KR20010015425A - 반사형 컬러 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

백(白) 표시시 및 흑(黑) 표시시의 무채색화에 외에도 중간조(中間調) 표시시의 무채색화도 동시에 실현하고, 색 재현성을 높일 수 있다. 스위칭 소자와 반사 전극(104)을 구비한 복수의 화소를 매트릭스형으로 배치한 액티브 매트릭스 기판과, 상기 기판과 유리 기판 사이에 봉입한 액정층(103)과, 위상판(102)과, 편광판(101)을 구비하는 반사형 컬러 액정 표시 장치에 있어서, 노멀 블랙 표시 방식으로서, 위상판과 액정층 사이에서의 빛의 스토크스 파라미터(S1, S2, S3)의 S1-S2면으로의 사영이 거의 직선이고, 또한 반사 전극의 반사면에서의 편광 상태가 어떤 파장에서도 거의 원편광인 동시에, 액정층의 두께와 굴절율 이방성과의 곱인 액정층의 리터데이션이 150㎚ 이상 340㎚ 이하이며, 액정층의 트위스트 각도(113)가 20도 이상 70도 이하가 된다.

Description

반사형 컬러 액정 표시 장치{REFLECTION TYPE COLOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은, 반사형 컬러 액정 표시 장치에 관한 것으로, 특히 모든 계조에서 색 재현을 실현하는 액정 표시의 기술에 관한 것이다.
반사형 액정 디스플레이는, 액정 본래의 저소비 전력의 특징을 구비한 디스플레이이다. 또한, 반사형 액정 디스플레이는, 휴대 정보 단말 기기 등, 구동 시간에 대한 요구가 강한 기기에서는 필수적인 디바이스이다. 그러나, 현재 주류의 흑백 표시의 반사형 액정 디스플레이에서는 표시할 수 있는 정보량에 한계가 있고, 또한 화상 정보를 취급하는 것이 곤란하다는 등의 문제점이 있다. 이후의 휴대 정보 단말 기기 등의 시장의 확대를 위해서도, 고성능의 반사형 컬러 액정 디스플레이가 기대되고 있다.
일본 특개평10-154817호 공보에는, 트위스트 각도가 45°, 63°, 90°경우에 있어서의 셀 파라미터가 개시가 되고 있다. 또한, 일본 특개평6-11711호 공보에는, 표면이 매끄러운 요철을 갖는 경면(鏡面) 전극을 구비하고, 편광자와 액정 소자와 광학 위상 보상 부재로 구성되는 반사형 액정 표시 장치에 대해 개시되어 있다. 이 반사형 액정 표시 장치에서는, 액정 소자 리터데이션과 광학 위상 보상 부재의 리터데이션과의 차를 파장으로 제한한 량이, m을 양의 정수로 하여, m/2±0.1일 때에는 광투과 상태, 0.25+m/2±0.1일 때에는 차광 상태가 되도록, 액정 소자 및 광학 위상 보상 부재의 리터데이션을 선정하고 있다.
상기 어느 한 기술 개시에서도, 백 또는 흑 표시시의 어느 한 무채색화는 어느 정도 고려되고 있지만, 백 표시 및 흑 표시, 또한 전계조에 걸치는 무채색화는 고려되지 않는다. 따라서, 이러한 조건의 액정 디스플레이에서 백에서부터 흑으로 연속적으로 변화하는 그레데이션 표시를 행하면, 중간 계조에 있어서 착색(着色)이 생겨, 표시 품질의 저하를 초래하게 된다.
본 발명의 목적은, 백 표시시 및 흑 표시시의 무채색화 이외에, 중간조 표시 시의 무채색화도 실현하고, 색 재현성이 높은 반사형 컬러 액정 표시 장치를 제공하는데에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 스위칭 소자와 반사 전극을 구비한 복수의 화소를 매트릭스형으로 배치한 액티브 매트릭스 기판과, 투명 전극을 구비한 유리 기판과, 액티브 매트릭스 기판과 유리 기판 사이에 봉입한 액정층과, 위상판과, 편광판을 포함하는 반사형 컬러 액정 표시 장치에 있어서, 액정층으로 인가하는 전압의 저전압측에서 흑 화상을 표시하고 고전압측의 어느 한 전압에서 백 화상을 표시하는 노멀 블랙 표시 방식으로서, 위상판과 액정층 사이에서의 빛의 스토크스 파라미터(S1, S2, S3)의 S1-S2면으로의 사영이 거의 직선이고, 또한 반사 전극의 반사면에서의 편광 상태가 어떤 파장에서도 거의 원편광이다.
여기서, 액정층의 두께와 굴절율 이방성과의 곱인 액정층의 리터데이션이 150㎚ 이상 340㎚ 이하이고, 액정층의 트위스트 각도가 20도 이상 70도 이하인, 적합한 고콘트라스트비의 반사형 컬러 액정 표시 장치를 실현한다.
여기서, 액정층의 두께와 굴절율 이방성과의 곱인 액정층 리터데이션이 200㎚ 이상 300㎚ 이하이고, 액정층의 트위스트 각도가 40도 이상 55도 이하이고, 편광판의 투과축과 유리 기판측의 액정 배향 방향이 이루는 각도가 -32도 이상 -16도 이하이고, 편광판의 투과축과 위상판의 지상축(遲相軸)이 이루는 각도인 위상판 방위각이 70도 이상 81도 이하이며, 위상판의 리터데이션이 320㎚ 이상 430㎚ 이하인, 보다 높은 콘트라스트비의 반사형 컬러 액정 표시 장치를 실현한다.
여기서, 액정층의 두께와 굴절율 이방성과의 곱인 액정층의 리터데이션이 거의 250㎚이고, 액정층의 트위스트 각도가 거의 50도이고, 편광판의 투과축과 유리 기판측의 액정 배향 방향이 이루는 각도가 거의 -26도이고, 편광판의 투과축과 위상판의 지상축이 이루는 각도인 위상판 방위각이 거의 76도이고, 위상판 리터데이션이 거의 380㎚로서 모든 계조에서 무채색 표시가 가능하고, 색 재현성이 우수한 반사형 컬러 액정 표시 장치를 실현한다.
또한, 스위칭 소자와 반사 전극을 구비한 복수의 화소를 매트릭스형으로 배치한 액티브 매트릭스 기판과, 투명 전극을 구비한 유리 기판과, 액티브 매트릭스 기판과 유리 기판 사이에 봉입한 액정층과, 위상판과, 편광판을 구비하는 반사형 컬러 액정 표시 장치에 있어서, 액정층으로 인가하는 전압의 저전압측에서 백 화상을 표시하고 고전압측의 어느 한 전압에서 흑 화상을 표시하는 노멀 화이트 표시 방식으로서, 위상판과 상기 액정층 사이에서의 빛의 스토크스 파라미터(S1, S2, S3)의 S1-S2면으로의 사영이 거의 직선이고, 또한 반사 전극의 반사면에서의 편광 상태가 어떤 파장에서도 거의 직선 편광이다.
여기서, 액정층의 두께와 굴절율 이방성과의 곱인 액정층의 리터데이션이 200㎚ 이상 450㎚ 이하이고, 액정층의 트위스트 각도가 50도 이상 65도 이하이고, 편광판의 투과축과 액티브 매트릭스 기판측의 액정 배향 방향이 이루는 각도가 거의 0도 내지 90도이고, 액티브 매트릭스 기판측의 액정 배향 방향과 위상판의 지상축이 이루는 각도인 위상판 방위각이 44도 이상 76도 이하이고, 위상판의 리터데이션이 69㎚ 이상 255㎚ 이하인, 적합한 고콘트라스트비의 반사형 컬러 액정 표시 장치를 실현한다.
여기서, 액정층의 두께와 굴절율 이방성과의 곱인 액정층 리터데이션이 250㎚ 이상 450㎚ 이하이고, 액정층의 트위스트 각도가 55도 이상 60도 이하이고, 편광판의 투과축과 액티브 매트릭스 기판측의 액정 배향 방향이 이루는 각도가 거의 0도 내지 90도이고, 액티브 매트릭스 기판측의 액정 배향 방향과 위상판의 지상축이 이루는 각도인 위상판 방위각이 47도 이상 75도 이하이고, 위상판의 리터데이션이 91㎚ 이상 251㎚ 이하인, 보다 높은 콘트라스트비의 반사형 컬러 액정 표시 장치를 실현한다.
여기서, 액정층의 두께와 굴절율 이방성과의 곱인 액정층 리터데이션이 거의 400㎚이고, 액정층의 트위스트 각도가 약 55도 이상 약 60도 이하이고, 편광판의 투과축과 액티브 매트릭스 기판측의 액정 배향 방향이 이루는 각도가 거의 0도 내지 90도이고, 액티브 매트릭스 기판측의 액정 배향 방향과 위상판의 지상축이 이루는 각도인 위상판 방위각이 약 73도 이상 약 74도 이하이고, 위상판 리터데이션이 약 160㎚ 이상 약 200nm 이하인, 모든 계조로 무채색 표시가 가능하고 색 재현성이 우수한 반사형 컬러 액정 표시 장치를 실현한다.
또한, 스위칭 소자와 반사 전극을 구비한 복수의 화소를 매트릭스형으로 배치한 액티브 매트릭스 기판과, 투명 전극을 구비한 유리 기판과, 액티브 매트릭스 기판과 유리 기판 사이에 봉입한 액정층과, 위상판과, 편광 빔분할기로 이루어진 반사형 컬러 액정 표시 장치에 있어서, 액정층에 인가하는 전압의 저전압측에서 흑 화상을 표시하고, 고전압측이 어느 한 전압에서 백 화상을 표시하는 노멀 화이트 표시 방식으로서, 액정층의 두께와 굴절율 이방성과의 곱인 액정층의 리터데이션이 200㎚ 이상 450㎚ 이하이고, 액정층의 트위스트 각도가 50도 이상 65도 이하이고, 편광판의 투과축과 액티브 매트릭스 기판측의 액정 배향 방향이 이루는 각도가 거의 0도 내지 90도이고, 액티브 매트릭스 기판측의 액정 배향 방향과 위상판의 지상축이 이루는 각도인 위상판 방위각이 44도 이상 76도 이하이며, 위상판 리터데이션이 69㎚ 이상 255㎚ 이하이다.
여기서, 상기한 반사형 컬러 액정 표시 장치에, 3원색 빛을 시간 분할로 변환하여 조사하는 광원을 구비하고, 광원의 상기 시간 분할로 변환하는 타이밍에 동기하여 각 3원색에 대응한 화상의 표시를 행한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태로서, 반사형 컬러 액정 표시 장치를 구성하는 각 광학 소자에서의 광학축의 상대 관계 및 광학 특성을 결정하는 파라미터에 대한 설명도.
도 2는 본 발명을 적용하는 반사형 컬러 액정 표시 장치의 단면도.
도 3은 본 발명을 적용하는 반사형 컬러 액정 표시 장치를 일부 변경한 단면도.
도 4는 본 발명의 무채색 흑 표시 조건의 최적화 알고리즘의 플로우차트.
도 5는 본 발명에 따른 전압 0Vrms일 때의 반사율의 계산 결과를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 따른 트위스트 각도 40도일 때의 전압-반사율 특성도.
도 7은 본 발명에 따른 트위스트 각도 45도일 때의 전압-반사율 특성도.
도 8은 본 발명에 따른 트위스트 각도 50도일 때의 전압-반사율 특성도.
도 9는 본 발명에 따른 트위스트 각도 55도일 때의 전압-반사율 특성도.
도 10은 본 발명에 따른 트위스트 각도 40도일 때의 색도의 전압 의존성을 나타낸 도면.
도 11은 본 발명에 따른 트위스트 각도 45도일 때의 색도의 전압 의존성을 나타낸 도면.
도 12는 본 발명에 따른 트위스트 각도 50도일 때의 색도의 전압 의존성을 나타낸 도면.
도 13은 본 발명에 따른 트위스트 각도 55도일 때의 색도의 전압 의존성을 나타낸 도면.
도 14는 본 발명의 제2 실시 형태이고, 반사형 컬러 액정 표시 장치를 구성하는 각 광학 소자에 있어서의 광학축의 상대 관계 및 광학 특성을 결정하는 파라미터에 대한 설명도.
도 15는 본 발명의 무채색 백 표시 조건의 최적화 알고리즘의 플로우차트.
도 16은 본 발명에 따른 트위스트 각도 50도일 때의 전압-반사율 특성도.
도 17은 본 발명에 따른 트위스트 각도 55도일 때의 전압-반사율 특성도.
도 18은 본 발명에 따른 트위스트 각도 60도일 때의 전압-반사율 특성도.
도 19는 본 발명에 따른 트위스트 각도 65도일 때의 전압-반사율 특성도.
도 20은 본 발명에 따른 트위스트 각도 55도일 때의 색도의 전압 의존성을 나타낸 도면.
도 21은 본 발명에 따른 트위스트 각도 60도일 때의 색도의 전압 의존성을 나타낸 도면.
도 22는 본 발명의 제3 실시 형태이고, 반사형 컬러 액정 표시 장치를 구성하는 각 광학 소자에서의 광학축의 상대 관계에 대한 설명도.
도 23은 본 발명의 액정 프로젝터용의 라이트 밸브의 실시 형태의 단면도.
도 24는 본 발명에 따른 필드 시켄셜 단판 방식의 반사형 컬러 액정 표시 장치의 제1 실시 형태.
도 25는 본 발명에 따른 필드 시켄셜 단판 방식의 반사형 컬러 액정 표시 장치의 제2 실시 형태.
도 26은 본 발명에 따른 필드 시켄셜 단판 방식의 반사형 컬러 액정 표시 장치의 제3 실시 형태.
도 27은 표 1의 도면.
도 28은 표 2의 도면.
<발명의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
101 : 편광판
102 : 위상판
103 : 액정층
104 : 반사 전극
104a : 요철 반사 전극
104b : 경면 반사 전극
105 : 입사광
106 : 반사광
107 : 투과축
108 : 지상축
109 : 위상판 방위 각도
110 : 상측 액정 배향 방향
111 : 하측 액정 배향 방향
112 : 액정 배향 각도
113 : 트위스트 각도
120 : 유리 기판
121 : 컬러 필터
122 : 액티브 매트릭스 기판
123 : 확산판
131 : 편광 빔 스플리터
132 : 광원으로의 귀환광
133 : 스크린으로의 투여광
134 : 편광 성분
141 : n형 기판
142 : p형 웰
143 : MOS 트랜지스터
144 : 보유 용량
146 : 보호막
147 : 지주
148 : 투명 전극
153 : 차광층
202 : 렌즈
203 : 반사형 액정 패널
204 : 확산 소자
205 : 광원
207 : 스크린
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 이용하여 설명한다.
도 2에, 본 발명을 적용하는 반사형 컬러 액정 표시 장치의 단면도를 나타낸다. 반사형 컬러 액정 표시 장치는, 스위칭 소자와, 복수의 화소를 매트릭스형으로 배치하고, 또한 각각의 화소에 표면 형상이 매끄러운 요철인 요철 반사 전극(104a)이 형성된 액티브 매트릭스 기판(122)과, 컬러 필터(121)나 도시하지 않은 투명 전극 등이 형성되어 있는 유리 기판(120)과, 액티브 매트릭스 기판(122)과 유리 기판(120) 사이에 봉입한 액정층(103)과, 위상판(102)과, 편광판(101)으로 이루어지는 반사형 컬러 액정 디스플레이 패널을 포함하여 구성되고 있다.
반사형 컬러 액정 디스플레이 패널은, 조명 등의 외부광을 광원으로 하고, 패널로의 입사광(105)을 위상판(102)과 액정층(103)에서 위상 변조하고, 요철 반사 전극(104a)에서 반사 산란되고, 다시 액정층(103)과 위상판(102)에 의해 위상 변조되고, 편광판(101)을 통해 패널로부터 출사하는 반사광(106)의 강약에 따라 화상을 형성하는 것이다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태를 나타내는 도면으로서, 상기 도면을 이용하여 반사형 컬러 액정 표시 장치를 구성하는 각 광학 소자에서의 광학축의 상대 관계 및 광학 특성을 결정하는 파라미터에 대해 설명한다.
도 1은, 반사형 컬러 액정 디스플레이 패널의 구성 부재 중, 편광판(101)과, 위상판(102)과, 액정층(103)과, 반사 전극(104)을 모식적으로 도시한 것이다.
편광판(101)의 투과축(107) 방향을 기준으로 하여, 다른 각 광학 소자의 광학축의 방위를 정의한다. 각도의 부호는 반시계 방향을 양으로 한다. 위상판(102)의 지상축(108)과 투과축(107) 방향이 이루는 각을 위상판 방위 각도(109)로 한다. 액정층(103)의 파라미터로는, 유리 기판(120)측의 액정의 배향 방향인 상측 액정 배향 방향(110)과, 액티브 매트릭스 기판(122)측의 액정의 배향 방향인 하측 액정 배향 방향(111)과, 상하 액정 배향 방향이 이루는 각에 상당하는 트위스트 각도(113)와, 상측 액정 배향 방향(110)과 투과축(107)이 이루는 각인 액정 배향 각도(112)가 있다. 상측 액정 배향 방향(110)과 하측 액정 배향 방향(111)을 나타내는 화살표 방위는 러빙 방향을 나타낸다. 또한, 액정층(103)의 파라미터로서, 액정층(103)의 두께와 굴절율 이방성의 곱인 리터데이션이 있다. 혹은, 위상판(102)의 리터데이션도 마찬가지의 파라미터이다.
이상과 같이, 반사형 액정 셀의 광학 특성을 결정하는 파라미터는 5종류 (액정층(103)의 트위스트 각도(113), 액정 배향 각도(112), 액정층(103)의 리터데이션, 위상판(102)의 리터데이션, 위상판 방위 각도(109))를 예로 들 수 있다. 이들 파라미터의 최적치를 구하기 위해서는 어떤 최적화 알고리즘이 필요하다.
이하에서, 최적화 알고리즘에 대해 설명한다. 우선, 전압이 거의 0Vrms일 때에 흑 화상 표시를 행하기 위한 액정 셀의 특징에 대해, 도 1을 이용하여 진술한다. 입사광(105) 중, 편광판(101)에 의해 투과축(107)과 직교하는 편광 성분은 흡수되고, 투과축(107)과 평행한 편광 성분만이 통과한다. 입사 편광은 위상판(102) 및 액정층(103)을 통과하고, 반사판(104)에 의해 반사된다. 이 반사 편광은, 다시 액정층(103) 및 위상판(102)을 통과하고, 편광판(101)으로 입사한다. 흑 화상 표시가 되기 위해서는, 반사 편광이 편광판(101)에 의해 거의 완전히 흡수될 필요가 있다. 따라서, 반사 편광은, 거의 직선 편광으로 또한 그 편광 방향은 입사 편광 방향과 직교하는 것이 필요하다. 또한, 무채색인 표시를 행하기 위해서는, 모든 색에서 동시에 이 조건을 만족할 필요가 있다. 대칭성에 의해, 이 조건을 만족시키기 위해서는, 반사판(104) 상에서의 편광 상태가 원편광일 필요가 있다. 또한, 무채색인 표시를 행하기 위해, 각 파장에서 동시에 이 조건을 만족할 필요가 있다.
이 관점으로부터, 다음에 진술된 바와 같은 최적화 알고리즘을 발견하였다. 우선, 액정층(103)의 조건(트위스트 각도 φ 및 리터데이션 dΔn)(d는 액정층(103)의 셀 갭, Δn은 액정 분자의 굴절율 이방성)을 구하기 위해, 반사형의 광로 중 반사 전극(104) 이후에 대해 생각하였다. 즉, 반사 전극(104) 상에서의 편광 상태가 액정층(103)과 위상판(102)을 통과한 후, 편광판(101)으로 흡수되는 조건을 구한다. 후술한 바와 같이, 액정층(103)의 파라미터 2항목(트위스트 각도 φ 및 리터데이션 dΔn)이 최적화되면, 다른 3항목(액정 배향 각도(112), 위상판(102)의 리터데이션, 위상판 방위 각도(109)의 파라미터는 거의 자동적으로 구할 수 있다.
도 4에, 최적화 알고리즘의 플로우차트를 나타낸다. 각 상태에서의 편광 상태를 나타내기 위해서는, 스토크스 파라미터를 이용하는 것이 편리하다. 스토크스 파라미터는, 편광 상태를 삼차원 공간의 좌표에서 나타내는 지표이고, 예를 들면 「응용 광학 II 鶴田匡夫저 培風館發行」에 그 상세한 내용이 기재되어 있다. 따라서, 스토크스 파라미터 좌표의 모식도도 동시에 도시했다.
이하, 도 4를 이용하여, 구체적으로 알고리즘에 대해 진술한다. 우선 처음에, 반사 전극(104) 상에서의 원편광을 액정층(103)으로 입사하고, 액정층(103)의 트위스트 각도 및 리터데이션에 따라 위상 변조가 이루어진다. 스토크스 파라미터가 나타내는 좌표는, 삼차원 공간 상에서 직경이 1인 구면 상에 위치한다. 이 구면은 포앙카레(poincare)구라고 칭한다. 액정층(103)을 통과 후의 타원 편광의 포앙카레구 상의 좌표(S1, S2, S3)를 조사한다. 위상판(102)을 이용하여 각 파장의 타원 편광을 직선 편광으로 변환하기 위해서는, 각 파장의 타원 편광의 포앙카레구 상의 좌표의 S1-S2면 상으로의 사영이 직선 상에 있는 것이 필요하다. 각 파장의 타원 편광의 포앙카레구 상의 좌표의 S1-S2면 상으로의 사영을 직선으로 피팅하고, 위상판(102) 방위 각도 θ 및 리터데이션 dPCΔnPC를 산출한다. 그 결과를 이용하여 앞의 타원 편광(S1, S2, S3)을 직선 편광화(S1', S2', S3')한다. 직선 편광의 조건(S3'=0)으로부터 편광판(101) 방위 각도 θ'를 구하고, 흑 표시의 휘도(S0" )를 산출한다.
이와 같이, 액정층(103)의 트위스트 각도 φ 및 리터데이션 dΔn을 최적화함으로써, 다른 3개의 파라미터를 거의 일의적으로 구할 수 있는 것이 본 알고리즘의 특징이다. 또한, 알고리즘의 설명 중에서도 진술하겠지만, 위상판(102)의 방위각θ 및 편광판(101) 방위 각도θ'는, 알고리즘의 편의상 전극 상의 액정 배향 방향을 기준으로 취한 각도로 한다. 따라서, 이 알고리즘으로 구해진 위상판(102)의 방위각 θ 및 편광판(101) 방위 각도 θ'는 도 1에 정의한 각도인 위상판 방위각(109) 및 액정 배향 각도(112)에 적절하게 변환시킬 필요가 있다. 이것은, 이하의 본 발명의 다른 실시 형태에서도 마찬가지다.
이하, 알고리즘에 대해 상술하겠다. 원편광을 액정층(103)으로 입사하면, 액정층(103)으로부터의 출사광의 전계 벡터는, 다음 식으로 나타낸다.
여기서,
J∞는 조인스(Jones) 행렬로서, 다음 식으로 나타낸다.
여기서,
여기서, φ는 액정층(103)의 트위스트 각도, d는 액정층(103)의 셀 갭 Δn은 액정 분자의 굴절율 이방성, λ은 파장이다.
수학식 2로부터 수학식 6을 이용하여 수학식 1을 계산하면, 다음과 같다.
상기 식으로부터 액정층(103)으로부터의 출사광의 스토크스 파라미터를 구하면, 다음 식과 같다.
포앙카레구 상의 좌표의 S1-S2면 상으로의 사영이 파장 λ에 대해 직선이 되는 조건은, 액정층(103)의 각 트위스트 각도 φ 및 리터데이션 dΔn에 있어서,
를 이용하여 피팅을 행하고, 그 제곱 평균 오차를 최소로 하는 조건에 대해, 수치적으로 탐색을 행함에 따라 구했다.
위상판(102) 방위각 θ은, 수학식 12의 기울기 p로부터 다음 수학식과 같이 구할 수 있다.
여기서, θ는 반사 전극(104) 상의 액정 분자의 배향 방향과 위상판(102)의 진상축이 이루는 각도이다. 또한, 0≤tan~1p<n이다.
위상판(102)으로부터의 출사광의 스토크스 파라미터 S0', S1', S2', S3'은, 다음 수학식과 같이 구할 수 있다.
여기서, Γ는 위상판(102) 통과 후의 고유 편광사이의 위상차이고, 위상판(102)의 두께 dPC및 굴절율 이방성 ΔnPC를 이용하여, Γ=2πdPCΔnPC/λ로 나타낸다. 또한, 편광판(101) 통과 후의 빛 강도 S0"는, 다음 수학식과 같이 함으로써 구할 수 있다.
여기서, θ'는 반사 전극(104) 상의 액정 분자의 배향 방향과 편광판(101)의 투과축이 이루는 각도이고, 어떤 파장λ에 대해, 다음 수학식과 같이 구할 수 있다.
또한, 위상판(102)의 리터테이션 dPCΔnPC는, S3'=0의 조건으로부터 다음 수학식으로 제공된다.
이하의 계산에서는, 광원으로서 E 광원을 이용하였다. 위상판(102)에는 폴리카보네이트를 이용하여, 계산에는 그 물질치를 이용하였다.
도 5에, 상기된 알고리즘을 이용하여 전압 0Vrms일 때의 반사율의 계산 결과를 나타낸다. 이 도 5는, 전압 0Vrms일 때의 등반사율 곡선(반사율 0.1%, 0.2%, 0.3%, ···)을 나타내고 있다. 앞서 말한 바와 같이, 본 알고리즘으로 독립적으로 변동시키는 파라미터는, 액정층(103)의 리터데이션과 트위스트 각도이므로, 도 5의 횡축 및 종축은 각각 액정층(103)의 리터데이션과 트위스트 각도이다. 위상판(102)의 리터데이션과, 위상판(102) 방위각과, 액정 배향 각도에 대해서는, 각각의 조건마다 최적화된 값을 이용하고 있다.
가장 반사율이 낮아지는 액정 셀의 조건은, 액정층(103)의 리터데이션이 대강 340㎚ 이하이고, 트위스트 각도가 약 20° 이상 70° 이하이다. 액정층(103)의 리터데이션이 150㎚보다도 작은 영역에서도 반사율이 0.4% 이하의 조건을 얻을 수 있다. 그러나, 액정층(103)의 리터데이션의 전압 변화량은, 흑 화상 표시일 때와 백 화상 표시일 때의 차가 최대로 약 4분의 1 파장의 위상 변화이다. 따라서, 백 화상 표시의 반사율을 충분히 높이기 위해, 액정층(103)의 리터데이션으로서 4분의 1 파장의 위상 변화에 상당한 리터데이션(파장 550㎚에서는 137.5㎚) 이상이 필요하다. 실제로는, 전압을 액정 셀에 인가해도 모든 액정 분자가 완전히 전압 인가 방향으로 갖추어지는 것은 아니므로, 액정층(103)의 리터데이션값은 4분의 1 파장보다는 크고, 150㎚ 이상은 필요하다고 생각되어진다. 따라서, 액정층(103)의 리터데이션은 150㎚ 이상 340㎚ 이하가 적합한 조건이라고 말할 수 있다.
또한, 흑 표시의 반사율로서 0.1% 이하를 얻을 수 있는 조건이 콘트라스트비의 관점으로부터는 보다 바람직하고, 액정층(103)의 리터데이션으로서 150㎚ 이상 325㎚ 이하, 트위스트 각도로서 40° 이상 55° 이하가 보다 적합한 조건이라고 할 수 있다.
도 6으로부터 도 9에, 대표적인 액정층(103) 및 위상판(102)의 조건, 각 광학 소자의 광학축의 상대 각도에 대해, 각각 트위스트 40°45°50°55°의 전압-반사율을 계산한 결과를 나타낸다. 모든 조건에서도 양호한 흑백 표시를 얻을 수 있는 것을 알 수 있다(인가 전압 0Vrms-반사율 0%일 때, 흑 표시).
표 1(도 27)에, 각각의 파라미터 조건(액정층(103)의 리터데이션, 트위스트 각도, 액정 배향 각도, 위상판(102)의 리터데이션, 위상판 방위 각도)를 나타낸다. 동시에 콘트라스트비도 도시해 둔다. 각 대표적 조건간의 보간을 행함에 따라, 용 이하게 각 대표적 조건사이의 임의의 조건을 구하는 것이 가능하다.
도 10으로부터 도 13에, 도 6으로부터 도 9에 도시된 전압-반사율 특성에 따라 x-y 색도 좌표를 계산한 결과를 나타낸다. 전체적인 경향으로서, 백 표시는 대강 광원의 색도와 동등한 색도에 위치하고, 흑 표시가 됨에 따라 크게 색도 변화한다. 이것은 청색으로부터 자색 방향으로 색도 변화하는 결과이다. 또한, 일견 흑 표시측에서 색도 변화량이 많게 생각되어지지만, 이것은 흑 표시의 반사율이 낮고, 약간의 반사 스펙트럼의 형상의 파장 의존성을 반영한 결과이고, 각 조건에서 충분한 콘트라스트비를 얻을 수 있는 것으로부터도, 모든 조건도 화상 표시에는 나무랄 데 없다고 생각할 수 있다. 백 표시와 흑 표시의 중간 위치가 중간 계조가 된다.
또한, 흑 표시에서의 색도 좌표도 광원의 색도 좌표에 충분히 가까운 위치에 있으면 더욱 좋다. 구체적으로는, 액정층(103)의 리터데이션이 약 250㎚, 트위스트 각도가 약 50도, 액정 배향 각도가 약 -26도, 위상판(102)의 리터데이션이 약 379㎚, 위상판 방위 각도가 약 76도이다(도 12). 이들 값은 중심치를 나타내고 있고, 어느 정도의 변동 폭을 갖는 값이다.
도 1에서, 편의적으로 각 광학 소자를 사각형으로 나타내었지만, 이것은 예를 들면 기판에 대한 편광판의 투과축 방향 등을 규정하는 것은 아니다. 각 광학 소자의 광학축의 상대적인 각도의 관계를 정의하는 것인, 기판에 대한 각광학 소자의 광학축의 각도는, 반사형 컬러 액정 표시 장치의 사용 방법과 시야각 특성과의 관계로부터 최적의 각도가 결정된다. 여기서 말하는 시야각 특성이란, 반사형 컬러 액정 표시 장치의 표시면의 법선 방향으로부터 표시 화상을 보았을 때의 특성을 기준으로 했을 때의 각 표시 특성(휘도, 콘트라스트비 등)에서의 표시면의 법선 방향으로부터 어긋난 방향으로부터 보았을 때의 특성 변화의 각도 의존성이다.
제1 실시 형태에서의 반사형 컬러 액정 표시 장치의 전압에 대한 반사율의 특성은, 저전압측에서 흑 화상 표시를 행하고, 고전압측의 어느 한 전압에서 백 화상 표시를 행하는 노멀 블랙형이다.
도 3은, 도 2의 반사형 컬러 액정 표시 장치에 나타내는 요철 반사 전극(104a)을 대신하여 산란판(123)을 위상판(102)과 유리 기판(120)사이에 배치하는 단면도를 도시한다. 여기서, 반사 전극(104)의 표면은 평탄 형상을 이룬다.
또, 산란판(123)의 배치는 이것에 한정되지 않고, 예를 들면 편광판(101)과 위상판(102) 사이에 배치해도 좋다. 또한, 편광판(101) 내지 위상판(102) 자체가 산란성을 갖는 부재를 이용해도 좋다. 또한, 산란판(123)은 편광판(101) 내지 위상판(102)의 접착제를 겸해도 좋다.
또한, 도 2 및 도 3에서는, 컬러 필터(121)는 유리 기판(120)측에 설치되어 있지만, 액티브 매트릭스 기판(122)측에 설치해도 좋다.
도 14는, 본 발명의 제2 실시 형태이고, 반사형 컬러 액정 표시 장치를 구성하는 각 광학 소자에서의 광학축의 상대 관계 및 광학 특성을 결정하는 파라미터에 대해 설명한다.
본 실시 형태의 제1 실시 형태와의 상위점은, 제1 실시 형태의 표시 방식이 노멀 블록인데 비해, 노멀 화이트인 것이다.
무채색 백 표시를 실현하기 위해서는, 반사 전극(104) 상에서 전 파장광이 직선 편광으로 가능한 한 가까운 상태로 되는 것이 필요하다. 즉, 반사 전극(104)과 편광판(101)사이의 광학 조건이 위상차 0 내지 이상적인 1/2 파장판이면 된다. 또한, 위상 변조의 파장 의존성을 작게 억제하기 위해서는 선광성을 이용하는 것이 유효하다. 따라서, 반사 전극(104) 상의 직선 편광의 편광 방향과 반사 전극(104) 상의 액정 분자의 배향 방향은 평행 내지 직행한 상태를 가정한다.
이하에서는, 반사 전극(104) 상의 직선 편광의 편광 방향과 반사 전극(104) 상의 액정 분자의 배향 방향이 평행한 경우에 대해 진술한다.
도 15에, 무채색 백 표시 조건의 최적화 알고리즘의 플로우차트를 나타낸다. 무채색 백 표시 조건의 최적화 알고리즘의, 무채색 흑 표시의 그것으로부터의 변경점은, 1) 반사 전극 상 원편광(S3=-1)→직선 편광((S1, S2, S3)=(1, 0, 0)), 2) 직선 S2=pS1+q에서 피팅→S2=p(S1+1)에서 피팅의 2점이다. S2=p(S1+1)에서 피팅하는 것은, 위상판(102) 통과 후의 편광 상태를 (S1', S2', S3')=(-1, 0, 0)로 하기 위해서이다.
이하, 알고리즘에 대해 상술하겠다. 직선 편광을 액정층(103)으로 입사하면, 액정층(103)으로부터의 출사광의 전계 벡터는, 다음 수학식으로 나타낸다.
수학식 2로부터 수학식 6을 이용하여 수학식 18을 계산하고, 액정층(103)으로부터의 출사광의 스토크스 파라미터를 구하면, 다음 수학식과 같다. 단, 이들은 반사 전극(104) 상에 있어서 (S1, S2, S3)=(1, 0, 0)로 했을 때의 표식이다.
액정층(103) 및 위상판(102) 전체에서 위상차 1/2파장인 경우, 위상판(102) 통과 후의 스토크스 파라미터는 (S1, S2, S3)=(-1, 0, 0)이다. 이 조건을 만족시키기 위해서는, 액정층(103) 통과 후의 스토크스 파라미터의 S1-S2면 상으로의 사영이 다음 수학식으로 나타내는 직선 상에 있으면 된다.
또한, 앞의 흑 표시 조건의 계산과 마찬가지로 최소 제곱 오차를 최소로 하는 액정층(103)의 트위스트 각도 φ 및 리터데이션 dΔn을 구하였다. 위상판(102)의 시각은, 수학식 23의 기울기 p 및 수학식 13에 의해 구해진다. 편광판(101) 통과 후의 광 강도는 수학식 14 및 수학식 15에 의해 얻을 수 있다. 단, 반사 전극(104) 상의 액정 분자의 배향 방향과 편광판(101)의 투과축이 이루는 각도인 θ'는, θ'= 0 내지θ'=π/2이다.
이하의 계산에서는, 광원으로서 E 광원을 이용하였다. 위상판(102)에는 폴리카보네이트를 이용하고, 계산에는 그 물질치를 이용하였다.
도 16으로부터 도 19에, 대표적인 액정층(103) 및 위상판(102)의 조건, 각 광학 소자의 광학축의 상대 각도에 대해, 각각 트위스트 50°55°60°65°의 전압-반사율을 계산한 결과를 나타낸다. 모든 조건에서도 양호한 흑백 표시를 얻을 수 있는 것을 알 수 있다(인가 전압 0Vrms-반사율 100%일 때, 백 표시).
표 2(도 28)에, 각각의 파라미터 조건(액정층(103)의 리터데이션, 트위스트 각도, 위상판(102)의 리터데이션, 위상판 방위 각도)를 나타낸다. 동시에 콘트라스트비도 도시해 둔다. 각 대표적 조건사이의 보간을 행함에 따라, 용 이하게 각 대표적 조건사이의 임의의 조건을 구하는 것이 가능하다.
특히, 높은 콘트라스트비를 실현할 수 있는 조건은, 트위스트 각도 55도로부터 60도이다. 도 20 및 도 21에, 도 17 및 도 18에 도시된 전압-반사율 특성에 따라 x-y 색도 좌표를 계산한 결과를 나타낸다. 액정층(103)의 리터데이션이 약 400㎚, 트위스트 각도가 약 55도로부터 약 60도, 액정 배향 각도가 약 73도로부터 약 74도, 위상판(102)의 리터데이션이 약 162로부터 196㎚, 위상판 방위 각도가 약 73도로부터 74도이다. 이들 값은 중심치를 나타내고 있고, 어느 정도의 변동 폭을 갖는 값이다.
도 22는, 본 발명의 제3 실시 형태이고, 반사형 컬러 액정 표시 장치를 구성하는 각 광학 소자에서의 광학축의 상대 관계를 나타낸다. 본 실시 형태를 적용하는 반사형 컬러 액정 표시 장치는, 도 2의 반사형 컬러 액정 표시 장치와 비교하여, 편광판(104)을 대신하여 편광 빔 분할기(131)를 이용한 점에서 차이난다. 용도로는, 액정 프로젝터를 예로 들 수 있다.
도시되지 않은 광원으로부터의 입사광(105) 중, 한쪽 편광 성분(134)만이 편광 빔 분할기(131)를 통과하고, 다른 편광 성분은 프리즘의 정합면에서 반사되어 위상판(102)에는 도달하지 않는다. 편광 성분(134)은 위상판(102) 및 액정층(103)에 의해 위상 변조되고, 반사 전극(104)에서 반사되고, 다시 액정층(103) 및 위상판(102)을 통과하여 편광 빔분할기(131)에 도달한다. 이 때의 편광 상태에 따라 편광 빔분할기(131)를 통과하여 광원에의 귀환광(132) 혹은 도시되지 않은 스크린으로의 투여광(133)이 된다. 거의 모든 빛이 광원으로의 귀환광(132)이 되었을 때가 흑 화상 표시이고, 거의 모든 빛이 스크린으로의 투여광(133)이 된 경우가 백 화상 표시이다. 따라서, 위상판(102) 및 액정층(103)의 파라미터 조건을 제2 실시 형태와 마찬가지로 한 경우에는, 노멀 화이트의 표시 방식이 된다.
도 23에, 본 발명의 액정 프로젝터용의 라이트 밸브의 실시 형태의 단면도를 나타낸다. 편광 빔 분할기는 생략한다. 본 실시 형태는, 액티브 매트릭스 기판(122)으로서 단결정 실리콘 기판을 이용한다. 액티브 매트릭스 기판(122)은, n형 기판(141) 상에 p형 웰(142)을 형성하고, 그 위에 MOS(Metal Oxide Semiconductor) 트랜지스터(143)와, 보유 용량(144)을 형성한다. 각 트랜지스터사이의 배선이나 절연막 등을 더욱 적층하고, 최상층에 반사 전극(104)과 그 보호막(146)을 형성한다. 투명 전극(148)을 구비한 유리 기판(120)과 액티브 매트릭스 기판(122)사이에 액정층(103)을 밀봉한다. 액정층(103)의 두께를 일정하게 유지하기 위해 지주(147)를 설치한다. 프로젝터용 라이트 밸브는 고강도광에 노출되기 때문에, 빛이 MOS 트랜지스터(143)의 영역으로 침입하지 않도록 차광층(153)을 설치한다. 유리 기판(120)의 상면에 위상판(102)을 첨부한다.
본 실시 형태에 따라, 모든 계조에서 무채색인 화상 표시가 가능해지고, 색 재현성이 높은 액정 프로젝터를 실현할 수 있다.
컬러 화상 표시를 행하는 방식으로서, 이상에 진술한 컬러 필터를 배치하여 이용하는 컬러 화상 표시 방식 외에, 시분할로 RGB(Red, Green, Blue)의 화상을 표시함에 따른 컬러 화상 표시 방식(필드 시켄셜 방식)이 있다. 필드 시켄셜 방식의 이점은, 하나의 화소로 RGB의 각 색 화상을 표시하기 때문에, 화소수는 컬러 필터 배치 방식의 경우의 3분의 1이 되는 것을 예로 들 수 있다. 또한, 동일 정밀도의 화상을 표시한 경우, 필드 시켄셜 단판 방식이 컬러 필터 병치 방식에 비교하여 화소마다의 색차가 없기 때문에, 고정밀 화상으로서 지각된다.
필드 시켄셜 단판 방식의 경우도, 하나의 패널로 풀컬러 표시하는데에 색 재현을 충실히 행하기 위해서는, 3원색마다의 반사율의 전압 의존성을 갖추고 있을 필요가 있다. 환언하면, 색도 변화의 전압 의존성이 작을 필요가 있다.
본 발명의 반사형 컬러 액정 표시 모드는, 색도 변화의 전압 의존성이 작기 때문에, 필드 시켄셜 단판 방식의 액정 디스플레이에 최적의 액정 표시 방식이다. 따라서, 본 발명의 반사형 컬러 액정 표시 모드를 필드 시켄셜 단판 방식의 반사형 컬러 액정 표시 장치에 적용함으로써, 색 재현성이 높은 반사형 컬러 액정 표시 장치를 실현하는 것이 가능하다.
이하, 본 발명에 따른 필드 시켄셜 단판 방식의 반사형 컬러 액정 표시 장치의 3개의 실시 형태에 대해 진술한다. 모두 이 특징을 갖는다. 반사형 컬러 액정 표시 장치의 표시 방식으로는, 앞서 진술한 반사형 컬러 액정 표시 장치 표면에 편광판을 첨부하는 방식, 혹은 편광 빔 분할기 등을 이용하는 크로스니콜의 편광 광학 배치를 이용한 방식 모두를 이용해도 된다.
본 실시 형태의 반사형 컬러 액정 표시 장치는, 헤드 마운트 디스플레이 내지 페이스 마운트 디스플레이에 적용할 수 있다.
도 24는, 본 발명에 따른 필드 시켄셜 단판 방식의 반사형 컬러 액정 표시 장치의 제1 실시 형태를 나타낸다. 본 실시 형태의 반사형 컬러 액정 표시 장치는, 광원(205), 확산 소자(204), 편광판(101) 및 위상판(102)을 첨부한 반사형 액정 패널(203), 렌즈(202) 등으로 구성한다.
본 실시 형태의 반사형 컬러 액정 표시 장치는, 광원(205)으로부터의 빛을 확산 소자(204)에 의해 확산하고, 편광판(101) 및 위상판(102)을 통해 반사형 액정 패널(203)에 조사하고, 이 반사형 액정 패널(203)에 의해 변조된 빛을 관측자(201)가 렌즈(202)를 통해 화상으로서 시인하는 방식의 디스플레이이다.
광원(205)에는, RGB의 각 3원색에 대응하는 발광 다이오드를 이용하여, 각 색 화상의 표시에 동기하여 순차 점등하도록 구성한다. 확산 소자(204)로서는 예를 들면 홀로그래픽 스크린이나 비드 스크린이 적당하다.
또, 본 실시 형태에서는, RGB에는 각 3원색에 대해 독립된 발광 다이오드를 3개 조합한 구성으로 했지만, 3개의 발광 다이오드를 1개의 패키지로 일체화한 것을 이용해도 좋다.
도 25는, 본 발명에 따른 필드 시켄셜 단판 방식의 반사형 컬러 액정 표시 장치의 제2 실시 형태를 나타낸다. 본 실시 형태의 제1 실시 형태와의 상위점은, 편광판(101)을 대신하여 편광 빔 분할기(131)를 이용한 점이다. 필드 시켄셜 단판 방식의 반사형 컬러 액정 표시 장치의 제1 실시 형태에서는 불요 반사광이고, 콘트라스트비를 저하시키는 원인이었던 위상판(102)의 표면 반사광은, 본 실시 형태에서는 편광 빔분할기(131)에 의해 광원(205) 방향으로 복귀되고, 관측자(201)에게는 시인되지 않으므로, 고콘트라스트비를 실현할 수 있다. 또한, 필드 시켄셜 단판 방식의 반사형 컬러 액정 표시 장치의 제1 실시 형태에서는 편광판(101)의 표면 반사광도 콘트라스트비 저하의 원인이 되지만, 본 실시 형태에서는 편광판(101)을 대신하여 편광 빔분할기(131)를 이용하기 때문에, 이 문제도 없다.
도 26는, 본 발명에 따른 필드 시켄셜 단판 방식의 반사형 컬러 액정 표시 장치의 제3 실시 형태를 나타낸다. 본 실시 형태는, 발광 다이오드를 이용한 광원(205)으로부터의 빛을 확산 소자(204) 및 편광 빔분할기(131)를 통해 위상판(102)을 첨부한 반사형 액정 패널(203)에 조사하고, 반사형 액정 패널(203)에 의해 변조된 빛은 렌즈(202)를 통해 스크린(207) 상에 화상(206)으로서 투사된다. 이 화상(206)을 관측자(201)가 시인한다. 본 실시 형태의 이점은, 액정 디스플레이 패널을 포함하는 광학계를 조밀하게 구성할 수 있는 것이다.
또, 본 실시 형태에서는, 광원(205)으로서 발광 다이오드를 이용했지만, 레이저 다이오드를 이용하는 것도 가능하다. 레이저 다이오드로부터의 출사광은 편광하고, 광이용 효율을 높이는 효과가 있다.
이상 설명된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 액정층의 트위스트 각도 및 리터데이션을 최적화함으로써, 다른 3개의 액정 배향 각도, 위상판의 리터데이션, 위상판 방위 각도의 파라미터를 거의 일의적으로 또한 자동적으로 구할 수 있다.
또한, 백 표시시 및 흑 표시시의 무채색화외에, 중간조 표시시의 무채색화도 동시에 실현할 수 있어, 색 재현성을 높일 수 있다.

Claims (17)

  1. 스위칭 소자와 반사 전극을 구비한 복수의 화소를 매트릭스형으로 배치한 액티브 매트릭스 기판과, 투명 전극을 구비한 유리 기판과, 상기 액티브 매트릭스 기판과 상기 유리 기판 사이에 배치된 액정층과, 위상판과, 편광판을 구비하는 반사형 컬러 액정 표시 장치에 있어서,
    상기 액정층에 인가하는 전압의 저전압측에서 흑(黑) 화상을 표시하고, 고전압측의 어느 한 전압에서 백(白) 화상을 표시하는 노멀 블랙 표시 방식으로서,
    상기 위상판과 상기 액정층 사이에서의 빛의 스토크스 파라미터(S1, S2, S3)의 S1-S2면으로의 사영이 거의 직선이고, 또한 상기 반사 전극의 반사면에서의 편광 상태가 어떤 파장에서도 거의 원편광인 것을 특징으로 하는 반사형 컬러 액정 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 액정층의 두께와 굴절율 이방성과의 곱인 액정층의 리터데이션이 150㎚ 이상 340㎚ 이하이고, 상기 액정층의 트위스트 각도가 20도 이상 70도 이하인 것을 특징으로 하는 반사형 컬러 액정 표시 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 액정층의 두께와 굴절율 이방성과의 곱인 액정층 리터데이션이 200㎚ 이상 300㎚ 이하이고, 상기 액정층의 트위스트 각도가 40도 이상 55도 이하이고, 상기 편광판의 투과축과 상기 유리 기판측의 액정 배향 방향이 이루는 각도가 -32도 이상 -16도 이하이고, 상기 편광판의 투과축과 상기 위상판의 지상축(遲相軸)이 이루는 각도인 위상판 방위각이 70도 이상 81도 이하이며, 상기 위상판의 리터데이션이 320㎚ 이상 430㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 반사형 컬러 액정 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 액정층의 두께와 굴절율 이방성과의 곱인 액정층 리터데이션이 거의 250㎚이고, 상기 액정층의 트위스트 각도가 거의 50도이고, 상기 편광판의 투과축과 유리 기판측의 액정 배향 방향이 이루는 각도가 거의 -26도이고, 상기 편광판의 투과축과 위상판의 지상축이 이루는 각도인 위상판 방위각이 거의 76도이고, 상기 위상판 리터데이션이 거의 380㎚인 것을 특징으로 하는 반사형 컬러 액정 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 반사형 컬러 액정 표시 장치에 3원색 빛을 시간 분할로 변환하여 조사하는 광원을 구비하고, 상기 광원의 상기 시간 분할로 변환하는 타이밍에 동기하여 각 3원색에 대응한 화상의 표시를 행하는 것을 특징으로 하는 반사형 컬러 액정 표시 장치.
  6. 스위칭 소자와 반사 전극을 구비한 복수의 화소를 매트릭스형으로 배치한 액티브 매트릭스 기판과, 투명 전극을 구비한 유리 기판과, 상기 액티브 매트릭스 기판과 상기 유리 기판사이에 봉입한 액정층과, 위상판과, 편광판으로 이루어지는 반사형 컬러 액정 표시 장치에 있어서,
    상기 액정층으로 인가하는 전압의 저전압측에서 백 화상을 표시하고, 고전압측의 어느 한 전압에서 흑 화상을 표시하는 노멀 화이트 표시 방식으로서,
    상기 위상판과 상기 액정층 사이에서의 빛의 스토크스 파라미터(S1, S2, S3)의 S1-S2면으로의 사영이 거의 직선이고, 또한 상기 반사 전극의 반사면에서의 편광 상태가 어떤 파장에서도 거의 직선 편광인 것을 특징으로 하는 반사형 컬러 액정 표시 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 액정층의 두께와 굴절율 이방성과의 곱인 액정층 리터데이션이 200㎚ 이상 450㎚ 이하이고, 상기 액정층의 트위스트 각도가 50도 이상 65도 이하이고, 상기 편광판의 투과축과 액티브 매트릭스 기판측의 액정 배향 방향이 이루는 각도가 거의 0도 내지 90도이고, 상기 액티브 매트릭스 기판측의 액정 배향 방향과 위상판의 지상축이 이루는 각도인 위상판 방위각이 44도 이상 76도 이하이며, 상기 위상판의 리터데이션이 69㎚ 이상 255㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 반사형 컬러 액정 표시 장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 액정층의 두께와 굴절율 이방성과의 곱인 액정층의 리터데이션이 250㎚ 이상 450㎚ 이하이고, 상기 액정층의 트위스트 각도가 55도 이상 60도 이하이고, 상기 편광판의 투과축과 액티브 매트릭스 기판측의 액정 배향 방향이 이루는 각도가 거의 0도 내지 90도이고, 상기 액티브 매트릭스 기판측의 액정 배향 방향과 위상판의 지상축이 이루는 각도인 위상판 방위각이 47도 이상 75도 이하이며, 상기 위상판의 리터데이션이 91㎚ 이상 251㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 반사형 컬러 액정 표시 장치.
  9. 제6항에 있어서, 상기 액정층의 두께와 굴절율 이방성과의 곱인 액정층의 리터데이션이 거의 400㎚이고, 상기 액정층의 트위스트 각도가 약 55도 이상 약 60도 이하이고, 상기 편광판의 투과축과 액티브 매트릭스 기판측의 액정 배향 방향이 이루는 각도가 거의 0도 내지 90도이고, 상기 액티브 매트릭스 기판측의 액정 배향 방향과 위상판의 지상축이 이루는 각도인 위상판 방위각이 약 73도 이상 약 74도 이하이며, 상기 위상판의 리터데이션이 약 160㎚ 이상 약 200㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 반사형 컬러 액정 표시 장치.
  10. 제6항에 있어서, 상기 반사형 컬러 액정 표시 장치에 3원색 빛을 시간 분할로 변환하여 조사하는 광원을 구비하고, 상기 광원의 상기 시간 분할로 변환하는 타이밍에 동기하여 각 3원색에 대응한 화상의 표시를 행하는 것을 특징으로 하는 반사형 컬러 액정 표시 장치.
  11. 스위칭 소자와 반사 전극을 구비한 복수의 화소를 매트릭스형으로 배치한 액티브 매트릭스 기판과, 투명 전극을 구비한 유리 기판과, 상기 액티브 매트릭스 기판과 상기 유리 기판 사이에 봉입한 액정층과, 위상판과, 편광 빔분할기로 이루어지는 반사형 컬러 액정 표시 장치에 있어서,
    상기 액정층으로 인가하는 전압의 저전압측에서 흑 화상을 표시하고, 고전압측의 어느 한 전압에서 백 화상을 표시하는 노멀 화이트 표시 방식으로서,
    상기 액정층의 두께와 굴절율 이방성과의 곱인 액정층의 리터데이션이 200㎚ 이상 450㎚ 이하이고, 상기 액정층의 트위스트 각도가 50도 이상 65도 이하이고, 상기 편광판의 투과축과 액티브 매트릭스 기판측의 액정 배향 방향이 이루는 각도가 거의 0도 내지 90도이고, 상기 액티브 매트릭스 기판측의 액정 배향 방향과 상기 위상판의 지상축이 이루는 각도인 위상판 방위각이 44도 이상 76도 이하이며, 상기 위상판의 리터데이션이 69㎚ 이상 255㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 반사형 컬러 액정 표시 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 반사형 컬러 액정 표시 장치에 3원색 빛을 시간 분할로 변환하여 조사하는 광원을 구비하고, 상기 광원의 상기 시간 분할로 변환하는 타이밍에 동기하여 각 3원색에 대응한 화상의 표시를 행하는 것을 특징으로 하는 반사형 컬러 액정 표시 장치.
  13. 한 쌍의 기판과, 상기 한 쌍의 기판 사이에 샌드위치된 액정층을 구비하고,
    상기 한 쌍의 기판의 한쪽 기판에는 투명 전극을 배치하고,
    상기 한 쌍의 기판의 다른 기판에는, 스위칭 소자와 반사 전극을 구비한 복수의 화소를 배치하고,
    상기 투명 전극을 배치한 한쪽 기판측에는, 위상판과, 편광판을 배치한 노멀 블랙 표시 방식의 반사형 액정 표시 장치에 있어서,
    상기 위상판과 상기 액정층 사이에서의 빛의 스토크스 파라미터(S1, S2, S3)의 S1-S2면으로의 사영이 거의 직선이고,
    상기 반사 전극의 반사면에서의 편광 상태가 어떤 파장에서도 거의 원편광인 것을 특징으로 하는 노멀 블랙 표시 방식의 반사형 액정 표시 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 액정층의 두께와 굴절율 이방성과의 곱인 액정층의 리터데이션이 150㎚ 이상 340㎚ 이하이고,
    상기 액정층의 트위스트 각도가 20도 이상 70도 이하인 것을 특징으로 하는 노멀 블랙 표시 방식의 반사형 컬러 액정 표시 장치.
  15. 제13항에 있어서, 상기 액정층의 두께와 굴절율 이방성과의 곱인 액정층의 리터데이션이 200㎚ 이상 300㎚ 이하이고,
    상기 액정층의 트위스트 각도가 40도 이상 55도 이하이고, 상기 편광판의 투과축과 상기 유리 기판측의 액정 배향 방향이 이루는 각도가 -32도 이상 -16 이하이고, 상기 편광판의 투과축과 상기 위상판의 지상축이 이루는 각도인 위상판 방위각이 70도 이상 81도 이하이며, 상기 위상판의 리터데이션이 320㎚ 이상 430㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 노멀 블랙 표시 방식의 반사형 컬러 액정 표시 장치.
  16. 제13항에 있어서, 상기 액정층의 두께와 굴절율 이방성과의 곱인 액정층의 리터데이션이 거의 250㎚이고, 상기 액정층의 트위스트 각도가 거의 50도이고, 상기 편광판의 투과축과 유리 기판측의 액정 배향 방향이 이루는 각도가 거의 -26도이고, 상기 편광판의 투과축과 위상판의 지상축이 이루는 각도인 위상판 방위각이 거의 76도이고, 상기 위상판의 리터데이션이 거의 380㎚인 것을 특징으로 하는 노멀 블랙 표시 방식의 반사형 컬러 액정 표시 장치.
  17. 제13항에 있어서, 상기 반사형 컬러 액정 표시 장치에 3원색 빛을 시간 분할로 변환하여 조사하는 광원을 구비하고, 상기 광원의 상기 시간 분할로 변환하는 타이밍에 동기하여 각 3원색에 대응한 화상의 표시를 행하는 것을 특징으로 하는 노멀 블랙 표시 방식의 반사형 컬러 액정 표시 장치.
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