μmとした。また、反射層側の透明基板
の厚みを0.4mmとした。次に、反射を利用してカラ
ー表示を得る本発明における画素サイズと透明基板の厚
みについて説明する。
【0187】図45に反射型カラー液晶表示装置の断面
図と光路とを示す。図中のΦは実質的に良好な発色が視
認できる開き角の範囲を示す。このΦは実用的な範囲で
広い方が好ましい。本発明では少なくとも20°の角度
範囲が得られるようにする。また、図46に透明基板
(光の進行方向の後方に配置されたガラス基板などが用
いられる)の厚みTと画素の線幅と開き角Φとの関係を
示す。
【0188】この開き角Φの範囲内で良好な色表示を見
ることができる。この開き角よりも大きな範囲では色純
度が低下する傾向を示す。近似的に、(反射層側の透明
基板の厚みT)≦1.4・(画素サイズ)の関係を満足
すると良好な発色が得られる。より好ましくは、T≦
1.2・(画素サイズ)とする。さらに、基板の厚みが
薄い、T≦1.0・(画素サイズ)の条件下では高い色
純度の表示が得られる。
【0189】
【表1】
【0190】
【表2】
【0191】
【表3】
【0192】
【表4】
【0193】
【表5】
【0194】
【表6】
【0195】
【表7】
【0196】
【表8】
【0197】
【表9】
【0198】
【発明の効果】本発明により、カラーフィルタを用いず
に、一画素で、電圧が印加されないとき、または電圧が
低いときにほぼ無彩色表示ができ、かつ電圧を印加する
ことにより赤または青または緑のカラー表示ができる反
射型カラー液晶表示装置を実現できた。また、カラーフ
ィルタを液晶セル内部に形成する必要がないために、液
晶セルのセルギャップ制御が容易になった。また、歩留
が向上し、生産性を向上することができた。
【0199】そして、低消費電力で明るく携帯に適した
反射型カラー表示装置が可能となった。偏光板が1枚で
あるので光の損失が少なく表示に寄与する光量が大きく
増大した。
【0200】また、Ag反射膜を用いた場合、反射率が
Alよりも約20%よいのでさらに光の利用効率が改善
された。AgとAlでは反射の際の波長依存性が異な
り、一般に銀の反射は青色の波長域の反射率が低く、反
射光は黄色っぽくなる。色度図上で液晶セルの表示が全
体的に青色側に寄った使用にすることで総合の表示特性
が改善され、明るく色純度のよい表示が得られた。
【0201】本発明の液晶表示素子はパーソナルコンピ
ュータ、ワードプロセッサ、魚群探知機、車載用のイン
スツルメンツパネル、公衆電話の表示、公衆表示装置、
行き先案内表示、情報端末機、産業用の情報表示機器
(例えば、コピー機の操作パネルにおける動作状態表示
(赤をコピー中、枚数を緑表示、線を青表示、背景を白
表示とする)または、動力機器の運転表示(背景色を
白、運転状態を緑、危険表示を赤とする)など、各種の
民生用のドットマトリックス表示装置(オーディオ機
器、時計、ゲーム機器、アミューズメント、通信機器、
カーナビゲーション、カメラ、TV電話、電卓の表示)
などの表示機能を担う機能要素として使用できる。
【0202】特に、本発明の反射型カラー液晶表示装置
は低消費電力で使用できることから、なかでも携帯用の
電子機器、例えば、携帯電話、電子手帳、電子ブック、
電子辞書、PDA(携帯情報端末)、ページャー(ポケ
ットベル)、携帯用パーソナルコンピュータなどに用い
た場合に、その高い視認性、表現力と合わせて高い機能
性を発揮する。さらに、本発明はその効果を損しない範
囲で種々の応用ができる。例えば、視認性に優れるた
め、タッチパネルや視線制御による液晶装置などにも好
ましく採用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の基本構成を示す模式図。
【図2】例A1を模式的に表した断面図。
【図3】例A2を模式的に表した断面図。
【図4】例A1における偏光板の吸収軸、第1の液晶セ
ル及び第2の液晶セルの配向方向との角度関係を示した
平面図。
【図5】例A1の電圧に対する色変化を示す色度図。
【図6】例A1の電圧に対する反射率を示すグラフ。
【図7】グループB、CおよびDの例における断面を示
す模式図。
【図8】グループB、CおよびDの各例における角度関
係を示す模式図。
【図9】発色のよいθ3 とθ4 の領域を示す模式図。
【図10】発色のよいΔn1 ・d1 とΔn2 ・d2 の領
域を示す模式図。
【図11】分図11aは例B1の電圧に対する色変化を
示す色度図、分図11bは例B1の電圧に対する色変化
を示すグラフ。
【図12】分図12aは例B2の電圧に対する色変化を
示す色度図、分図12bは例B2の電圧に対する色変化
を示すグラフ。
【図13】分図13aは例B3の電圧に対する色変化を
示す色度図、分図13bは例B3の電圧に対する色変化
を示すグラフ。
【図14】分図14aは例B4の電圧に対する色変化を
示す色度図、分図14bは例B4の電圧に対する色変化
を示すグラフ。
【図15】分図15aは例B5の電圧に対する色変化を
示す色度図、分図15bは例B5の電圧に対する色変化
を示すグラフ。
【図16】分図16aは例B6の電圧に対する色変化を
示す色度図、分図16bは例B6の電圧に対する色変化
を示すグラフ。
【図17】分図17aは例B7の電圧に対する色変化を
示す色度図、分図17bは例B7の電圧に対する色変化
を示すグラフ。
【図18】従来例の発色ループを示す色度図。
【図19】分図19aは比較例B0の電圧に対する色変
化を示す色度図、分図19bは比較例B0の電圧に対す
る色変化を示すグラフ。
【図20】グループCにおける発色のよいθ3 とθ4
領域を示す模式図。
【図21】グループCにおける発色のよいΔn1 ・d1
とΔn2 ・d2 の領域を示す模式図。
【図22】分図22aは例C1の電圧に対する色変化を
示す色度図、分図22bは例C1の電圧に対する色変化
を示すグラフ。
【図23】分図23aは例C2の電圧に対する色変化を
示す色度図、分図23bは例C2の電圧に対する色変化
を示すグラフ。
【図24】分図24aは例C3の電圧に対する色変化を
示す色度図、分図24bは例C3の電圧に対する色変化
を示すグラフ。
【図25】分図25aは例C4の電圧に対する色変化を
示す色度図、分図25bは例C4の電圧に対する色変化
を示すグラフ。
【図26】分図26aは例C5の電圧に対する色変化を
示す色度図、分図26bは例C5の電圧に対する色変化
を示すグラフ。
【図27】分図27aは例C6の電圧に対する色変化を
示す色度図、分図27bは例C6の電圧に対する色変化
を示すグラフ。
【図28】グループD(Δn2 ・d2 =0.845u
m)における発色のよいΔn1 ・d1 とθ2 の領域を示
す模式図。
【図29】グループD(Δn2 ・d2 =0.845u
m)における発色のよいθ3 とθ4 の領域を示す模式
図。
【図30】グループD(Δn2 ・d2 =1.04um)
における発色のよいΔn1 ・d1 とθ2 の領域を示す模
式図。
【図31】グループD(Δn2 ・d2 =1.04um)
における発色のよいθ3とθ4 の領域を示す模式図。
【図32】分図32aは例D1の電圧に対する色変化を
示す色度図、分図32bは例D1の電圧に対する色変化
を示すグラフ。
【図33】分図33aは例D2の電圧に対する色変化を
示す色度図、分図33bは例D2の電圧に対する色変化
を示すグラフ。
【図34】分図34aは例D3の電圧に対する色変化を
示す色度図、分図34bは例D3の電圧に対する色変化
を示すグラフ。
【図35】分図35aは例D4の電圧に対する色変化を
示す色度図、分図35bは例D4の電圧に対する色変化
を示すグラフ。
【図36】分図36aは例D5の電圧に対する色変化を
示す色度図、分図36bは例D5の電圧に対する色変化
を示すグラフ。
【図37】分図37aは例D6の電圧に対する色変化を
示す色度図、分図37bは例D6の電圧に対する色変化
を示すグラフ。
【図38】分図38aは例D7の電圧に対する色変化を
示す色度図、分図38bは例D7の電圧に対する色変化
を示すグラフ。
【図39】分図39aは例D8の電圧に対する色変化を
示す色度図、分図39bは例D8の電圧に対する色変化
を示すグラフ。
【図40】分図40aは例D9の電圧に対する色変化を
示す色度図、分図40bは例D9の電圧に対する色変化
を示すグラフ。
【図41】分図41aは例D10の電圧に対する色変化
を示す色度図、分図41bは例D10の電圧に対する色
変化を示すグラフ。
【図42】分図42aは例B8の電圧に対する色変化を
示す色度図、分図42bは例B8の電圧に対する色変化
を示すグラフ。
【図43】分図43aは例B9の電圧に対する色変化を
示す色度図、分図43bは例B9の電圧に対する色変化
を示すグラフ。
【図44】分図44aは例B10の電圧に対する色変化
を示す色度図、分図44bは例B10の電圧に対する色
変化を示すグラフ。
【図45】液晶セルの断面と光路を示す模式図。
【図46】開き角Φと基板の厚みTとの関係を示すグラ
フ。
【符号の説明】
1:偏光板 3:位相差板 6:液晶層 8:反射層 10:駆動回路 14:第1の液晶セルの上側の液晶分子配向方向(第1
の配向方向) 15:第1の液晶セルの下側の液晶分子配向方向(第2
の配向方向) 16:位相差板(第2の液晶セル)の第1の光学異方軸 17:位相差板(第2の液晶セル)の第2の光学異方軸 18:偏光板の吸収軸
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平7−248025 (32)優先日 平7(1995)9月26日 (33)優先権主張国 日本(JP) (72)発明者 鈴木 俊彦 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社中央研究所内

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】吸収軸を有する1枚の偏光板と、位相差板
    と、第1の液晶層と、反射層と、第1の液晶層に印加さ
    れる駆動電圧を供給する駆動回路とが設けられ、偏光板
    と反射層との間に第1の液晶層および位相差板が配置さ
    れ、 第1の液晶層は旋光性物質を含有した正の誘電異方性の
    ネマチック液晶を有し、第1の液晶層の第1の面側の第
    1の配向方向から第2の面側の第2の配向方向に対して
    ねじれ角θ1 が設けられ、 位相差板は偏光板側に位置する第1の面における光学異
    方軸のうちの第1の遅相軸から反対側の第2の面におけ
    る光学異方軸のうちの第2の遅相軸の方向におけるねじ
    れ角θ2 を有し、 第1の液晶層の屈折率異方性Δn1 と第1の液晶層の厚
    みd1 との積Δn1 ・d1 が0.30〜2.00μmと
    され、位相差板の屈折率異方性Δn2 と位相差板の厚み
    2 との積Δn2 ・d2 が0.30〜2.00μmとさ
    れ、 第1の液晶層の第1の配向方向から位相差板の第2の遅
    相軸に対して角度θ3が設けられ、位相差板の第1の遅
    相軸から偏光板の吸収軸とがなす角度θ4 が設けられ、 角度θ1 、θ2 、θ3 、およびθ4 は時計回り方向
    (+)または反時計回り方向(−)で、{角度θ1 は−
    160〜−300°、角度θ2 は+160〜+300
    °、角度θ3 は(+90°+[−10°〜+40
    °])、角度θ4 は(+45°+[−30°〜+25
    °])もしくは(+135°+[−30°〜+25
    °])}または、{角度θ1 は+160〜+300°、
    角度θ2 は−160〜−300°、角度θ3 は(−90
    °+[+10°〜−40°])、角度θ4 は(−45°
    +[+30°〜−25°])もしくは(−135°+
    [+30°〜−25°])}とされ、 3値以上の電圧値が選択されて第1の液晶層に駆動電圧
    が印加され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】|角度θ1 |は230〜250°、|角度
    θ2 |は230〜250°、0.8≦Δn1 ・d1
    1.5、およびΔn1 ・d1 −0.15≦Δn2 ・d2
    ≦Δn1 ・d1 +0.15とされたことを特徴とする請
    求項1の反射型カラー液晶表示装置。
  3. 【請求項3】{角度θ1 は−230〜−250°、角度
    θ2 は+230〜+250°、角度θ3 は(+90°+
    [−10°〜+10°])、角度θ4 は(+45°+
    [−20°〜−10°])もしくは(+135°+[−
    20°〜−10°])}または、{角度θ1 は+230
    〜+250°、角度θ2 は−230〜−250°、角度
    θ3 は(−90°+[+10°〜−10°])、角度θ
    4 は(−45°+[+20°〜+10°])もしくは
    (−135°+[+20°〜+10°])}とされ、
    1.25≦Δn1 ・d1 ≦1.35、および1.25≦
    Δn2 ・d2 ≦1.35とされてなることを特徴とする
    請求項1の反射型カラー液晶表示装置。
  4. 【請求項4】{角度θ1 は−230〜−250°、角度
    θ2 は+230〜+250°、角度θ3 は(+90°+
    [+10°〜+30°])、角度θ4 は(+45°+
    [+5°〜+25°])もしくは(+135°+[+5
    °〜+25°])}または、{角度θ1 は+230〜+
    250°、角度θ2 は−230〜−250°、角度θ3
    は(−90°+[−10°〜−30°])、角度θ4
    (−45°+[−5°〜−25°])もしくは(−13
    5°+[−5°〜−25°])}とされ、0.80≦Δ
    1 ・d1 ≦0.90、および0.80≦Δn2 ・d2
    ≦0.90とされてなることを特徴とする請求項1の反
    射型カラー液晶表示装置。
  5. 【請求項5】{角度θ1 は−230〜−250°、角度
    θ2 は+230〜+250°、角度θ3 は(+90°+
    [−10°〜+10°])、角度θ4 は(+45°+
    [−30°〜−10°])もしくは(+135°+[−
    30°〜−10°])}または、{角度θ1 は+230
    〜+250°、角度θ2 は−230〜−250°、角度
    θ3 は(−90°+[+10°〜−10°])、角度θ
    4 は(−45°+[+30°〜+10°])もしくは
    (−135°+[+30°〜+10°])}とされ、
    1.20≦Δn1 ・d1 ≦1.30、および1.30≦
    Δn2 ・d2 ≦1.40とされてなることを特徴とする
    請求項1の反射型カラー液晶表示装置。
  6. 【請求項6】{角度θ1 は−230〜−250°、角度
    θ2 は+230〜+250°、角度θ3 は(+90°+
    [−10°〜+40°])、角度θ4 は(+45°+
    [−30°〜+25°])もしくは(+135°+[−
    30°〜+25°])}または、{角度θ1 は+230
    〜+250°、角度θ2 は−230〜−250°、角度
    θ3 は(−90°+[+10°〜−40°])、角度θ
    4 は(−45°+[+30°〜−25°])もしくは
    (−135°+[+30°〜−25°])}とされ、
    1.20≦Δn1 ・d1 ≦1.50、および0.70≦
    Δn2 ・d2 ≦0.90とされてなることを特徴とする
    請求項1の反射型カラー液晶表示装置。
  7. 【請求項7】{角度θ1 は−170〜−190°、角度
    θ2 は+170〜+190°、角度θ3 は(+90°+
    [−10°〜+40°])、角度θ4 は(+45°+
    [−30°〜+25°])もしくは(+135°+[−
    30°〜+25°])}または、{角度θ1 は+170
    〜+190°、角度θ2 は−170〜−190°、角度
    θ3 は(−90°+[+10°〜−40°])、角度θ
    4 は(−45°+[+30°〜−25°])もしくは
    (−135°+[+30°〜−25°])}とされ、
    0.30≦Δn1 ・d1 ≦2.00、および0.30≦
    Δn2 ・d2 ≦2.00とされてなることを特徴とする
    請求項1の反射型カラー液晶表示装置。
  8. 【請求項8】{角度θ1 は−170〜−190°、角度
    θ2 は+170〜+190°、角度θ3 は(+90°+
    [−10°〜+40°])、角度θ4 は(+45°+
    [−30°〜+25°])もしくは(+135°+[−
    30°〜+25°])}または、{角度θ1 は+170
    〜+190°、角度θ2 は−170〜−190°、角度
    θ3 は(−90°+[+10°〜−40°])、角度θ
    4 は(−45°+[+30°〜−25°])もしくは
    (−135°+[+30°〜−25°])}とされ、
    0.90≦Δn1 ・d1 ≦1.30、およびΔn1 ・d
    1 −0.15≦Δn2・d2 ≦Δn1 ・d1 +0.15と
    されてなることを特徴とする請求項1の反射型カラー液
    晶表示装置。
  9. 【請求項9】{角度θ1 は−170〜−190°、角度
    θ2 は+170〜+190°、角度θ3 は(+90°+
    [+10°〜+30°])、角度θ4 は(+45°+
    [−20°〜+20°])もしくは(+135°+[−
    20°〜+20°])}または、{角度θ1 は+170
    〜+190°、角度θ2 は−170〜−190°、角度
    θ3 は(−90°+[−10°〜−30°])、角度θ
    4 は(−45°+[+20°〜−20°])もしくは
    (−135°+[+20°〜−20°])}とされ、
    0.75≦Δn1 ・d1 ≦1.05、および0.75≦
    Δn2 ・d2 ≦1.05とされてなることを特徴とする
    請求項1の反射型カラー液晶表示装置。
  10. 【請求項10】(10°)2 ≦(|θ3 |−90°)2
    +(|θ4 |− 45°)2 、かつ(10°)2 ≦(|
    θ3 |−90°)2 +(|θ4 |−135°)2 の関係
    が満たされることを特徴とする請求項1〜9のいずれか
    1項の反射型カラー液晶表示装置。
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JP2002006307A (ja) * 2000-06-19 2002-01-09 Nippon Mitsubishi Oil Corp 反射型液晶表示素子
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