JPH10170911A - 反射型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】反射型液晶表示装置において、第二の基板１０
３ｂが第一の基板ａの整列方向に直交する方向に整列し
た光透過領域を有する帯状の反射電極群１０６を設ける
ことにより高い反射輝度を得る。 【解決手段】帯状の透明電極群１０４を形成した基板１
０３ａと、その整列方向に直交する方向に整列し光透過
領域を有する帯状の反射電極群１０６を形成した基板１
０３ｂとを電極形成面どおし対向させ、その対向内面に
液晶層１０５を設け、前記反射電極基板１０３ｂの対向
外面に反射板１０７を配置する。帯状の反射電極群の光
透過領域を通過した光は反射板によって観察者側に戻さ
れるために、反射輝度を高めることができる。基板１０
３ｂと反射板１０７の間に低屈折率層１０９を存在させ
てもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、反射型液晶表示装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶ディスプレイ技術の進展によ
る、表示性能の格段の向上によって、電卓からワードプ
ロセッサやパーソナルコンピュータ（以下ＰＣ）のディ
スプレイへと液晶表示装置の応用用途は拡大を遂げてき
た。さらに最近、携帯情報端末（以下ＰＤＡ：Ｐｅｒｓ
ｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）のデ
ィスプレイとしての市場拡大の期待が高まっている。

【０００３】モバイル用途が前提となるＰＤＡは、その
性格からいって、薄く、軽く、低電力のディスプレイを
求めており、それに最も合致するシーズが、バックライ
トを必要としない反射型液晶表示装置（以下ＬＣＤ）で
ある。実際に現在製品化されているＰＤＡの大半が反射
型ＬＣＤを採用している。ＰＤＡは、ミニノートＰＣ、
さらにはネットワークＰＣと融合・分化しながら、マル
チメディア時代の主役となる新たなモバイルＰＣの巨大
マーケットを築くと予測される。今後、反射型ＬＣＤは
そのキーデバイスとしてますます重要な役割を果たすこ
とになるであろう。

【０００４】図３は従来の反射型ＬＣＤの構成を示す。
図３は、ＰＤＡのほか、時計、電卓、電子機器一般に使
用されるＴＮ液晶を用いた反射型ＬＣＤの構成図であ
る。液晶層３０５を挟持する一対の透明電極群３０４
ａ、３０４ｂをそれぞれ形成した基板３０４ａ、３０４
ｂの対向外面には偏光板３０１ａ、３０１ｂが存在す
る。偏光板３０１ｂの裏面には、高屈折率層３０９を介
して反射板３０７が設けられる。通常、高屈折率層はア
クリル系の糊からなり、接着層として偏光板３０１ｂと
反射板３０７とを接合する。屈折率はｎ＝１．５程度で
ある。

【０００５】偏光板３０１ａ側から入射した光は、液晶
層３０５を通過して、反射板３０７で反射され、再び偏
光板３０１ａ側に出射される。液晶層に電圧を印加する
ことにより、液晶層３０５を通過する光を変調すること
ができる。

【０００６】図４は従来の別の反射型ＬＣＤの構成を示
す。図４はＰＤＡなどに使用されるＳＴＮ液晶を用いた
反射型ＬＣＤの構成図である。基本的な構成は図３のＴ
Ｎ液晶とほぼ同じである。ＳＴＮ液晶モード特有の着色
を補償または制御するため、偏光板４０１ａ、透明電極
群４０４ａを形成した透明基板４０３ａの間に位相差板
４０２を介挿することが異なる点である。

【０００７】ところで反射型ＬＣＤの課題の一つは「カ
ラー表示」である。カラー表示を実現させるためには通
常、赤・青・緑の三色のマイクロカラーフィルタ層を液
晶パネル内面に形成する方式をとる。透過型ＬＣＤでは
マイクロカラーフィルタ層での透過率の減少を高輝度の
バックライトで補っている。一方、反射型ＬＣＤではも
ちろんバックライトがないのでマイクロカラーフィルタ
層を利用することが困難であり、現在のところ「モノク
ロ表示」が主流である。

【０００８】しかしながら、反射型ＬＣＤにおけるカラ
ー表示化への取り組みは盛んである。その実現の方法と
しては、（１）液晶の複屈折性を利用する方法、（２）
液晶パネルの透過率を向上させてカラーフィルタ層を利
用する方法、の二つが考えられる。

【０００９】この内、（１）は液晶層に印加する電圧を
制御することにより複屈折性を変化させ、それによって
カラー表示を実現させるものである。この方式では、階
調性、液晶層厚の制御性などの制約から５色以上の多色
化は困難であり、本格的なカラー表示には適していな
い。

【００１０】次に、（２）の方法は、現状のパネル構成
において２枚の偏光板を用いているところを、偏光板を
１枚のみ使用もしくは不用とする液晶動作モードを利用
し、液晶パネルの透過率を向上させることでカラーフィ
ルタの適用を可能とした方法である。実際の例の一つと
しては、液晶動作モードとしてゲスト・ホストモードを
利用しカラーフィルタ層をパネル内面に形成し、２端子
素子からの電圧を反射電極を介して液晶層に印加し光変
調を制御する方法がある（シャープ技報、第５６号、２
７、（１９９３））。この方法によってカラー表示可能
な反射型ＬＣＤを実現している。また、偏光板を１枚用
いる方法としては、反射型のＳＴＮ液晶において液晶層
と光学補償部材のリタデーションおよび偏光板と光学補
償部材の光学軸を特定することで白・黒の光変調を可能
としている例がある（特開平７−８４２５２号公報）。
これにカラーフィルタ層を組み合わせればカラー表示が
原理的に可能である。

【００１１】また、上記の方法では反射電極を用いるの
であるが、「紙」のようにどの角度から見ても明るいと
いう性能を達成するために、パネル構成の内に拡散反射
性を付与することが重要である。

【００１２】反射板の場合、反射板表面に凹凸を形成
し、その分布状態、密度、高さなどのファクタを最適化
して拡散反射性を付与することが考えられる。実際この
ようにして拡散反射性を付与した反射板を観察した結
果、反射板単体では、角度依存性が極めて小さく、紙に
近い見栄えが得られる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】この反射電極を用いる
反射型液晶表示装置においては、カラーフィルタ層を用
いて視認性の高いカラー表示を実現させるために、さら
なる明るさ向上が要求されている。

【００１４】本発明は上記課題に鑑み、比較的簡単な構
成で、高画質の反射型液晶表示装置を提供することを目
的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明の反射型液晶表示装置は、表面に帯状の透明電
極群を有する第一の基板と、前記第一の基板と対向する
第二の基板と、前記第一の基板と第二の基板の対向内面
に挟持された液晶層と、前記第二の基板の対向外面に反
射板を備えた反射型液晶表示装置において、前記第二の
基板が前記第一の基板の整列方向に直交する方向に整列
し光透過領域を有する帯状の反射電極群を有することを
特徴とする。

【００１６】前記構成においては、前記透明電極群及び
反射電極群のいずれか一方に対応する形状に光透過領域
を有するように形成したカラーフィルタ層を前記第一の
基板と第二の基板との間に備えることが好ましい。

【００１７】また前記構成においては、前記第二の基板
と前記反射板との間に、１≦ｎ≦１．４の範囲の屈折率
ｎを有する低屈折率層を備えることが好ましい。また前
記構成においては、前記低屈折率層が、空気、水、ＦＥ
Ｐフロロカーボン樹脂、四フッ化エチレン樹脂、及びフ
ッ化シリコンゴムから選ばれる少なくとも１つを含むこ
とが好ましい。ＦＥＰフロロカーボン樹脂とは低屈折率
性のフッ素樹脂材料の一種である。

【００１８】また前記構成においては、前記反射板の反
射面の構成材料が銀を含むことが好ましい。ここで銀を
含むとは、銀単体または銀単体の表面に腐食防止のため
に透明樹脂を積層したものを含む。

【００１９】また前記構成においては、前記反射板に代
えて白色板を存在させてもよい。また前記構成において
は、前記白色板の構成材料が酸化マグネシウム、硫酸バ
リウム、及び酸化亜鉛から選ばれる少なくとも１つであ
ることが好ましい。

【００２０】

【発明の実施の形態】前記本発明によれば、表面に帯状
の透明電極群を有する第一の基板と、前記第一の基板と
対向する第二の基板と、前記第一の基板と第二の基板の
対向内面に挟持された液晶層と、前記第二の基板の対向
外面に反射板を備えた反射型液晶表示装置において、前
記第二の基板が前記第一の基板の整列方向に直交する方
向に整列し光透過領域を有する帯状の反射電極群を有す
ることにより、反射電極群を形成した基板の対向外面に
反射板を存在させた構成にしたものである。これによ
り、電極群の間隙つまり画素電極以外の領域からの光が
反射板にて反射され観察者に達することになり、反射輝
度の高い反射型液晶表示装置を得ることができる。反射
電極群はアルミまたは銀を主成分としてスパッタ法によ
り成膜する。

【００２１】前記透明電極群及び反射電極群のいずれか
一方に対応する形状に光透過領域を有するように形成し
たカラーフィルタ層を前記第一の基板と第二の基板との
間に備えるという本発明の好ましい構成によれば、電極
群に対応する形状に間隙を有するように形成したカラー
フィルタ層をパネル内面に形成することで、明るいカラ
ー表示が可能な反射型液晶表示装置を実現できる。

【００２２】前記第二の基板と前記反射板との間に、１
≦ｎ≦１．４の範囲の屈折率ｎを有する低屈折率層を備
えるという本発明の好ましい構成によれば、反射光の開
き角度が減少し、反射輝度の減少が抑制される。液晶セ
ルを通過し拡散反射板表面に達した光は、鏡面反射板の
場合と異なり、正反射方向以外にも、観察方向に多くの
部分が反射される。この拡散反射板上で反射された光の
液晶セルへの侵入角を、糊のような高屈折率層の場合
と、空気のような低屈折率層の場合について、それぞ
れ、ψ1、ψ2とすると、Ｓｎｅｌｌの法則によりψ1＞
ψ2となる。このとき、液晶セルの屈折率ｎ_LCDはｎ_LCD
＝１．５と考えている。空気の屈折率ｎ_airはｎ_air＝
１．０であるから、液晶セルを出射する際の各々の場合
の出射角度ξ1、ξ2のあいだには、先ほどと同様にＳｎ
ｅｌｌの法則によりξ1＞ξ2の関係が存在する。液晶セ
ルと拡散反射板との間に高屈折率層を介挿した場合の反
射光の開き角の増加は、観察方向に対する反射光度の減
少を意味する。さらに、ψ1、ψ2が臨界角よりも大きく
なると、全反射により、もはや液晶セルを出射する光が
なくなる。これについても高屈折率層の方がより顕著に
影響を受ける。従って、液晶セルと反射板との間に低屈
折率層を介挿することにより反射輝度を向上させること
ができる。本発明において効果的なのは、例えば屈折率
ｎが１．０の空気を液晶セルと反射板との間に介挿した
場合である。

【００２３】前記反射板の反射面の構成材料が銀を含む
という本発明の好ましい構成によれば、他の金属を使っ
た場合に比べて高い反射輝度もつ反射型ＬＣＤを実現で
き、ペーパーホワイト表示、すなわち「紙」のようにど
の角度から見ても明るい表示をより効果的に実現するこ
とができる。

【００２４】また、反射板を白色板に置き換えることに
より、電極群の間隙つまり画素電極以外の領域をより白
色化させ、パネルの視認性としてペーパーホワイト表示
性能を高めることも可能である。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１から図３を用い
て説明する。 （実施例１）図１は本実施例の反射型液晶表示装置を示
している。帯状の透明電極群１０４を形成した透明基板
１０３ａと、前記透明電極群の整列方向とは直交する方
向の帯状の反射電極群１０６を形成した透明基板１０３
ｂの対向内面に液晶層１０５を挟持する。反射電極群１
０６はアルミを用いてスパッタ法によって成膜した。液
晶層１０５は基板１０３ａ、１０３ｂに平行でツイスト
のない配向とさせた。基板１０３ａの対向外面には位相
差板１０２、偏光板１０１を配置する。一方、反射電極
群１０６を形成した基板１０３ｂの対向外面には低屈折
率層１０９を介して反射板１０７を配置する。透明電極
群１０４と基板１０３ａの間にはマイクロカラーフィル
タ層１０８を形成した。マイクロカラーフィルタ層１０
８は赤、緑、青の３色でひとつの画素を成すように帯状
に形成した誘電体層からなり、顔料によって発色する。

【００２６】低屈折率層１０９は空気とし、反射板には
銀を反射材料とする拡散反射板１０７を用いた。拡散反
射板の場合、表面に凹凸があるので、液晶セルに置くだ
けで、空気層は自然に導入することができる。

【００２７】位相差板１０２はその遅相軸が液晶層１０
５の液晶配向方向に直交するように設置した。また、位
相差板１０２と液晶層１０５のリタデーションはほぼ同
等となるように設計した。つまり、光学補償状態となっ
ている。本実施例において、位相差板のリタデーション
は３８５ｎｍ、液晶層のリタデーションは３８５ｎｍ、
液晶層の厚さｄは４．３μｍであった。

【００２８】偏光板１０１側から入射した光は、位相差
板１０２、液晶層１０５を通過して、反射電極１０６の
上では入射光と同じ直線偏光状態となり反射され、さら
に偏光板１０１側に到達する時点では再度、入射直線偏
光状態となって出射される。これはノーマリホワイト・
モードである。

【００２９】反射電極群の光透過領域を通過した光は基
板１０３ｂの裏面に貼合した反射板によって観察者側に
戻されるために、明るい表示を得ることができる。さら
に、液晶層に電圧を印加することにより、液晶層１０５
を通過する光を変調することができる。印加する電圧と
ともに液晶層の有効なリタデーションは減少する。液晶
層と位相差板のリタデーションの差が光波長の１／４に
なった時、反射面では円偏光状態、反射光が再び偏光板
に到達したところでは入射直線偏光とは直交する方向の
直線偏光状態となる。この時、暗状態が実現できる。

【００３０】以上のように、マイクロカラーフィルタの
ＲＢＧに対応させて明暗を電気的に制御することによ
り、明るいカラー表示の反射型ＬＣＤが得られた。本実
施例の積分反射率は１５％であった。なお従来例の積分
反射率は１２％であった。

【００３１】なお本実施例では、低屈折率層として、最
も効果のある空気の場合について記載した。空気に代え
て水（ｎ＝１．３３）、ＦＥＰフロロカーボン樹脂（ｎ
＝１．３４）、四フッ化エチレン樹脂（ｎ＝１．３
５）、またはフッ化シリコンゴム（ｎ＝１．３８）を用
いた場合にも同様の結果が得られる。

【００３２】また、マイクロカラーフィルタを利用して
カラー表示を実現した場合を記載したが、当然、マイク
ロカラーフィルタを用いない白黒表示の場合にも、この
方法は反射輝度を高めるために有効な手段である。

【００３３】（実施例２）図４は本実施例の反射型液晶
表示装置を示す。基本的な構成は図１の反射型液晶表示
装置とほぼ同じである。外付けの反射板を酸化マグネシ
ウムからなる白色板４０７に置き換えたことが異なる。
反射電極群の光透過領域を通過した光は、白色板にて観
察者側に拡散反射される。これによって、反射光の白色
化の点で改善することができた。

【００３４】白色板の構成材料として、酸化マグネシウ
ム、硫酸バリウム、酸化亜鉛のいずれでも同様の効果を
得ることができた。なお、以上の実施例では、液晶動作
モードとして電界制御複屈折効果を利用したが、前述し
たような、反射電極を用い、偏光板の使用枚数が１枚以
下で表示可能な動作モードについても同様に実施可能で
ある。さらに、本発明の内容は、単純マトリクス駆動、
ＴＦＴなどのスイッチング素子による駆動のいずれに対
しても適用できる。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、比較的簡
単な手法で、反射輝度が高く、マイクロカラーフィルタ
層と組み合わせることでカラー表示の可能な反射型液晶
表示装置が得られるという有利な効果が得られる。

【００３６】さらに、液晶セルと反射板との間に介挿す
る低屈折率層を空気とすれば、従来の一般的な手法であ
った糊を使う場合に比べて、生産性やリペア性が著しく
増加し、低コスト化が可能という効果を有し、極めて実
用的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施の形態による反射型液晶表示
装置を示す構成図

【図２】 本発明の別の一実施の形態による反射型液晶
表示装置を示す構成図

【図３】 従来の反射型液晶表示装置の一例を示す構成
図

【図４】 従来の反射型液晶表示装置の別の一例を示す
構成図

【符号の説明】

１０１、２０１、３０１ａ、３０１ｂ、４０１ａ、４０
１ｂ・・・偏光板 １０２、２０２、４０２・・・位相差板 １０３ａ、１０３ｂ、２０３ａ、２０３ｂ、３０３ａ、
３０３ｂ、４０３ａ、４０３ｂ・・・透明基板 １０４、２０４、３０４ａ、３０４ｂ、４０４ａ、４０
４ｂ・・透明電極群 １０５、２０５、３０５、４０５・・・液晶層 １０６、２０６・・・反射電極群 １０７、３０７、４０７・・・反射板 ２０７・・・白色板 １０８、２０８・・・マイクロカラーフィルタ層 １０９、２０９・・・低屈折率層 ３０９、４０９・・・高屈折率層

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表面に帯状の透明電極群を有する第一の基
   板と、前記第一の基板と対向する第二の基板と、前記第
   一の基板と第二の基板の対向内面に挟持された液晶層
   と、前記第二の基板の対向外面に反射板を備えた反射型
   液晶表示装置において、前記第二の基板が前記第一の基
   板の整列方向に直交する方向に整列した光透過領域を有
   する帯状の反射電極群を有することを特徴とする反射型
   液晶表示装置。
2. 【請求項２】前記透明電極群及び反射電極群のいずれか
   一方に対応する形状に光透過領域を有するように形成し
   たカラーフィルタ層を前記第一の基板と第二の基板との
   間に備えた請求項１に記載の反射型液晶表示装置。
3. 【請求項３】前記第二の基板と前記反射板との間に、１
   ≦ｎ≦１．４の範囲の屈折率ｎを有する低屈折率層を備
   えた請求項１または２に記載の反射型液晶表示装置。
4. 【請求項４】前記低屈折率層が、空気、水、ＦＥＰフロ
   ロカーボン樹脂、四フッ化エチレン樹脂、及びフッ化シ
   リコンゴムから選ばれる少なくとも１つを含む請求項３
   に記載の反射型液晶表示装置。
5. 【請求項５】前記反射板の反射面の構成材料が銀を含む
   請求項１に記載の反射型液晶表示装置。
6. 【請求項６】前記反射板に代えて白色板を備えた請求項
   １に記載の反射型液晶表示装置。
7. 【請求項７】前記白色板の構成材料が酸化マグネシウ
   ム、硫酸バリウム、及び酸化亜鉛から選ばれる少なくと
   も１つである請求項６記載の反射型液晶表示装置。