JPH0933919A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】コントラストが高く、ペーパーホワイトあるい
はカラー表示が可能な反射型液晶表示装置の提供。 【構成】対向配置され、少なくとも一方が透明で電極を
有する一対の基板１,８、前記基板間に挾持された液晶
層５、前記基板間に一定のギャップを与えるスペーサを
挾持してなる液晶パネル、前記液晶層を通過した光の反
射光量を変化させる反射板１０、前記電極間に電圧を印
加して前記液晶層の透過光量を変化させる制御手段、前
記液晶層の透過光量を変化させるための電圧波形を発生
させる駆動手段を備えた液晶表示装置であって、前記液
晶層５と前記反射板１０との間に前記基板面に対し垂直
方向から傾いて入射する光を全反射させ、かつ、前記液
晶層と屈折率の大きさが異なる媒体９が配置されている
液晶表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はコントラストが高く、ペ
ーパーホワイトあるいはカラー表示が可能な反射型液晶
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において、白
表示の反射光を大きくするために指向性反射板を用いる
方式が提案されている（特開昭５１−６９６４６号公
報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の液晶表示装置
（ＬＣＤ：リキッドクリスタルディスプレイ）には白黒
表示、あるいはカラー表示を行うために、液晶層の下に
白色蛍光灯からなるバックライトが配置されてきた。

【０００４】しかし、このバックライトシステムは消費
電力が大きく、携帯型ＬＣＤには不向きである。これを
解決するために反射型ＬＣＤが開発されている。

【０００５】例えば、ＰＤＬＣ（ポリマーディスパーズ
ドリキッドクリスタル）、ＤＳＭ（ダイナミックスキャ
ッタリングモード）等の散乱型ＬＣＤでは、電圧の印加
により液晶層の散乱効果を利用した白表示と、光の透過
と反射板の反射率を低くした光吸収型の反射板による黒
表示を行う。

【０００６】この場合、白表示を得るためには液晶層の
厚さ（セル厚）を厚くする必要があるが、駆動電圧、応
答速度の制約から必要以上に厚くできなかった。そのた
め反射板の黒色が透けて見えることと、白表示の明るさ
の低下、即ち、コントラスト比の低下が問題となった。

【０００７】また、ＰＤＬＣ等の吸収型ＬＣＤでは、有
色の２色性色素、例えば、黒色素を液晶層に添加するこ
とにより黒表示を、電圧印加状態で光の液晶層透過と反
射板の反射率を高くした光の拡散反射により白表示が得
られるようにした。

【０００８】しかし、黒表示を得るためにはセル厚を厚
くする必要があるが上記と同様の理由からできなかっ
た。そのため反射板の白色が透けて見えることと黒表示
の明るさ上昇、即ち、コントラスト比の低下が問題とな
った。

【０００９】本発明の目的は、コントラストが高く、ペ
ーパーホワイトあるいはカラー表示が可能な反射型ＬＣ
Ｄを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明の要旨は次のとおりである。

【００１１】対向配置され、少なくとも一方が透明で電
極を有する一対の基板、前記基板間に挾持された液晶
層、前記基板間に一定のギャップを与えるスペーサを挾
持してなる液晶パネル、前記液晶層を通過した光の反射
光量を変化させる反射板、前記電極間に電圧を印加して
前記液晶層の透過光量を変化させる制御手段、前記液晶
層の透過光量を変化させるための電圧波形を発生させる
駆動手段を備えた液晶表示装置であって、 〔１〕 前記液晶層と前記反射板との間に前記基板面に
対し垂直方向から傾いて入射する光を全反射させ、か
つ、前記液晶層と屈折率の大きさが異なる媒体（以下、
全反射機能を有する媒体と云う）を配置する。

【００１２】液晶分子の長軸方向が一定方向に配列した
配向と、液晶分子の長軸方向が無秩序な配列の配向との
２状態の配向を、前記電極間に電圧を制御，印加するこ
とにより変化させて、液晶層の透過光量を変化させ表示
する。

【００１３】液晶層が散乱状態と透過状態の２状態間の
配向変化で表示を行う表示モードとしては、ＰＤＬＣ、
ＤＳＭ、ＳＴＮ（スーパーツイステッドネマチック）等
の散乱モードであればいずれも使用可能である。

【００１４】〔２〕 前記液晶層が二色性色素を含み、
該二色性色素により前記液晶層の透過光量を変化させ
る。

【００１５】液晶層が吸収状態と透過状態の２状態間の
配向変化で表示を行う表示モード、ＰＤＬＣ、ＳＴＮ、
ＴＮ（ツイステッドネマチック）、平行配向ネマチッ
ク、強誘電性液晶、反強誘電性液晶等の光の吸収を利用
する表示モードあればいずれも使用可能である。

【００１６】〔３〕 前記液晶層が誘電率異方性を有
し、前記液晶層の厚さｄが３μｍ以上、屈折率異方性Δ
ｎが１.３以下で、かつ、ｄ・Δｎが０.２〜１.２μｍ
とする。

【００１７】ＳＴＮ、ＴＮ、平行配向ネマチック、強誘
電性液晶、反強誘電性液晶モード等の複屈折を利用する
表示であればいずれも使用可能である。

【００１８】〔４〕 前記液晶層の屈折率をｎ_LC、前記
全反射機能を有する媒体の屈折率をｎ_Dとしたとき、ｎ
_LC＞ｎ_D、かつ、ｎ_LC／ｎ_D≧１.０５とする。

【００１９】ここで、上記媒体は、その屈折率の大きさ
が液晶層の平均の屈折率と異なるものであれば、いずれ
も使用可能であるが、液晶層の平均の屈折率よりも小さ
くすることにより、前記媒体への入射角が大きくなり、
全反射が発生し易いので、より効果的である。

【００２０】〔５〕 前記全反射機能を有する媒体が、
基板面に対し垂直方向から入射した光の透過率が９０％
以上とする。

【００２１】上記全反射機能を有する媒体は、前記入射
光の透過率が９０％以上であれば有機，無機いずれの材
料でもよく、コントラスト比の低下による画質の低下が
生じない。

【００２２】〔６〕 前記全反射機能を有する媒体が複
数の薄膜層からなり、かつ、隣合う媒体の屈折率を異な
らせる。

【００２３】上記媒体は単層構造ではなく、複数層構造
を有する媒体でもよい。その際、媒体の屈折率を隣合う
媒体間で異ならせることで、より全反射機能が増す。ま
た、１層よりも２層、２層よりも３層と層数が多い程有
効である。

【００２４】〔７〕 前記全反射機能を有する媒体がｍ
層の薄膜層からなるとき、前記薄膜層の屈折率を液晶層
に近い側から順に、ｎ₁、ｎ₂、ｎ₃、ｎ_mとしたときｎ_LC
＞ｎ₁＞ｎ₂＞ｎ₃＞ｎ_mとする。

【００２５】〔８〕 前記全反射機能を有する媒体の反
射率を２０％以下とする。

【００２６】

〔９〕 前記全反射機能を有する媒体が前
記２枚の基板間に配置する。

【００２７】前記媒体の配置としては、液晶層を一対の
基板で挟み入射光側とは反対の基板の外側に前記媒体を
配置するか、さらに光吸収板または反射板を配置する
か、あるいは２枚の基板間に配置する等いずれも可能で
ある。

【００２８】２枚の基板間に配置する方法は、ガラス等
の基板の屈折率の影響を受けない。また、この方法にお
いて前記媒体は液晶層と基板の間であれば、液晶層と配
向膜の間、基板と電極の間等いずれの場所に配置しても
よい。

【００２９】〔１０〕 前記電極の屈折率をｎ_ITO、前
記液晶層の屈折率をｎ_LCとしたとき、ｎ_LC≧ｎ_ITOとす
る。

【００３０】前記全反射機能を有する媒体として、従来
のＬＣＤで使用されている部材を兼用することも可能で
ある。ここでは電極に全反射機能を持たせたが、配向
膜、絶縁膜、カラーフィルター、平坦化膜等いずれも兼
用可能である。

【００３１】〔１１〕 前記基板と前記液晶層の間に前
記液晶層の配向を制御する配向膜が配置され、前記配向
膜の屈折率をｎ_AL、前記液晶層の屈折率をｎ_LCとしたと
き、ｎ_LC≧ｎ_ALとする。

【００３２】〔１２〕 前記基板と前記液晶層の間に絶
縁膜が配置され、前記絶縁膜の屈折率をｎ_I、前記液晶
層の屈折率をｎ_LC、としたとき、ｎ_LC≧ｎ_Iとする。

【００３３】〔１３〕 前記反射板の反射率が１０％以
下とする。

【００３４】散乱型ＬＣＤでは、反射板に黒色等の光を
吸収する物質を使用するが、反射率が低い物質、特に、
反射率が１０％以下の物質であれば、有機，無機あるい
は金属材料のいずれでも使用可能である。

【００３５】〔１４〕 少なくとも３種の異なる光の吸
収スペクトルを有する反射板を配置する。

【００３６】散乱型ＬＣＤでは、反射板に黒色等の光を
吸収する物質を使用するが、代わりに赤，青，緑，黒、
あるいは紫，水色，黄，黒等のすくなくとも３種の光の
吸収スペクトルを有する画素が、モザイク状あるいはス
トライプ状に配置された吸収板を使用することにより反
射型カラー表示が可能となる。

【００３７】〔１５〕 前記基板の一方が不透明であ
り、かつ反射板を兼ねる。

【００３８】前記全反射機能を有する媒体が一対の基板
間に配置される場合、入射光側とは反対側の基板は不透
明でもよい。その場合、基板が反射あるいは吸収板、さ
らには全反射機能を有する媒体を兼ねてもよい。

【００３９】また、液晶層を挾持する基板として、透明
ガラス基板に代え、ポリカーボネート、アクリル樹脂、
ＰＥＴ、ＰＥＳ等のプラスチック基板を使用することが
でき、これにより表示装置の軽量化を図ることが可能で
ある。さらに電極を持たない基板にプラスチック製のフ
ァイバープレートやレンズアレイなどの視差解消部材を
用いることにより視角特性を向上することができる。

【００４０】

【作用】本発明のＬＣＤが、コントラストが高く、ペー
パーホワイトあるいはカラー表示が可能な理由は、液晶
層と反射板の間に基板面に垂直方向から傾いて入射する
光を全反射させ、かつ、全反射機能を有する媒体を配置
することにより、散乱モードでは反射散乱光が大きくな
り明るい白表示が得られ、吸収モードでは黒表示透過率
がより低くなるためである。以下、本発明の作用を図を
用いて説明する。

【００４１】図１は、本発明のＬＣＤの素子構造の模式
断面図である。図１において液晶層５、は２枚の基板
１，８により挟持され、基板１，８にはＩＴＯ（インジ
ウムチンオキサイド）等の透明な電極２，６が配置さ
れ、基板面に垂直方向に電界が印加される。

【００４２】また、基板８の外側には反射板１０が、基
板８と反射板１０との間には液晶層５と屈折率の異なる
全反射機能を有する透明な全反射拡散板９が配置され、
さらに基板２と電極６との間に電極からの漏れ電流と、
不純物イオンの溶解を防ぐために絶縁膜７を配置した
り、電極２と液晶層５との間に液晶を一方向に配向させ
る配向膜３を、また、配向膜３と電極２との間に平坦化
膜４を、さらに基板の外側には偏光板を配置してもよ
い。

【００４３】次に、ＬＣＤの表示原理と、反射型ＬＣＤ
のコントラスト比〔白表示反射率（輝度）と黒表示反射
率（輝度）の比〕の低下について説明する。

【００４４】図２は、散乱モード反射型ＬＣＤとして使
用されているＰＤＬＣ（ポリマーディスパーズドリキッ
ドクリスタル）素子の模式断面図を示す。液晶層は２枚
の透明ガラス基板１，８に挟まれ、透明ガラス基板面に
はＩＴＯ（インジウムチンオキサイド）等の透明電極
（図示省略）が配置され、基板面に垂直な方向に電界の
印加が可能である。液晶分子はＰＶＡ（ポリビニルアル
コール）等の高分子中に分散されている。

【００４５】図２（ａ）は、電界無印加のＯＦＦ状態を
示し、球状のＰＶＡカプセル１１中に分散された液晶粒
子１２の液晶分子は、無秩序な配向をしている。この状
態の液晶層に入射光１３が入射すると、入射角度によら
ず入射光は屈折，拡散反射（反射光１４）して、その表
示は白表示（ペーパーホワイト）となる。

【００４６】一方、図２（ｂ）は、電界印加のＯＮ状態
を示し、液晶分子の長軸は電界に平行、即ち、基板面に
垂直な配向となる。この状態で液晶層に入射した入射光
１３は、拡散，反射せずに屈折のみ生じて透過光１５と
なり、黒色の光吸収板１０に到達して吸収され黒表示と
なる。

【００４７】上記の白表示の輝度と黒表示の輝度との比
がコントラスト比となり、ＬＣＤにおいてはその値が大
きいのが望ましい。

【００４８】ここでＯＦＦ状態の白表示は、液晶層の厚
さ（セルギャップ）に依存し、厚い方が望ましい。しか
し、ＰＤＬＣでは２０μｍ以上になると、駆動電圧が高
くなり実用的でないので、現状では１０μｍ程度であ
る。この場合の液晶層の反射率は３０％程度で、残りの
光（透過光１５）は黒色の光吸収板１０に到達，吸収さ
れるために白表示が灰色となり、コントラスト比が低下
する。

【００４９】これを解決するため、本発明では液晶層と
光吸収板との間に、基板面に垂直方向から傾いて入射す
る光を全反射させ、かつ、上記全反射機能を有する媒体
（全反射拡散板９）を配置した。

【００５０】図３は、ＬＣＤを搭載した携帯型情報処理
装置の模式断面図である。一般に、これらのＬＣＤは事
務室等の屋内で使用される場合が多く、図示すようにＬ
ＣＤを水平面からのＬＣＤ角度２４が６０〜８０度傾斜
して使用される。このとき、天井方向からの光が最大と
なるため基板面法線２１に対する入射光の入射角度２２
は、約６０〜８０度で入射する。

【００５１】散乱モードのＬＣＤでは約７０％の光が拡
散反射せず、黒色吸収板に光が到達して白表示の輝度が
低下する。これを解決するには黒色吸収板に光を到達さ
せない機能を有する媒体を配置すればよい。拡散板やプ
リズムシートを配置する例が報告（１９９４年液晶討論
会Ｐ３４２、富士通）されているが、いずれも黒表示輝
度が上昇してしまうと云う問題がある。

【００５２】本発明は、上記全反射機能を有する媒体を
ＬＣＤに配置し、黒色の吸収板に光を到達させないよう
にした。

【００５３】図４は本発明のＬＣＤにおいて、液晶層を
通過する光の光路を示す模式断面図である。液晶層を通
過した光は散乱効果により、全方向から媒体９に入射す
るのが理想的であるが、実際は拡散が不十分で、空気の
屈折率を１、ガラスの屈折率を１.５、液晶層の平均の
屈折率を１.６とし、最も光量が大きく天井方向から約
８０度の角度で媒体９に入射する光を全反射させるに
は、媒体９の屈折率を１.５以下にすればよい。

【００５４】全反射させなくても入射角、反射角を大き
くすることで、黒色吸収板に到達する光が減少し、コン
トラスト比を向上できる。

【００５５】次に二色性色素を用いた吸収型ＬＣＤのコ
ントラスト比向上について説明する。図２（ａ）におい
て、液晶と黒色の二色色素とをＰＶＡ等の高分子中に分
散する。電界無印加のＯＦＦ状態では球状のＰＶＡカプ
セル中に分散された液晶分子と二色性色素長軸は無秩序
な配向をしている。この状態で光が入射した場合、入射
角度によらず入射光は色素に吸収されるため黒表示とな
る。

【００５６】一方、図２（ｂ）の電界印加のＯＮ状態で
は、液晶分子の長軸は電界に平行、即ち、基板面に垂直
に配向し、それに伴って二色性色素の長軸も配向し、入
射光は拡散反射せず屈折のみ生じて、白色の拡散反射板
に到達しペーパーホワイトとなる。

【００５７】また、黒表示は液晶層の厚さ（セルギャッ
プ）に依存し、厚い方が望ましいが、散乱型と同様の理
由であまり厚くできない。そのため入射光は白色反射板
に到達し、黒表示が灰色になり、コントラスト比が低下
する。

【００５８】この場合も、液晶層と吸収板との間に、基
板面に垂直方向から傾いて入射した光を全反射させ、か
つ、上記全反射機能を有する媒体を配置することで解決
できる。即ち、液晶層を透過した光の屈折角が大きく、
全反射して白色反射板に到達せず、コントラスト比は低
下しない。

【００５９】上記の全反射機能を有する媒体の屈折率の
大きさについて説明する。図４においては、反射板（あ
るいは吸収板）に入射する光の入射角を大きくすればよ
い。そのためには液晶層の平均の屈折率とその大きさが
異なる媒体を配置すればよく、特に、液晶層の平均の屈
折率よりも小さいものを用いると、前記媒体への入射角
が大きくなって全反射（反射角２０と全反射角２５）が
発生し易くなり、より効果的である。

【００６０】液晶層の屈折率をｎ_LC、媒体の屈折率をｎ
_Dとしたとき、入射角が基板面から４５度以上の光を全
反射するためには、ｎ_LC／ｎ_D≧１.４、６０度以上では
ｎ_LC／ｎ_D≧１.１５、７５度以上ではｎ_LC／ｎ_D≧１.０
５であることが望ましい。一般に、携帯型ＬＣＤは事務
室等の屋内で使用する場合が多く、この場合、入射角７
５度の光が最も多いため、ｎ_LC／ｎ_D≧１.０５が好まし
い。

【００６１】このとき、全反射機能を有する媒体の基板
面に、垂直方向から入射した光の透過率を９０％以上と
することで、コントラスト比低下による画質の低下を防
ぐことができる。基板面に垂直方向から入射した光の透
過率が高い媒体であれば有機，無機のいずれの材料も使
用可能である。具体的にはＴＡＣフィルム、ポリカーボ
ネート（ＰＣ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポ
リエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエチレンテレフタ
レート（ＰＥＴ）の使用が可能である。さらには空気層
（屈折率１.０）を配置してもよい。

【００６２】また、上記媒体として、図５に示すように
複層構造の媒体がよい。その際、媒体の屈折率を隣合う
媒体間で異ならせることで、全反射機能の効果が増し、
１層よりも２層、２層よりも３層と層数が多い程効果が
ある。さらにまた、積層薄膜の屈折率を液晶層に近い側
から順に、ｎ₁、ｎ₂、ｎ₃、ｎ_mとしたとき、ｎ_LC＞ｎ₁
＞ｎ₂＞ｎ₃＞ｎ_mとすると、図５に示すように屈折角は
徐々に大きくなり、全反射機能が向上する。

【００６３】上記媒体は、入射光側とは反対の基板の外
側に配置し、さらに光吸収板（または反射板）を配置す
る方法、あるいは基板間に配置する方法のいずれも可能
である。基板間に配置する方法は、ガラス等の基板の屈
折率の影響を受けない。

【００６４】また、液晶層と配向膜の間、基板と電極の
間に配置してもよい。また、基板、電極、配向膜、平坦
化膜、絶縁膜または液晶層の各屈折率を異ならせること
により同様の機能を持たせることができる。

【００６５】一方、散乱型ＬＣＤでは反射板に黒色等の
光吸収物質を使用するが、反射率が１０％以下の反射率
が低い物質を用いることでコントラスト比が向上する。
また、少なくとも３種の異なる光の吸収スペクトルを有
する反射板を配置することで、反射型のカラー表示が可
能となる。

【００６６】

【実施例】本発明を実施例により具体的に説明する。

【００６７】〔実施例 １〕本実施例の素子構造の模式
断面図を図６に、また、該ＬＣＤの駆動回路の構成を示
すブロック図を図７にそれぞれ示す。

【００６８】基板１，８としては厚さ１.１ｍｍ、屈折
率１.５の表面を研磨したガラス基板を２枚用いる。こ
の基板１，８間に誘電率異方性Δεが正でその値が６.
１であり、複屈折Δｎが０.１８５１（５８９ｎｍ，２
０℃）のネマチック液晶組成物をＰＶＡ中に分散したも
のを挿入する。走査型電子顕微鏡による観察では、この
時の液晶をカプセル状に包むＰＶＡ粒子の直径は約３μ
ｍ、液晶層５としての厚さは７μｍである。

【００６９】電極には透明なＩＴＯ膜を用い、基板１側
の電極６はいわゆるパターンの無いベタ状、基板８側の
電極６’はマトリクス状に形成し、スイッチング素子と
してＴＦＴ（薄膜トランジスタ）２６により駆動を行っ
た。また、吸収板１０と基板８の間に屈折率１.４のア
クリル樹脂層９を配置した。

【００７０】反射率の測定法としては、図１１に示す積
分球４４に測定するＬＣＤ試料４５を置き、光源４６か
らの拡散光４３が全方向から試料に入射するようにす
る。この時、分光器により測光方向４２からＬＣＤ試料
４５に対する垂直方向の反射率を測定した。

【００７１】また、基準として酸化マグネシウムからな
る白色の拡散反射板を用い、この反射率を１００％とし
た。これにより白表示の反射率３５％、黒表示の反射率
５％、コントラスト比は７となった。

【００７２】また、同様の測定法によると、新聞紙は白
表示の反射率５５％、コントラスト比は５、コピー紙は
白表示の反射率７５％、コントラスト比は１５であり、
本実施例は白表示反射率は劣るもののコントラストは新
聞以上のペーパーホワイト表示が得られた。

【００７３】〔比較例 １〕実施例１のアクリル樹脂層
９の配置をしなかった他は、実施例１と同じ測定法で反
射率の測定を行なった。これによると白表示の反射率２
５％、黒表示の反射率５％、コントラスト比は５であっ
た。

【００７４】〔実施例 ２〕実施例１において、液晶層
５中に黒色の二色性色素を５％添加した。また、反射板
として酸化アルミニウムの拡散反射板を配置した。これ
により白表示の反射率４０％、黒表示の反射率１０％、
コントラスト比は４となった。

【００７５】〔実施例 ３〕図８に、本実施例の素子構
成の模式斜視図を示す。基板１，８としては厚さ１.１
ｍｍで表面を研磨し、ＩＴＯ（インジウムチンオキサイ
ド）透明電極をスパッタ法で形成したガラス基板を２枚
用いる。

【００７６】この基板１，８間に誘電率異方性Δεが正
でその値が４.５であり、複屈折Δｎが０.１３３（５８
９ｎｍ，２０℃）のネマチック液晶組成物を挟む。基板
表面に塗布したポリイミド系配向制御膜（日産化学社製
ＲＮ４２２）をスピンナーで塗布し、２５０℃で３０分
間焼成した後、ラビング処理を行い３.５度のプレチル
ト角を得た（回転結晶法で測定）。

【００７７】上下基板上のラビング方向は、時分割駆動
を行うため液晶分子３２のねじれ角（ツイスト角）が２
４０度となるように設定した。ここでツイスト角はラビ
ング方向およびネマチック液晶に添加される旋光性物質
の種類と量によって規定される。ねじれ角は、しきい値
近傍の点灯状態が光を散乱する配向となることから最大
値が制限され、３６０度が上限であり、また、下限はコ
ントラストによって制限され、１８０度が限界である。

【００７８】本実施例では、走査線数が２００本以上で
も、コントラストが十分に満足できるような白黒表示が
可能な液晶素子を提供することを目的としたので、ねじ
れ角は２４０度とした。

【００７９】電圧無印加で白表示となるノーマリオープ
ン方式とするため偏光板を用い、下側偏光板３４の偏光
軸（あるいは吸収軸）３５と、下側基板８のラビング軸
３３とがなす角度はコントラスト比、明るさおよび色等
を考慮すると３０〜６０度（あるいは１２０〜１５０
度）の範囲が望ましく、本実施例ではを１３５度とし
た。

【００８０】また、下側偏光板３４の吸収軸３５と上側
偏光板２７の吸収軸２８との交差角度はほぼ９０度とし
た。なお、本実施例では白黒表示とするために複屈折性
高分子フィルム２９として、トリアセチルセルロース
（ＴＡＣ）フィルムを、基板１（あるいは８）の外側に
配置したが、基板１（あるいは基板８）と液晶層３２の
間に配置してもよい。

【００８１】また、有機高分子フィルム２９を、基板１
（あるいは８）と偏光板２７（あるいは３４）の間に各
一枚、あるいは各二枚配置してもよい。この場合、各々
の高分子フィルムの位相差は片側一枚の場合よりも低く
することが望ましい。

【００８２】なお、上記ＴＡＣフィルム以外にポリカー
ボネート（ＰＣ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、
ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエチレンテレフ
タレート（ＰＥＴ）等の複屈折性プラスチック延伸フィ
ルムを用いた構成も可能である。

【００８３】本実施例では、高コントラストと高透過率
を両立するため、Δｎ・ｄを０.８２μｍに設定した
が、Δｎが０.１３３のものを用いたので、セル厚ｄは
６μｍに設定した。

【００８４】反射板１０には酸化アルミニウムの拡散反
射板を配置した。

【００８５】実施例１と同じ測定法による上記素子の白
表示の反射率２０％、黒表示の反射率５％、コントラス
ト比は４であった。

【００８６】〔実施例 ４〕実施例１において、スピン
コートにより形成した厚さ２μｍ、屈折率１.４のアク
リル樹脂からなる全反射拡散板９を基板８と電極６の間
に配置した。他の構成は実施例１と同じにした。これの
白表示の反射率４０％、黒表示の反射率１０％、コント
ラスト比は４であった。

【００８７】〔実施例 ５〕実施例１において、アクリ
ル樹脂の代わりに屈折率１.５のトリアセチルセルロー
スフィルムの全反射拡散板９を基板８と電極６の間に配
置した以外は実施例１と同じにした。これの白表示の反
射率３５％、黒表示の反射率６％、コントラスト比は６
であった。

【００８８】〔実施例 ６〕実施例５において、トリア
セチルセルロースフィルムの表面をノングレア処理を施
し、基板面に垂直方向から入射した光の透過率を９８％
から９０％に低下させた。その他の構成は実施例１と同
じにした。これの白表示の反射率３５％、黒表示の反射
率５％、コントラスト比は７となった。

【００８９】また、黒表示時の正面の反射光が減り視認
性が向上した。

【００９０】〔実施例 ７〕実施例４において、電極の
屈折率ｎ_ITOを１.５、液晶層の屈折率ｎ_LCを１.６、絶
縁膜の屈折率ｎ_Iを１.４とした時、実施例１と同じ測定
法による白表示の反射率４０％、黒表示の反射率５％、
コントラスト比は８であった。

【００９１】〔実施例 ８〕先ず始めに、電界方向に対
する、偏光板の偏光透過軸のなす角φ_P、界面近傍での
液晶分子長軸（光学軸）方向のなす角φ_LC（３９）、一
対の偏光板間に挿入した位相差板２９の進相軸３０のな
す角φ_R（３８）の定義を図９（ａ）示す。なお、偏光
板および液晶界面はそれぞれ上下に一対あるので、必要
に応じてφ_P1、φ_P2、φ_LC1、φ_LC2と表記する。

【００９２】基板としては厚さが１.１ｍｍで表面を研
磨したガラス基板を２枚用いる。これらの基板間に誘電
率異方性Δεが正でその値が４.５であり、複屈折Δｎ
が０.０７２（５８９ｎｍ，２０℃）のネマチック液晶
組成物を挟む。基板表面に塗布したポリイミド系配向制
御膜をラビング処理して、３.５度のプレチルト角とす
る。上下界面上のラビング軸３１，３３の方向は互いに
ほぼ平行で、かつ、印加電界方向とのなす角度を８５度
（φ_LC1＝φ_LC2＝８５度）とした。

【００９３】ギャップｄは球形のポリマビーズを基板間
に分散して挾持し、液晶封入状態で４.５μｍとした。
従って、Δｎ・ｄは０.３２４μｍである。

【００９４】２枚の偏光板（日東電工製：Ｇ１２２０Ｄ
Ｕ）でパネルを挾み、一方の偏光板の偏光透過軸をラビ
ング方向にほぼ平行、即ち、φ_P1＝８５°とし、他方を
それに直交、即ち、φ_P2＝−５°とした。これにより、
ノーマリクローズ特性を得た。

【００９５】図９（ｂ）に示すように、一方の基板８上
に電極６，６’を形成し、基板面に平行に電界がかかる
ようにした（平行電界方式ＬＣＤ）。

【００９６】基板上の電極６，６’は、いずれも従来の
アクティブマトリクス型ＬＣＤと同様の手法で形成した
幅１６μｍのアルミニウム電極である。なお、電気抵抗
の低い材料であれば、クロム、銅等でもよい。このよう
に比抵抗の小さい金属電極を使うことにより、駆動ＬＳ
Ｉの負荷が低減され、消費電力が低下する。さらに散乱
モード等の採用により、電力を大量に消費するバックラ
イトを用いずに、ペーパーホワイトに近い白色表示が可
能であり、ＬＣＤの低消費電力化を図ることができる。

【００９７】本実施例では透明電極（ＩＴＯ）が無いた
め、製造プロセスを簡略化でき、歩留まりを向上するこ
とができる。特に、ＩＴＯ形成に必要な真空炉を有する
高価な設備が不要である。

【００９８】実施例１と同じ測定法による白表示の反射
率２０％、黒表示の反射率５％、コントラスト比は４で
あった。

【００９９】〔実施例 ９〕実施例１において、反射板
に４種の光の吸収スペクトルを有する全反射拡散板を配
置した。これにより反射型カラー表示が可能となった。
図１０に反射板の模式平面図を示す。

【０１００】遮光層４０上に表示画素部４１に対応する
赤、青、緑、黒のモザイク状パターンが印刷により形成
されている。なお、表示画素部４１としては、紫、水
色、黄、黒等の光の吸収スペクトルを有するものであっ
てもよい。さらに、モザイク状パターンに代えストライ
プ状パターンでもよい。

【０１０１】

【発明の効果】本発明によれば、コントラストが高く、
ペーパーホワイトあるいはカラー表示が可能な反射型液
晶表示装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示装置の模式断面図である。

【図２】本発明の液晶表示装置の模式断面図である。

【図３】本発明の液晶表示装置の模式断面図である。

【図４】本発明の液晶層中の光の進行方向を示す模式図
である。

【図５】本発明の全反射媒体中の光の進行経路を示す模
式図である。

【図６】実施例１の液晶表示装置の模式断面図である。

【図７】図６の液晶表示装置の駆動回路のブロック図で
ある。

【図８】実施例３の液晶表示装置の構成斜視図である。

【図９】実施例８の液晶表示装置の模式断面図とその光
学軸を示す図である。

【図１０】本発明の光吸収板の平面図である。

【図１１】本発明における反射率の測定法の説明図であ
る。

【符号の説明】

１,８…基板、２,６…電極、３…配向膜、４…平坦化
膜、５…液晶層、７…絶縁膜、９…全反射拡散板、１０
…反射板、１１…ＰＶＡカプセル、１２…液晶粒子、１
３…入射光、１４…散乱光、１５…透過光、１６…観測
者、１７…ＬＣＤ、１８…表示装置、１９…キーボー
ド、２０…反射光、２１…基板面法線、２２…入射角
度、２３…反射角度、２４…ＬＣＤ角度、２５…全反射
光、２６…ＴＦＴ、２７…上側偏光板、２８…偏光板吸
収軸、２９…位相差板、３０…位相差板進相軸、３１,
３３…ラビング軸、３２…液晶分子、３４…下側偏光
板、３５…下側偏光軸、３６…電界方向、３７…ラビン
グ方向、３８…φ_R、３９…φ_LC、４０…遮光層、４１
…表示画素部、４２…測光方向、４３…拡散光、４４…
積分球、４５…ＬＣＤ試料、４６…光源。

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向配置され、少なくとも一方が透明で
   電極を有する一対の基板、前記基板間に挾持された液晶
   層、前記基板間に一定のギャップを与えるスペーサを挾
   持してなる液晶パネル、前記液晶層を通過した光の反射
   光量を変化させる反射板、前記電極間に電圧を印加して
   前記液晶層の透過光量を変化させる制御手段、前記液晶
   層の透過光量を変化させるための電圧波形を発生させる
   駆動手段を備えた液晶表示装置であって、 前記液晶層と前記反射板との間に前記基板面に対し垂直
   方向から傾いて入射する光を全反射させ、かつ、前記液
   晶層と屈折率の大きさが異なる媒体が配置されているこ
   とを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 対向配置され、少なくとも一方が透明で
   電極を有する一対の基板、前記基板間に挾持された液晶
   層、前記基板間に一定のギャップを与えるスペーサを挾
   持してなる液晶パネル、前記液晶層を通過した光の反射
   光量を変化させる反射板、前記電極間に電圧を印加して
   前記液晶層の透過光量を変化させる制御手段、前記液晶
   層の透過光量を変化させるための電圧波形を発生させる
   駆動手段を備えた液晶表示装置であって、 前記液晶層と前記反射板との間に前記基板面に対し垂直
   方向から傾いて入射した光を全反射させ、かつ、前記液
   晶層と屈折率の大きさが異なる媒体が配置され、前記液
   晶層が二色性色素を含むことを特徴とする液晶表示装
   置。
3. 【請求項３】 対向配置され、少なくとも一方が透明で
   電極を有する一対の基板、前記基板間に挾持された液晶
   層、前記基板間に一定のギャップを与えるスペーサを挾
   持してなる液晶パネル、前記液晶層を通過した光の反射
   光量を変化させる反射板、前記電極間に電圧を印加して
   前記液晶層の透過光量を変化させる制御手段、前記液晶
   層の透過光量を変化させるための電圧波形を発生させる
   駆動手段を備えた液晶表示装置であって、 前記液晶層と前記反射板との間に前記基板面に対し垂直
   方向から傾いて入射した光を全反射させ、かつ、前記液
   晶層と屈折率の大きさが異なる媒体が配置され、前記液
   晶層が誘電率異方性を有し、前記液晶層の厚さｄが３μ
   ｍ以上、屈折率異方性Δｎが１.３以下で、かつ、ｄ・
   Δｎが０.２〜１.２μｍであることを特徴とする液晶表
   示装置。
4. 【請求項４】 前記液晶層の屈折率をｎ_LC、前記屈折率
   の大きさが異なる媒体の屈折率をｎ_Dとしたとき、ｎ_LC
   ＞ｎ_Dで、ｎ_LC／ｎ_D≧１.０５である請求項１，２また
   は３に記載の液晶表示装置。
5. 【請求項５】 前記液晶層と屈折率の大きさが異なる媒
   体が、基板面に対し垂直方向から入射した光の透過率が
   ９０％以上である請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 【請求項６】 前記液晶層と屈折率の大きさが異なる媒
   体が、複数の積層薄膜からなり、隣合う薄膜の屈折率が
   異なる請求項４に記載の液晶表示装置。
7. 【請求項７】 前記液晶層と屈折率の大きさが異なる媒
   体が、ｍ層の積層薄膜であり、前記薄膜の屈折率が液晶
   層に近い側から順にｎ₁、ｎ₂、ｎ₃、ｎ_mと液晶層の屈折
   率をｎ_LCとしたとき、ｎ_LC＞ｎ₁＞ｎ₂＞ｎ₃＞ｎ_mである
   請求項６に記載の液晶表示装置。
8. 【請求項８】 前記液晶層と屈折率の大きさが異なる媒
   体の反射率が２０％以下である請求項１，２または３に
   記載の液晶表示装置。
9. 【請求項９】 前記液晶層と屈折率の大きさが異なる媒
   体が、前記２枚の基板間に配置されている請求項１，２
   または３に記載の液晶表示装置。
10. 【請求項１０】 前記電極の屈折率をｎ_ITO、前記液晶
    層の屈折率をｎ_LCとしたとき、ｎ_LC≧ｎ_ITOである請求
    項１，２または３に記載の液晶表示装置。
11. 【請求項１１】 前記基板と前記液晶層の間に前記液晶
    層の配向を制御する配向膜が配置され、前記配向膜の屈
    折率をｎ_AL、前記液晶層の屈折率をｎ_LCとしたとき、ｎ
    _LC≧ｎ_ALである請求項１，２または３に記載の液晶表示
    装置。
12. 【請求項１２】 前記基板と前記液晶層の間に絶縁膜が
    配置され、前記絶縁膜の屈折率をｎ_I、前記液晶層の屈
    折率をｎ_LCとしたとき、ｎ_LC≧ｎ_Iである請求項１，２
    または３に記載の液晶表示装置。
13. 【請求項１３】 前記反射板の反射率が１０％以下であ
    る請求項１，２または３に記載の液晶表示装置。
14. 【請求項１４】 前記反射板が少なくとも３種の異なる
    光の吸収スペクトルを有する請求項１４に記載の液晶表
    示装置。
15. 【請求項１５】 前記基板の一方が不透明で、かつ、反
    射板を兼ねている基板である請求項１，２または３に記
    載の液晶表示装置。