JPH09269471A - 反射型カラー液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】カラーフィルタなしで明るい白、色純度のよい
青緑赤を発色する。 【解決手段】偏光板１と、基板４Ａ、４Ｂ、透明導電膜
５Ａ、５Ｂ、絶縁層６Ａ、６Ｂ、配向制御膜７Ａ、７Ｂ
を有する液晶セル２と、反射板３とが設けられ、液晶セ
ル２のねじれ角θ₁ 、液晶層の第１の配向方向、偏光板
の偏光軸方向と液晶セルの第１の配向方向との交差角θ
₂ を最適に設定し、マルチプレックス駆動で３値以上の
電圧値を選択し印加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無彩色表示を行
い、かつ、赤、青、緑の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。

【０００２】

【従来の技術】反射型カラー液晶表示装置は、液晶セル
の両側にそれぞれ偏光板を配置し、２枚構成としたもの
が知られている。しかし、白の明るさが足りないという
課題があった。また色純度のよい発色を得られないとい
う課題もあった。また、表示が二重に見えるという反射
型表示素子に特有の課題もあった。

【０００３】特開平６−３０８４７９（従来例１）に
は、液晶セルと位相差板の２層構造とし、片側に１枚の
偏光板を配置し、一方の片側に１枚の反射板を配置した
構成が示されている。これにより反射型カラー液晶表示
装置として利用できるとしているが、純度のよい発色を
得るための素子の構成条件について全く記述されていな
い。Δｎ・ｄの大きさや角度など表示品位に与える変動
要因が大きく、構成の変化により発色純度が大きく変動
する。

【０００４】従来例１には、電圧無印加時は青色、その
後電圧を大きくするにしたがい、青→黄→青→白と変化
することが示されている。電圧無印加時に青表示である
と、マトリックス表示をしたとき、電極の線間が青とな
り表示が暗くなってしまう。また、電圧を印加した場合
の色の発色に濁りが生じ純度のよい発色が得られない。

【０００５】また従来例１は赤の発色が得られていな
い。また９０°ツイストを用いているため、マルチプレ
ックス駆動には適していない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
内容を鑑みて、カラーフィルタを用いずに、マルチプレ
ックス駆動ができ、非選択波形のときに明るい白表示が
でき、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、色純度の良い青、緑、赤の発色を
可能とすることである。かつ、位相差板を用いずにきれ
いな複数の発色を達成しようとする。

【０００７】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く色純度のよいカラー
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。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１は、１枚の偏光板と、電極をそれぞれ有す
る２枚の基板間にツイスト配向した液晶層を挟持してな
る液晶セルと、反射板とが備えられ、液晶セルは偏光板
側の面における液晶分子の第１の配向方向と、反射板側
の面における液晶分子の第２の配向方向によって、第１
の配向方向から第２の配向方向に向って所定方向に−１
４０〜−２４０°のねじれ角θ₁ を有し、液晶の屈折率
異方性Δｎ₁ と液晶層の厚みｄ₁ との積Δｎ₁ ・ｄ₁ が
０．３〜２．００μｍとされ、前記所定方向における第
１の配向方向から偏光板の偏光軸方向への交差角度θ₂
とすると、交差角度θ₂ ＝（９０ｎ−（θ₁ ／２）−２
０）〜 (９０ｎ−（θ₁ ／２）−５）°（但し、ｎは整
数）とし、３値以上の電圧値が選択されて液晶層に駆動
電圧が印加され、光は偏光板側から入射され、反射板で
反射され、偏光板から出射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。

【０００９】請求項２は液晶層のΔｎ₁ ・ｄ₁ が０．９
０〜１．４０μｍであ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。

【００１０】請求項３はマルチプレックス駆動が用いら
れ、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
ことを特徴とする請求項１または２の反射型カラー液晶
表示装置を提供する。

【００１１】請求項４はマルチプレックス駆動が用いら
れ、そのデューティ比が１／３２〜１／３００であるこ
とを特徴とする請求項１、２または３の反射型カラー液
晶表示装置を提供する。

【００１２】請求項５は２枚の基板の電極が行と列のマ
トリックス状に設けられ、複数の行電極が同時に選択さ
れて液晶層が駆動されることを特徴とする請求項１〜４
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。

【００１３】請求項６は基板と液晶層との間に反射板を
設けたことを特徴とする請求項１〜５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。

【００１４】請求項７は請求項１〜６のいずれか１項の
反射型カラー液晶表示装置と、液晶層に印加される駆動
電圧を補償する温度補償回路とを設けてなることを特徴
とする液晶表示モジュールを提供する。

【００１５】請求項８は携帯用電子機器に用いたことを
特徴とする請求項７の液晶表示モジュールを提供する。

【００１６】上記の各発明において、液晶層のツイスト
配向のねじれ角θ₁ の絶対値を１６０〜２００°とする
ことが特に好ましい。より色純度の高い発色が得られ
る。また、別の好ましい実施例においては、前記液晶セ
ルに印加される駆動電圧を補償する温度補償回路が設置
された液晶表示モジュールであって、車載用に用いられ
ることを特徴とする。

【００１７】さらに別の好ましい実施例においては、前
記反射型カラー液晶表示装置の液晶セルに印加される駆
動電圧を調整する調整手段（例えば、可変抵抗器のつま
みまたは半固定スイッチ等）が反射型カラー液晶表示装
置の外部に設置された携帯用電子機器を構成することを
特徴とする。

【００１８】液晶セルは、偏光板側の面における液晶分
子の配向する第１の配向方向９（図２）と、反射板側の
面における液晶分子の配向する第２の配向方向１０によ
って、第１の配向方向９から第２の配向方向１０に時計
回りにねじれ角θ₁ とする。液晶セルの第１の配向方向
９から偏光板の偏光軸方向１１への角度を時計回りにθ
₂ とする。偏光軸と遅相軸は方向を持たないため角度は
１８０°回転させても同じである。

【００１９】液晶セルのΔｎ・ｄとツイスト角θ₁ 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。例えば、色度座標上のｘ＝０．３１、ｙ＝０．３１
６付近で反射率が４０％以上の白色さらに、ｘ＝０．
４、ｙ＝０．３の色座標に近く、反射率が２５％以上あ
る赤色さらに、ｘ＝０．２、ｙ＝０．２の色座標に近
く、反射率が２５％以下である青色さらに、ｘ＝０．
２、ｙ＝０．４の色座標に近い緑色表示等を得る。その
関係を図３に示す。斜線で囲まれた範囲がよい発色が得
られるところである。

【００２０】図３で示した範囲は、０．００３１８×θ
₁ ＋１．６９５４〜０．００３１８×θ₁ ＋１．８５４
５……（式１）の間の範囲を示す。

【００２１】また、液晶セルのツイスト角θ₁ と偏光板
の軸角θ₂ がある関係をみたすと、明るく色純度の良い
発色が得られる。その関係を図４に示す。斜線で囲まれ
た範囲は良い発色が得られるところである。

【００２２】図４で示した範囲は、（９０ｎ−（θ₁ ／
２）−２０）〜 (９０ｎ−（θ₁ ／２）°（但し、ｎは
整数）……（式２）の間の範囲を示す。

【００２３】すでに、特願平７−１４０８９６におい
て、本発明に関連する位相差板１枚を有する反射型カラ
ー液晶表示装置の基本的な構成について提案した。本発
明においては、より簡素化された構成であっても、上記
のように各条件域をより詳細に検討することで実用性の
ある発色を得ることができた。具体的には、反射型カラ
ー液晶表示装置の構成要件（Δｎ₁ 、ｄ₁ 、角度条件な
どのパラメータ）と光学特性との関係をコンピュータシ
ミュレーションによる探索を行った。すなわち所望の色
表示が得られる構成要件を実質的に得ることができた。

【００２４】液晶セルのねじれ角θ₁ の絶対値で、１４
０〜２４０°までよく（図３の斜線部）、特に１６０〜
２００°（図３の縦線部）とされることがよい発色を得
るには好ましい。特に１８０°近傍（図３の円内部）が
好ましい。

【００２５】さらに、図３に示す各範囲については、符
号Ｃの領域に関しては、低デューティ比（１／３２デュ
ーティ比未満）で色純度のよい仕様、符号Ｂの領域に関
しては、中デューティ比（１／６４デューティ比未満）
で、色純度のよい仕様、符号Ａの円内部に関しては、高
デューティ比（１／６４デューティ比以上）で、色純度
のよい仕様に適している。

【００２６】本発明におけるよい発色の定義をつぎに述
べる。白表示（Ｗ）とは色度座標において、ｘ＝０．３
１、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２５％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。

【００２７】液晶セルの形成は、プラスチックやガラス
等の基板の上に、ＩＴＯ（Ｉｎ₂ Ｏ₃ −ＳｎＯ₂ ）やＳ
ｎＯ₂ 等の透明電極を設ける。透明電極は所望のパター
ンにパターニングをする。例えば一方の基板に１６０本
のストライプ状のパターンを形成し、他方の基板にこれ
に直交するように１２０本のストライプ状のパターンを
形成する。これにより、１６０×１２０ドットのマトリ
ックス表示ができる。ドットを形成するひとつの画素の
寸法は、例えば２７０μｍ×２７０μｍ程度であり、画
素間の間隙は３０μｍ程度である。

【００２８】透明電極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する。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ＴｉＯ
₂ 、ＳｉＯ₂ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ 等の絶縁膜を設けたり、透明
電極にＡｌ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｇ等の低抵抗のリード電極
を併設したりしてもよい。

【００２９】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、液晶層を形
成する。

【００３０】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。

【００３１】反射板は、凸凹された表面にＡｌを蒸着し
たものなどが用いられる。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。

【００３２】金属によっては反射の波長依存性が異な
る。例えば、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。液晶セルの表示を青色側に寄
った仕様にすることで、銀反射板を用いた場合の表示特
性が改善され、明るく色純度のよい表示が得られた。

【００３３】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。

【００３４】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ているガラス基板の厚みは
１．１ｍｍや０．７ｍｍが用いられている。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。よ
り薄い０．３ｍｍや０．１ｍｍ以下のガラス基板を用い
るとさらによい。

【００３５】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
割れ難くなり、使用上または製造上有益である。

【００３６】また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。

【００３７】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さらに短くなるので、色純
度は改善される。

【００３８】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１０μｍから数μｍ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
板の凸凹は、１０〜２０μｍピッチでピークからピーク
までの凸凹が１〜２μｍ程度にするのが、反射輝度が高
く見栄えがよい。凸凹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、Ａｇ、
Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｗなどを用いてもよい。

【００３９】Ａｌの上に凸凹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。凸凹の基板表面
にＡｌ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｗなどの反射率の高
い物質の薄膜を形成し、パターニングすることにより、
反射板と電極を兼用する。

【００４０】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。

【００４１】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知ら
れている。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。

【００４２】複数の行電極を同時に選択する駆動法（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
により液晶の緩和を防止して、高コントラストの表示を
得る駆動技術。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。これにより色純度の
よい表示が得られる。また高速の表示であっても、色純
度を落さずに明るい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。

【００４３】駆動電圧は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。

【００４４】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を使用する者が、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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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、光損失が少なく明るい表示
が可能である。よって、バックライトがなくても非常に
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。

【００４８】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きわめて高
い表示が可能となる。以下、本発明を以下の例１〜４に
よって説明する。

【００４９】（例１）図１は例１を模式的に表す断面図
である。図１において、偏光板１、液晶セル２、及び反
射層３とが順に設けられている。液晶セルは、液晶８、
第１の基板４Ａ、第２の基板４Ｂ、液晶セルの第１の電
極５Ａ、液晶セルの第１の配向制御膜７Ａ、液晶セルの
第２の配向制御膜７Ｂ、液晶セルの第２の電極５Ｂを有
する。また、図示を省略した駆動回路から液晶セルの上
下の電極（第１の電極５Ａ、第２の電極５Ｂ）に駆動電
圧が印加される。

【００５０】また、液晶セルには、液晶層の周辺シー
ル、電極と配向制御膜との間に配置される絶縁膜６、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。
次に、液晶セルの形成について説明する。

【００５１】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５Ａとし、その上に、ＴｉＯ₂
とＳｉＯ₂ の薄膜を作製し、絶縁膜６Ａ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の配向制御膜７Ａを形成した。この基板及び、
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８を入
れ、端辺をシール材で固定することにより、液晶セルを
形成した。

【００５２】図２において、液晶セルの第１の配向方向
を９、液晶セルの第２の配向方向を１０、偏光板の偏光
軸を１１とする。また、図２において、液晶分子の配向
方向を示す矢印の方向は、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。

【００５３】また、液晶セルの第１の配向方向９から液
晶セルの第２の配向方向１０までの液晶ねじれ角を時計
回りにθ₁ 、液晶セルの第１の配向方向９から偏光板の
偏光軸１１までの角度を時計回りにθ₂ とする。

【００５４】また、例１では、θ₁ 、θ₂ を時計回りと
したが、反時計回りとしても上記の例と同様に容易にカ
ラー表示が得られる。

【００５５】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 ・ｄ₁ をほぼ１．２０
４μｍとした。θ₁ ＝−１８０°、θ₂ ＝７５°と設定
した。但し、θ₁ がマイナスの時は、反時計回りを意味
する。

【００５６】図５に電圧に対する反射率の結果を示す。
図６の発色状態を示す色度図（ＣＩＥ １９３１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
に伴い、明るい白から、赤、青、緑の表示が得られた。
十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。

【００５７】この液晶表示素子を、１／１００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レベルで緑表示、５／７レベルで青表示、７
／７レベルで赤表示が得られた。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。

【００５８】表示画面の大きさとしては１６０×１００
ドットの表示を行った。例１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。

【００５９】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。

【００６０】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。

【００６１】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。

【００６２】このように本例において、従来偏光板を２
枚用いたものと比較すると明るく、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。

【００６３】また、液晶セルの下側に張り付けた反射層
の代わりに、電極５Ｂ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。

【００６４】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、液晶
セルを形成した。

【００６５】このように電極と反射層を兼用にすると、
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。Ａｌの代わりに銀を用いて蒸着して
も、更に明るい表示が得られた。

【００６６】また、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の蒸着を行っても影の発生
がほとんどなく、色純度の良好な表示が可能となった。

【００６７】またガラス基板上に、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。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。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。

【００６８】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。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。

【００６９】（例２）液晶セルのΔｎ₁ ・ｄ₁ をほぼ
１．１７μｍとした。θ₁ ＝−１８０°、θ₂＝８０°
と設定した。１／１００デューティ比、８階調のマルチ
プレックス駆動で表示を行った。０／７で白表示、３／
７で緑表示、５／７で青表示、７／７で赤表示を行うこ
とができた。例１とほぼ同じ発色が得られた。

【００７０】（例３）液晶セルのΔｎ₁ ・ｄ₁ をほぼ
１．１７μｍとした。θ₁ ＝−１８０°、θ₂＝７５°
と設定した。１／１００デューティ比、８階調のマルチ
プレックス駆動で表示を行った。０／７で白表示、３／
７で緑表示、５／７で青表示、７／７で赤表示を行うこ
とができた。例１と比べて高コントラストが得られた。

【００７１】（例４）液晶セルのΔｎ₁ ・ｄ₁ をほぼ
１．３０μｍとした。θ₁ ＝−１６０°、θ_２＝６５°
と設定した。１／１００デューティ比、８階調のマルチ
プレックス駆動で表示を行った。０／７で白表示、３／
７で緑表示、５／７で青表示、７／７で赤表示を行うこ
とができた。

【００７２】以上説明した各例において、マトリックス
によって構成される画素のサイズは４００μｍ×４００
μｍとした。また、反射層側の透明基板の厚みを０．４
ｍｍ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。

【００７３】図１３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１４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）の厚みと画素の線幅と開き角Φとの関係をグ
ラフに示す。

【００７４】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。

【００７５】上述した例１〜４について、各パラメータ
を表１に示す。また、例１〜４の電圧に対する色変化と
反射率を図５〜図１２に順に示す。

【００７６】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１〜４の反射型カラー液晶表示装置を用いた。
従来、カラー表示をするものは、カラーフィルタを用い
たＴＦＴやＳＴＮ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。

【００７７】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、偏向板が１枚しか使用していないため、明るい表
示が可能になった。

【００７８】

【表１】

【００７９】

【発明の効果】本発明により、カラーフィルタを用いな
いで、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
ることにより色純度のよい赤、青、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。カラーフ
ィルタを用いず、かつ、偏光板が１枚のみ用いることに
より、明るい表示ができる。よって携帯に適した反射型
カラー表示装置が可能となった。またカラーフイルタを
用いていないので、低コストで生産できる。よって、表
示がカラーにもかかわらず安価な表示装置を提供でき
る。

【００８０】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。

【００８１】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】例１を模式的に表す断面図。

【図２】例１における偏光板の偏光軸、液晶セルの配向
方向における角度関係を示す模式図。

【図３】液晶セルのΔｎ・ｄとツイスト角の関係を示す
模式図。

【図４】偏光板の軸角と液晶セルのツイスト角との関係
を示す模式図。

【図５】例１の電圧に対する反射率を示す図。

【図６】例１の電圧に対する色変化を示す色度図。

【図７】例２の電圧に対する反射率を示す図。

【図８】例２の電圧に対する色変化を示す色度図。

【図９】例３の電圧に対する反射率を示す図。

【図１０】例３の電圧に対する色変化を示す色度図。

【図１１】例４の電圧に対する反射率を示す図。

【図１２】例４の電圧に対する色変化を示す色度図。

【図１３】本発明の反射型カラー液晶表示装置の断面と
光路を示す模式図。

【図１４】開き角Φと透明基板の厚みと色表示との関係
を示すグラフ。

【符号の説明】

１：偏光板 ２：液晶セル ３：反射板 ４Ａ、４Ｂ：基板 ５Ａ、５Ｂ：透明導電膜 ６Ａ、６Ｂ：絶縁層 ７Ａ、７Ｂ：配向制御膜 ８：液晶層 ９：液晶セルの第１の配向方向 １０：液晶セルの第２の配向方向 １１：偏光板の偏光軸

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１枚の偏光板と、電極をそれぞれ有する２
   枚の基板間にツイスト配向した液晶層を挟持してなる液
   晶セルと、反射板とが備えられ、液晶セルは偏光板側の
   面における液晶分子の第１の配向方向と、反射板側の面
   における液晶分子の第２の配向方向によって、第１の配
   向方向から第２の配向方向に向って所定方向に−１４０
   〜−２４０°のねじれ角θ₁ を有し、液晶の屈折率異方
   性Δｎ₁ と液晶層の厚みｄ₁ との積Δｎ₁ ・ｄ₁ が０．
   ３〜２．００μｍとされ、前記所定方向における第１の
   配向方向から偏光板の偏光軸方向への交差角度θ₂ とす
   ると、交差角度θ₂ ＝（９０ｎ−（θ₁ ／２）−２０）
   〜 (９０ｎ−（θ₁ ／２）−５）°（但し、ｎは整数）
   とし、３値以上の電圧値が選択されて液晶層に駆動電圧
   が印加され、光は偏光板側から入射され、反射板で反射
   され、偏光板から出射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】液晶層のΔｎ₁ ・ｄ₁ が０．９０〜１．４
   ０μｍであ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。
3. 【請求項３】マルチプレックス駆動が用いられ、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
   とする請求項１または２の反射型カラー液晶表示装置。
4. 【請求項４】マルチプレックス駆動が用いられ、そのデ
   ューティ比が１／３２〜１／３００であることを特徴と
   する請求項１、２または３の反射型カラー液晶表示装
   置。
5. 【請求項５】２枚の基板の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液晶層
   が駆動されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか
   １項の反射型カラー液晶表示装置。
6. 【請求項６】基板と液晶層との間に反射板を設けたこと
   を特徴とする請求項１〜５のいずれか１項の反射型カラ
   ー液晶表示装置。
7. 【請求項７】請求項１〜６のいずれか１項の反射型カラ
   ー液晶表示装置と、液晶層に印加される駆動電圧を補償
   する温度補償回路とを設けてなることを特徴とする液晶
   表示モジュール。
8. 【請求項８】携帯用電子機器に用いたことを特徴とする
   請求項７の液晶表示モジュール。