JPH0990349A - 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、赤の発色を得る。 【解決手段】偏光板、位相差板、液晶セル、反射層が備
わり、液晶セルのねじれ角θ₁ 、液晶セルの第１の配向
方向１０と位相差板の遅相軸方向との交差角θ₂、偏光
板の偏光軸方向１３と液晶セルの第１の配向方向１０と
の交差角θ₃ を最適に設定し、マルチプレックス駆動回
路により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２枚用いたものが一般的であ
る。しかし、白の明るさが足りないという課題があっ
た。また色純度の良い発色を得られない課題もあった。
また、反射型特有の表示が二重に見えるという課題もあ
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、別の片側に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、純度の良い発色を得るため
に構成条件をどのように設定すればよいのか記述されて
いない。構成はΔｎ・ｄの大きさや角度など変動要因が
大きく、構成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、線間が青となり、表
示が暗くなる。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、選択波形又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。

【０００７】言い換えれば、電圧を印加されないとき、
又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、本発明では、電極を有する２枚の基板間に、ツイス
ト配向したネマチック液晶を挟持してなる液晶セルと、
１枚の偏光板と、１枚の反射層とを有し、液晶層と偏光
板の間に位相差板を有し、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−１６０〜−３００°のねじれ角θ₁ を有し、液晶
セルの液晶の屈折率異方性Δｎ₁ と液晶セルの厚みｄ₁
の積Δｎ₁ ・ｄ₁ が０．３〜２．００μｍとされ、位相
差板は一軸異方性であり、位相差板の面内の遅相軸と進
相軸の屈折率異方性の差Δｎ₂ と位相差板の厚みｄ₂ の
積Δｎ₂ ・ｄ₂ が０．３〜２．００μｍとされ、液晶セ
ルの第１の配向方向から位相差板の遅相軸方向への角度
を前記所定方向にθ₂ とし、液晶セルの第１の配向方向
から偏光板の偏光軸方向への角度を前記所定方向にθ₃
とし、θ₂ が＋７５〜＋１２０°の範囲にあり、かつ、
θ₃ が＋２５〜＋８０°または＋１１５〜１７０°の範
囲にあり、３値以上の電圧値が選択されて液晶セルに駆
動電圧が印加され、光は偏光板側から入射され、反射層
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】好ましい実施例においては、前記所定方向
は、時計回り方向又は反時計回り方向であることを特徴
とする。

【００１０】別の好ましい実施例においては、前記位相
差板が２軸異方性であり、面内方向の屈折率をｎ_x 、ｎ
_y とし（ｎ_x ＞ｎ_y ）、ｎ_z を位相差板の厚み方向の屈
折率とした場合、０．７≧Ｎ_z ＝（ｎ_x −ｎ_z ）／（ｎ
_x −ｎ_y ）≧０．２の関係を満足することを特徴とす
る。

【００１１】さらに別の好ましい実施例においては、前
記液晶セルのΔｎ₁ ・ｄ₁ が０．９０〜１．３０μｍで
あることを特徴とする。

【００１２】さらに別の好ましい実施例においては、前
記位相差板のΔｎ₂ ・ｄ₂ が０．８０〜１．００μｍで
あることを特徴とする。

【００１３】さらに別の好ましい実施例においては、前
記液晶セルのθ₁ の絶対値が、２３０°〜２５０°であ
ることを特徴とする。

【００１４】さらに別の好ましい実施例においては、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。

【００１５】さらに別の好ましい実施例においては、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、選択波形又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、青表示又は緑表示又は赤表示の発色
が行われることを特徴とする。

【００１６】さらに別の好ましい実施例においては、マ
ルチプレックス駆動のデューティ比が１／３２〜１／３
００であ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、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。

【００１８】さらに別の好ましい実施例においては、液
晶セルを形成する基板の液晶側に反射板を設けたことを
特徴とする。

【００１９】さらに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
路が設置されていることを特徴とする。

【００２０】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
み又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。

【００２１】従来例１に示されている構成では、電圧無
印加時に青の表示であること、赤を発色することができ
ない問題がある。またこの従来例１に用いられいるセル
構成条件は最適化されていないため、マルチプレックス
駆動には適しない。

【００２２】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１０（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１１に
よって、第１の配向方向１０から第２の配向方向１１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１０から位相差板の遅相軸方向１２への角度を時計
回りにθ₂ とし、液晶セルの第１の配向方向１０から偏
光板の偏光軸方向１３への角度を時計回りにθ₃ 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。

【００２３】θ₂ とθ₃ 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３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。

【００２４】図３では、２つの斜線部が示されている。
これらは、横軸（θ₃ ）、縦軸（θ₂ ）の座標位置が、
ほぼ（５０°，９５〜１００°）及び（１４０〜１４５
°，９５〜１００°）を中心として、約６０°に相当す
る長さの長径と約２０°に相当する長さの短径を有する
右上がりに傾いた２つの楕円内の範囲である。

【００２５】また、液晶セルのΔｎ₁ ・ｄ₁ と位相差板
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４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。

【００２６】図４に表された範囲は、横軸（Δｎ₂ ・ｄ
₂ ）、縦軸（Δｎ₁ ・ｄ₁ ）の座標位置がほぼ（０．
９，１．１）を中心として長辺が０．３５〜０．４μｍ
で短辺が約０．２μｍの縦長長方形に内接する楕円又は
それに近い形状の範囲である。

【００２７】すでに、特願平７−１４０８９６におい
て、本発明に関する基本的な構成について提案した。本
発明においては上記のように各条件域をより詳細に得よ
うとする。具体的には、反射型カラー液晶表示装置の構
成要件（Δｎ₁ 、ｄ₁ 、各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。

【００２８】液晶セルのねじれ角θ₁ は、１６０〜３０
０°までよく、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。

【００２９】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２０％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。

【００３０】位相差板としては、温度によってΔｎ・ｄ
が変化する温度補償位相差板を用いてもさらによい。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。

【００３１】波長による光学異方性の分散を変えた位相
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。

【００３２】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３２０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２４０本のストライプ状のパターンを
形成する。これにより、３２０×２４０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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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、選択波形又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、青又は緑又は赤の発色
が可能とすることである。

【００５１】言い換えれば、電圧を印加されないとき、
又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。

【００５２】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。

【００５３】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。

【００５４】

【実施例】以下、本発明を実施例（例１〜５）及び従来
例（例６）によって説明する。

【００５５】（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、位相差板２、液晶セ
ル３、及び反射層９とが順に設けられている。液晶セル
は、液晶層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７
Ａ、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。

【００５６】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。

【００５７】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、第１の液晶セル
を形成した。

【００５８】図２において、液晶セルの第１の配向方向
を１０、液晶セルの第２の配向方向を１１、位相差板の
第１の遅相軸方向を１２、偏光板の偏光軸を１３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。

【００５９】また、液晶セルの第１の配向方向１０から
液晶セルの第２の配向方向１１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１０から位相
差板の遅相軸方向までの角度を時計回りにθ₂ とする。
液晶セルの第１の配向方向１０から偏光板の偏光軸１３
までの角度を時計回りにθ₃ とする。

【００６０】また、例１では、θ₁ 、θ₂ 、θ₃ 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。

【００６１】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１．１１
μｍとした。位相差板のΔｎ₂ ・ｄ₂ はほぼ０．８５μ
ｍとした。θ₁ ＝−２４０°、θ₂ ＝１００°、θ₃ ＝
５０°と設定した。

【００６２】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
効電圧の増大に伴い、明るい白から、赤、青、緑の表示
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。

【００６３】この液晶表示素子を、１／２００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。

【００６４】表示画面の大きさとしては３２０×２００
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。

【００６５】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。

【００６６】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又は赤で表示した。

【００６７】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。

【００６８】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。

【００６９】一軸位相差板の代わりに二軸位相差板を用
いた。Ｎ_z は０．５とした。斜めから見ても色変化が少
なく視野角の広い表示が得られた。垂直方向は一軸も二
軸も同じ発色を得られた。

【００７０】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。

【００７１】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。

【００７２】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。

【００７３】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。

【００７４】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。

【００７５】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。

【００７６】（例２）液晶セルのΔｎ₁ ・ｄ₁ をほぼ
１．１１μｍとした。同様に、位相差板のΔｎ₂ ・ｄ₂
をほぼ０．８５μｍとした。θ₁ ＝−２４０°、θ₂ ＝
１００°、θ₃＝１４０°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。例１とほぼ同
じ発色が得られた。

【００７７】（例３）液晶セルのΔｎ₁ ・ｄ₁ をほぼ
１．１１μｍとした。同様に、位相差板のΔｎ₂ ・ｄ₂
をほぼ０．９０μｍとした。θ₁ ＝−２４０°、θ₂ ＝
９０°、θ₃ ＝１３０°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。例１と比べて赤がよ
り純度の高い赤に近づいた。

【００７８】（例４）液晶セルのΔｎ₁ ・ｄ₁ をほぼ
１．１１μｍとした。同様に、位相差板のΔｎ₂ ・ｄ₂
をほぼ０．８５μｍとした。θ₁ ＝−２４０°、θ₂ ＝
９０°、θ₃ ＝１３０°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。例１と比べて赤がよ
り純度の高い色に近づいた。

【００７９】（例５）液晶セルのΔｎ₁ ・ｄ₁ をほぼ
１．１１μｍとした。同様に、位相差板のΔｎ₂ ・ｄ₂
をほぼ０．９０μｍとした。θ₁ ＝−２４０°、θ₂ ＝
９０°、θ₃ ＝４０°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。例１と比べて青を暗く
することができた。これにより、表示のコントラストが
大きくなり見栄えが向上した。

【００８０】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。

【００８１】図１５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１６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。

【００８２】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。

【００８３】上述した例１〜５及び例６（従来例）につ
いて、各パラメータを表１に示す。また、例１〜５の電
圧に対する色変化と反射率を図５〜図１４に示す。

【００８４】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１〜５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。

【００８５】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。

【００８６】

【表１】

【００８７】

【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、又は電圧が
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良い赤、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。

【００８８】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）又は、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。

【００８９】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
方向と位相差板の遅相軸方向の平面における角度関係を
示す模式図。

【図３】発色がよいθ₂ とθ₃ の関係を示す図。

【図４】発色がよいΔｎ₁ ・ｄ₁ とΔｎ₂ ・ｄ₂ の関係
を示す図。

【図５】例１の電圧に対する色変化を示す色度図。

【図６】例１の電圧に対する反射率を示す図。

【図７】例２の電圧に対する色変化を示す色度図。

【図８】例２の電圧に対する反射率を示す図。

【図９】例３の電圧に対する色変化を示す色度図。

【図１０】例３の電圧に対する反射率を示す図。

【図１１】例４の電圧に対する色変化を示す色度図。

【図１２】例４の電圧に対する反射率を示す図。

【図１３】例５の電圧に対する色変化を示す色度図。

【図１４】例５の電圧に対する反射率を示す図。

【図１５】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１６】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：ねじれ位相差板 ３：液晶セル ４：基板 ５：透明導電膜 ６：絶縁層 ７：配向制御膜 ８：液晶層 ９：反射板 １０：液晶セルの第１の配向方向 １１：液晶セルの第２の配向方向 １２：位相差板の遅相軸方向 １３：偏光板の偏光軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電極を有する２枚の基板間に、ツイスト配
   向したネマチック液晶を挟持してなる液晶セルと、１枚
   の偏光板と、１枚の反射層とを有し、液晶層と偏光板の
   間に位相差板を有し、 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−１６０〜−３００°の
   ねじれ角θ₁ を有し、液晶セルの液晶の屈折率異方性Δ
   ｎ₁ と液晶セルの厚みｄ₁ の積Δｎ₁ ・ｄ₁ が０．３〜
   ２．００μｍとされ、 位相差板は一軸異方性であり、位相差板の面内の遅相軸
   と進相軸の屈折率異方性の差Δｎ₂ と位相差板の厚みｄ
   ₂ の積Δｎ₂ ・ｄ₂ が０．３〜２．００μｍとされ、 液晶セルの第１の配向方向から位相差板の遅相軸方向へ
   の角度を前記所定方向にθ₂ とし、液晶セルの第１の配
   向方向から偏光板の偏光軸方向への角度を前記所定方向
   にθ₃ とし、 θ₂ が＋７５〜＋１２０°の範囲にあり、かつ、θ₃ が
   ＋２５〜＋８０°または＋１１５〜１７０°の範囲にあ
   り、 ３値以上の電圧値が選択されて液晶セルに駆動電圧が印
   加され、光は偏光板側から入射され、反射層で反射さ
   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】前記所定方向は、時計回り方向又は反時計
   回り方向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】前記位相差板が２軸異方性であり、面内方
   向の屈折率をｎ_x 、ｎ_y とし（ｎ_x＞ｎ_y ）、ｎ_z を位
   相差板の厚み方向の屈折率とした場合、 ０．７≧Ｎ_z ＝（ｎ_x −ｎ_z ）／（ｎ_x −ｎ_y ）≧０．２ の関係を満足することを特徴とする請求項１又は２の反
   射型カラー液晶表示装置。
4. 【請求項４】前記液晶セルのΔｎ₁ ｄ₁ が０．９０〜
   １．３０μｍであることを特徴とする請求項１〜３のい
   ずれかの反射型カラー液晶表示装置。
5. 【請求項５】前記位相差板のΔｎ₂ ｄ₂ が０．８０〜
   １．００μｍであることを特徴とする請求項１〜４のい
   ずれかの反射型カラー液晶表示装置。
6. 【請求項６】前記液晶セルのθ₁ の絶対値が、２３０°
   〜２５０°であることを特徴とする請求項１〜５のいず
   れかの反射型カラー液晶表示装置。
7. 【請求項７】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請求項１〜６のいずれかの反射型カ
   ラー液晶表示装置。
8. 【請求項８】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、選択波形又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、青表示又は緑表示又
   は赤表示の発色が行われることを特徴とする請求項７の
   反射型カラー液晶表示装置。
9. 【請求項９】マルチプレックス駆動のデューティ比が１
   ／３２〜１／３００であることを特徴とする請求項７又
   は８の反射型カラー液晶表示装置。
10. 【請求項１０】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
    特徴とする請求項１〜９のいずれかの反射型カラー液晶
    表示装置。
11. 【請求項１１】液晶セルを形成する基板の液晶側に反射
    板を設けたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか
    の反射型カラー液晶表示装置。
12. 【請求項１２】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ていることを特徴とする
    請求項１〜１１のいずれかの反射型カラー液晶表示装
    置。
13. 【請求項１３】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請求項１〜１２のいずれかの
    反射型カラー液晶表示装置。