WO1997045766A1

WO1997045766A1 - Affichage a cristaux liquides en couleur du type a reflexion et son procede de commande

Info

Publication number: WO1997045766A1
Application number: PCT/JP1997/001759
Authority: WO
Inventors: Osamu Okumura; Toshiharu Matsushima; Tsuyoshi Maeda
Original assignee: Seiko Epson Corporation
Priority date: 1996-05-24
Filing date: 1997-05-23
Publication date: 1997-12-04
Also published as: EP0846975A4; KR19990035822A; TW436658B; KR100444416B1; EP0846975A1; US20020015121A1; US6373538B2

Description

明細書

反射型力ラ一液晶装置及びその駆動方法

〔技術分野〕

本発明は、反射型カラ一液晶装置に関し、さらに反射型カラ一液晶装置の駆動方法に関する。

〔背景技術〕

携帯情報端末に搭載されるディスプレイは、低消費電力である必要がある。従つてこの用途には、バックライトが不要な反射型液晶装置が最適である。しかしながら従来の反射型液晶装置はモノクロ表示が主流であって、良好な反射型カラ —表示は未だ得られていない。

反射型カラ一液晶装置の開発は、 1 9 8 0年代中頃から本格的に着手された。それ以前は、透過型カラー液晶装置のパックライトを反射板に替えれば、反射型カラー表示が出来るだろうといった程度の認識しかなかった。

ところが、そのような構成で実際に作ってみると、大変に暗い表示になってしまい実用的でない。原因は三つある。第 1に、偏光板によって光の 1 / 2以上を捨てていることである。第 2に、カラーフィル夕によって光の 2 / 3以上を捨てていることである。最後に、視差の問題である。視差の問題は、 T N (ツイステッドネマチック）モードや S T N (スーパーツイステヅドネマチック）モードでは避けて通れない。何故ならば、これらのモードでは必ず偏光板を 2枚用いるため、セル内に偏光板を作り込まない限り、反射板と液晶層との間に無視できない距離が生じるからである。なお、ここで言う視差の問題とは、従来の反射型モノクロ液晶装置にもあった表示の二重映りといった問題ではなく、反射型カラー液晶装置に発生する特有の問題を指す。

視差の問題について、図を用いて説明する。第 7図（a ) ( b ) は、いずれも T Nモードあるいは S T Nモードを利用した反射型カラ一液晶装置の断面図である。この液晶装置は、上側偏光板 1、上側ガラス基板 2、液晶層 3、下側ガラス基板 4、下側偏光板 5、光反射板 6、赤緑青（R G B ) の三色カラーフィル夕 7 からなる。上下ガラス基板間には、他に透明電極、配向膜、絶縁膜等も存在するが、視差の問題を説明する上で必要無いため省略した。

さて、視差の問題は二つ存在する。一つめの問題は色の打ち消し合いである。第 7図（a ) において、観察者 3 2は緑のフィルタを通って出て来た反射光 3 1 を見ているが、この光は赤、緑、青のフィルタを通過して入射した光 3 0が光反射板で拡散反射され混じり合ったものである。下側ガラス基板 4の厚みがカラ一フィルタ 7のピッチに比べて十分に厚ければ、どの色のフィル夕を通って来た光も等確率で混じり合う。

ところが、赤緑、青→緑の経路を通った光は、どの波長の光もいずれかの力ラーフィル夕で吸収されるため、緑→緑の経路を通った光しか残らない。同じことは青や赤のフィル夕から出て来る反射光についても言えるから、結局白表示の明るさが視差の無い場合の 1 / 3になってしまう。

二つめの問題は色表示が暗くなることである。第 7図（b ) は、緑色表示状態を示す。また液晶層 3において格子状のハッチングを施した部分は、非点灯状態 (暗状態）にあることを示している。入射光 3 0は赤、緑、青のドットを等確率で通過するが、その内の 2 / 3をオフ状態にある赤と青のドッ卜で吸収される。さらに光反射板 6で拡散され混じりあった後、再びオフ状態にある赤と青のドットで 2 / 3を吸収されて、観察者 3 2に達する。従って、緑色表示の明るさは白の表示の 1 / 9の明るさから緑のフィル夕によって吸収される光量を引いた値 (白表示の 1 / 9の明るさ一緑フィル夕の吸収となり、大変に暗くなる。

このように、視差の問題がある T Nモードや S T Nモードを反射型カラ一液晶装置に用いることは大変に難しい。

そこで従来は、液晶モードを変更して明るい反射型カラ一表示を得る試みが為されてきた。

例えば、内田龍男氏らの論文（IEEE Transactions on Electron Devices, Vol.ED-33，No.8, pp.l207-1211(1986)) では、その F i g . 2で各種液晶モードの明るさの比較を行った上で、偏光板が要らない P C G H (相転移型ゲストホスト）モードを採用している。また、特開平 5— 2 4 1 1 4 3号公報でも、反射型カラ一液晶装置を実現するために、偏光板が要らない P D L C (高分子分散型液晶）モ一ドを採用している。

偏光板が要らない液晶モードを使用した場合、偏光板による光の吸収が無くなるばかりでなく、液晶層に隣接して反射板を設けることで視差の問題を根本的に無くすことが出来る、と言うメリットがある。

しかしながらその一方で、偏光板が要らない液晶モードは概してコントラス卜が低いこと、また特に P C G Hモードは電圧透過率特性のヒステリシスがあって中間調表示が出来ないといった課題がある。また、液晶中に別の物質を添加するこれらの液晶モードは、信頼性の面でも課題が多い。

従って、やはり従来から広く用いられており、実績がある T Nモードや S T N モードが使えればこれに越したことがない。

また従来、明るいカラーフィルタを用いて明るい反射型カラ一表示を得る試みも為されていた。それは、例えば前述の特開平 5— 2 4 1 1 4 3号公報であって、ここでは減法混色の三原色であるイェロー、シアン、マゼン夕からなるカラ一フィル夕を用いて反射型カラ一液晶装置を構成している。

この方法は明るい表示を得る上で大変効果があるが、反面問題もある。

通常のカラー液晶装置は、小さな色点の集合によって加法混色を行うため、力 Π 法混色の三原色である赤、綠、青からなるカラ一フィル夕を用いる。ところが、同公報では、減法混色の三原色を用いて加法混色を行っている。従って、表示色の彩度が低く、鮮やかな表示が出来ない。なお同公報では、偏光板を用いない P D L Cモードを採用しており、しかもカラーフィル夕を挟んで液晶層と隣接する位置に反射板を設けているため視差が生じないことを付け加えて'おく。

〔発明の開示〕

そこで本発明の目的は、イェロー、シアン、マゼン夕のカラ一フィル夕を用いて明るい表示を行い、視差をうまく利用して従来よりも鮮やかな色が表示できる反射型力ラ一液晶装置を提供することを目的とする。

本発明の反射型カラー液晶装置の好ましい形態は、

透明電極を備えた第一の基板と、透明電極とカラーフィル夕を備えた第二の基板との ^5]に液晶層が挟持されてなる液晶セルを一対の偏光板の間に配置してなり、一方の基板の外側に光反射板が形成された反射型カラー液晶装置において、前記カラーフィル夕が減法混色の三原色であるイエロ一、シアン、マゼンタからなり、各色要素のカラーフィル夕の最低透過率が可視光領域において 1 0 %以上である構成とした。

このように、イェロー、シアン、マゼンダからなる 3つの色要素によりカラ一フィル夕が、可視光領域における前記各色要素のカラーフィル夕の最低透過率を 1 0 %以上に設定されることにより、明るく鮮明な表示の反射型カラ一液晶値を得ることができる。一般的に、可視光領域は 4 0 0 ηπ！〜 7 7 0 nmの領域を言うが、特に 4 5 0 nmから 6 6 0 nmの範囲は人間の視感度が高い波長である。従って、カラーフィル夕一の透過率をカラ一フィルタ一の全ての色要素について、前述のように設定することにより鮮明で明るい表示を達成することができる。また、カラーフィル夕は、可視光領域における前記各色要素のカラ一フィル夕の最低透過率が 1 5 %から 2 5 %の範囲に設定される。

もしくは、前記イエロ一フィル夕の透過特性を示すスぺクトルと前記マゼンダの透過特性を示すスぺクトルとが 5 0 0 nm付近の波長において交差してなり、前記シアンフィル夕の透過特性を示すスペクトルとマゼンダフィル夕の透過特性を示すスぺクトルとが 6 0 0 nm付近の波長において交差してなり、この 2つの交点が透過率 3 0 %以上の領域に存在するように前記カラーフィル夕が形成された構成とした。より好ましくは、 2つの交点が透過率 3 5 %から 6 0 %の領域に存在するように、前記カラーフィルタが形成された構成とする。

また、加法混色とともに減法混色をも生じるように、光反射板とカラーフィル夕との距離を前記電極によって形成されるドッ卜のピッチよりも大きくした構成とした。より好ましくは、各ドットピッチに対して、光反射板とカラーフィル夕との距離が 2〜3倍に設定されてなる構成とする。なお、ガラスの基板の厚さが 0 . 7 mmよりも大きくなることは、表示の二重映りが目立つという点で好ましくない。このように構成したため、本願の反射型カラー液晶装置は、視差を利用した減法混色により表示色の彩度が向上する。

更に、前記一方の基板にマトリックス状に形成されてなる画素電極が配置されてなり、前記画素極に接続してスィツチング素子が形成されてなる構成とすることにより、高精細な表示の反射型カラー液晶装置を得ることができる。

また、本発明の反射型カラー液晶装置の好ましい形態は、

反射電極を備えた第一の基板と、透明電極とカラーフィル夕を備えた第二の基板との間に液晶層が挟持されてなる液晶セルを一対の偏光板の間に配置してなる反射型カラー液晶装置において、前記カラーフィル夕が減法混色の三原色であるイェロー、シアン、マゼン夕からなり、各色要素のカラーフィル夕の最低透過率が可視光領域において 1 0 %以上である構成とした。

このような構成とすることにより、反射層（反射電極）と液晶層とが近接し、鮮明な表示を得ることができる。

また、一般的に可視光領域は 4 0 0 n m〜7 7 0 n mと言われ、特に 4 5 0 η mから 6 6 0 n mの範囲は、人間の視感度が高い波長である。そこで、この範囲に可視光領域（4 0 0〜7 7 0 n m) において、カラ一フィルタ一の透過率を力ラーフィルタ一の全ての色要素について、前述のように設定することにより明るく鮮明な表示を達成することができる。

また、第二の基板と偏光板との間に光散乱板が配置された構成とすることにより、明るく鮮明な表示の反射型力ラ一液晶装置を得ることができる。

また、可視光領域において前記各色要素のカラーフィル夕の最低透過率が 2 0 %以上に設定されてなり、より好ましくは 3 0 %以上に設定された構成とする。一方、前記イェローフィル夕の透過特性を示すスべクトルと前記マゼンダの透過特性を示すスぺクトルとが 5 0 0 nm付近で交差してなり、前記シアンフィル夕の透過特性を示すスぺクトルとマゼンダフィル夕の透過特性を示すスぺクトルとが 6 0 O nm付近で交差してなり、この 2つの交点が透過率 3 0 %以上の領域に存在するように前記カラ一フィル夕が形成された構成とし、より好ましくは、前記 2つの交点が透過率 3 5 %から 6 0 %の領域に存在するように、前記カラーフィル夕が形成された構成とした。

このようなカラーフィル夕を用いることによって、明るい表示の反射型カラ一液晶装置を得ることができる。

更に、加法混色とともに減法混色をも生じるように、光反射板とカラーフィル夕との距離を前記電極によって形成されるドッ卜のピッチよりも大きくした構成とした。より好ましくは、各ドットピッチに対して、光反射板とカラ一フィル夕との距離が 2〜3倍に設定された構成とする。ただし、基板の厚さが 0 . 7 mm よりも大きくなることは、表示の二重映りが目立つという点で好ましくない。このように構成したため、本願の反射型カラー液晶装置は、視差を利用した減法混色により表示色の彩度が向上する。

更に、一方の基板にマトリックス状に反射電極が配置されてなり、前記反射電極に接続してスィツチング素子が形成された構成とすることにより、更に鮮明な表示の反射型力ラ一液晶装置を得ることができる。

また、本発明の反射型カラー液晶装置の好ましい形態は、

前述の反射型カラ一液晶装置を駆動する方法において、黒を除くいかなる色を表示する場合にも、前記イエロ一、シアン、マゼン夕の各色に対応する 3 ドットの内、常に複数のドットが点灯あるいは一部点灯する駆動方法とする。言い換えれば、黒を表示する場合のみ 3 ドッ卜とも非点灯であり、赤緑青の 3色を表示する場合には 2 ドッ卜を点灯し、他の色を表示する場合には 3 ドッ卜とも点灯あるいは一部点灯する。なお、点灯とは液晶装置を明状態にすることを指し、非点灯とは液晶装置を暗状態にすることを指す。また、一部点灯とは、液晶装置を明状態と暗状態の中間状態にすることを指す。このように構成したため、本願の反射型カラー液晶装置は、極めて明るい表示が出来るとともに、中間調表示も可能となり、フルカラー表示をすることができる、という利点がある。

また、本願の反射型カラー液晶装置を電子機器に搭載することにより、低消費電力の電子機器を得ることができる。 -

〔図面の簡単な説明〕

第 1図は、本発明の反射型カラ一液晶装置の構造の要部を示す図である。第 2図は、本発明の反射型カラ一液晶装置のカラーフィル夕の分光特性を示す図である。

第 3図は、本発明の反射型カラー液晶装置の表示色を示す図である。

第 4図は、本 ¾明の別の反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。第 5図は、本発明の別の反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。第 6図は、本発明の別の反射型カラー液晶装置の構成を示す図である。

第 7図は、視差の問題を説明するための図であって、赤緑青のフィル夕を用いた従来の T Nモードあるいは S T Nモードを利用した反射型カラ一液晶装置の断面図である。

第 8図は、視差の問題を説明するための図であって、本発明の T Nモードあるいは S T Nモードを利用した反射型力ラ一液晶装置の断面図である。

第 9図は、赤緑青のフィルタを用いた従来の反射型カラー液晶装置の表示色を示す図である。

第 1 0図は、イエロ一、シアン、マゼン夕のフィルタを用いた本発明の反射型カラー液晶装置の表示色を示す図である。

第 1 1図は、本発明の反射型カラ一液晶装置を電子機器に搭載した例を示す図あ^。

〔発明を実施するための最良の形態〕

本願発明の構成は、前述の特開平 5— 2 4 1 1 4 3号公報で開示された反射型液晶表示装置と類似しているように思われるかも知れない。確かに、減法混色の三原色フィル夕を用いている点では同一である。

しかしながら、本願発明は、こうしたフィルタを T Nモードや S T Nモードといった視差が避けられない液晶モードに適用している。そうすることによって、単純に明るくなるという効果以外にも、視差の問題を緩和するという効果や、減法混色によって色純度が向上するといつた新たな効果がもたらされる。

この新たな効果について、図を用いて説明する。第 8図（a ) ( b ) は、いずれも T Nモ一ドあるいは S T Nモードを利用した反射型カラー液晶装置の断面図である。この液晶装置は、上側偏光板 1、上側ガラス基板 2、液晶層 3、下側ガラス基板 4、下側偏光板 5、光反射板 6、イエロ一、シアン、マゼン夕の三色力ラ一フィルタ 7からなる。上下ガラス基板間には、他に透明電極、配向膜、絶縁膜等も存在するが、視差の問題を説明する上で必要無いので省略する。

さて視差の問題の一つ目は、色の打ち消し合いであった。第 8図（a ) において、親察者 3 2が見る反射光 3 1は、イエロ一 — シアン、マゼン夕 → シアン. シアン → シアンの 3つの絰路を通った光が混じり合ったものである。この内ィエロ一 → シアンの経路を通った光は一部が吸収されて緑色となり、マゼン夕 → シアンの経路を通った光は赤色となる。しかしながら、赤緑青のフィルタを用いたときのように真っ暗にはならない。従って、赤緑青のフィルタの場合には白表示の明るさが視差のない場合の 1 / 3になったが、イェロー、シアン、マゼン夕のフィル夕の場合には 2 / 3で済むことになる。

また二つめの問題は色表示が暗くなることであった。第 8図（b ) は、緑色表示状態を示す。また液晶層 7において格子状のハッチングを施した部分は、非点灯状態（暗状態）にあることを示している。イェロー、シアン、マゼン夕のフィル夕で緑を表示する場合には、イエロ一とシアンを点灯状態（明状態）に、マゼン夕を非点灯状態（暗状態）にする。従って入射光 3 0は、その内の 1 / 3をォフ状態にあるマゼン夕のドットで吸収される。さらに光反射板で拡散され混じりあった後、再びオフ状態にあるマゼン夕のドットで 1 Z 3を吸収されて、親察者 3 2に達する。従って、緑色表示の明るさは「白表示の 4 / 9の明るさ一シアンとイエロ一のフィル夕の吸収」となり、赤緑青のフィル夕を用いたときよりも明るくなる。

しかもこの緑色表示の光の通過絰路を詳細に見ると、シアン → シアン、イエ口—— > イエロ一、シアン — イエロ一、イエロ—— > シアンの四種類からなつている。この内、後の二つはイエローとシアンのフィル夕を両方とも通るため、減法混色が生じる。

即ち視差の効果によって、平面的な色点の集合による加法混色と、立体的な色点の重なりによる減法混色が同時に発生する。従って、減法混色の三原色であるイェロー、シアン、マゼン夕のカラーフィルタを用いた場合には、視差が生じるような構成をとることにより、表示色の彩度が向上するという効果がある。次に駆動方法についても述べておく。第 9図は、赤緑青のフィルタを用いた従来の反射型カラー液晶装置の表示色を示す図であり、 4 1、 4 2、 4 3は、それそれ赤、緑、青の単色表示を行った場合の表示色を示す。もちろん、単色表示の場合には一画素を構成する 3 ドッ卜の内、 1 ドットしか点灯（明表示）しない。ここで N T S C方式の赤、緑、青の三原色信号に基づき、中間調補正を行って各色ドッ卜の階調を決定すると、図のハッチングで示した領域の色が表示できる。一方、第 1 0図は、イェロー、シアン、マゼン夕のフィル夕を用いた反射型力ラー液晶装置の表示色を示す図であり、 4 4、 4 5、 4 6は、それそれイェロー、シアン、マゼン夕の単色表示を行った場合の表示色を示す。これに従来と同様の駆動を行うと、図の 4 4、 4 5、 4 6を頂点とする三角形の内側の色が表示できる。なお、視差がある場合には、先に述べた効果によって減法混色が生じ、表示色が図の破線の範囲まで広がる。

しかしながら、本願発明では 4 7、 4 8、 4 9を頂点とする三角形の内側のハツチングを施した領域の色だけを表示することとする。何故ならば、この範囲の表示色は、一画素 3 ドッ卜の内、常に 2 ドット以上の画素を点灯しており（黒色表示を除く）、前述の第 8図（b ) を用いて説明した理由によって明るい色表示が得られるからである。従って、例えばイエロ一を表示するときでも、イエロ一ドット単独を点灯して得られる 4 4の色ではなく、イエロ一のドットを全点灯し、シアン、マゼン夕のドットを一部点灯して得られるもっと淡い色を利用する。このようにすると、表示可能な色のおよそ 3 /4を利用しないことになり不効率なように思えるかも知れないが、明るく色パランスの良い表示が得られるという点で大きなメリットがある。本発明の反射型カラー液晶装置は、偏光板を用いる液晶表示モードを採用して高コントラストを確保した上で、これに減法混色の三原色カラ一フィル夕を組み合わせ明るい表示を得たものである。

偏光板を用いる液晶表示モードは数多く存在するが、本発明の目的には、明るく白黒表示が可能な液晶表示モード、例えば特公昭 5 1 - 0 1 3 6 6 6号公報で提案された T Nモード、待公平 3— 5 0 2 4 9号公報で提案された位相差板補償型の S T Nモ一ド、特開平 6— 2 3 5 9 2 0号公報で提案された双安定スィツチングを行うネマチック液晶モード等が適している。この中でも T Nモードは、明るく高いコントラストが得られるという点で特に優れているが、その反面、電圧透過率特性の急峻性が悪く、その駆動のために高 filliな M I M素子や T F T素子を各ドット（各画素）毎に配蹬する必要もある。なお、安価な単純マトリクス法で駆動するためには、位相差板補償型の S T Nモードの方が適している。

また偏光板を 1枚しか用いない液晶表示モード、例えば特開平 3— 2 2 3 7 1 5号公報ゃ特開平 4一 9 7 1 2 1号公報で提案された 1枚偏光板型のネマチック液晶モード、第 2 1回液晶討論会（1 9 9 5年）の講演番号 3 A 1 9で発表された 1枚偏光板型のハイブリツド配向ネマチック液晶モード等も利用できる。これらの液晶表示モードは、偏光板を 1枚しか用いないために、反射板を液晶層や力ラーフィル夕層に近接して設けることによって、表示の影を無くすことができる。但しこの場合には、反射板を鏡面にしガラス基板の外側に散乱板を設けることによって、視差を生じさせ、表示色を改善する工夫が必要である。

以下本発明を図面に基づいて詳細に説明する。

(実施例 1 )

第 1図は、本発明の請求項 1 ~ 7の発明に係る反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。

1は上側偏光板、 2は上側ガラス基板、 3は液晶層、 4は下側ガラス基板、 5 は下側偏光板、 6は光反射板であり、上側ガラス基板 2上に対向電極（走査線） 8とカラ一フィル夕 7が形成される、下側ガラス基板 4上には、信号線 9、画素電極 1 0、 1 1^素子1 1が形成される。ここで 1と 2、 4と 5、 5と 6は、互いに離して描いてあるが、これは図を明解にするためであって、実際には糊で接着されている。また、上側ガラス基板 2と下側ガラス基板 4の間も広く離して描いてあるが、これも同様の理由からであって実際には数/ zmから十数 m程度のギヤップで対向している。

また、図中には、簡略された構成が記載されており、 3 x 3 = 9 ドットが描かれている。実際には、対向する一対の基板（2、 4 ) によって構成される液晶パネル中には 4 8 0 x 1 9 2 0 = 9 2 1 6 0 0 ドッ卜が形成される。なお、本願の反射型カラー液晶装置は、このドット数に限定されるものではなく、複数のドットを有するものであれば、あらゆる構成の反射型カラ一液晶装置に適用できる。対向電極 8と画素電極 1 0は透明な電極によって形成される。本実施例においては、 I T Oによって ¾極が形成される。信号線 9は金屈 T aにより形成される。 M I M素子は絶縁膜 T a 2 0 5を金厲 T aと金厲 C rとの間に挟んだ構造である。下側ガラス基板の厚みは 0 . 7 mmであり、ドットビヅチ（各画素間のピッチ）は縦横ともに 0 . 1 6 mmである。なお、本実施例において、スイッチング素子として T F Tを用いることができる。

液晶層の厚みや電極の厚みは下側ガラス基板の厚みに比べて無視できる程度であるから、光反射板とカラーフィル夕との間隔は、ドットピッチの 4 . 4倍となる o

液晶層 3は 9 0度ねじれたネマチック液晶である。液晶の複屈折率異方性（△ n ) と液晶層の厚さ（d ) との積、すなわちリタ一デーシヨン（A n x d ) が 0 . 4 になるよう、液晶と液晶層の厚さとが設定される。また、上下の偏光板は、その吸収軸が隣接基板のラビング軸とほぼ平行になるように配置される。これは最も明るい T Nモ一ドの構成である。

また、カラーフィルタ 7は減法混色の三原色であるイェロー（図中「Y」で示した）、シアン（図中「C」で示した）、マゼン夕（図中「M」で示した）の 3 色から成る。カラーフィル夕は、表示領域の外にも形成される。例えば、表示領域（駆動領域）の外側で、べゼル開口領域一杯まで、駆動領域内と同一の配列で形成される。このようにカラーフィル夕一が配置されたことにより、周辺部と駆動部の明るさが同じとなり、駆動部の暗さが目立たない。また、液晶装置が駆動されていな、場合でも違和感の無い表示状態が得られる。

なお、本願の反射型カラ一表示装置は、明るい表示を得るために、隣り合う力ラーフィル夕間にブラックマスクが形成されていない。 '

第 2図はカラーフィル夕 7の分光特性を示す図である。横軸は光の波長（単位は nmである）、縦軸は透過率（単位は％である）であり、 2 4がイェローフィル夕のスペクトル、 2 5がシアンフィル夕のスペクトル、 2 6がマゼン夕フィル夕のスぺクトルを示している。各色要素のカラーフィル夕の透過特性は第 2図に示すスペクトルの通りである。このスペクトルは、顕微分光光度計を使用して測定される。カラーフィル夕側基板単体でスペクトルの測定を行い、ガラス基板と透明電極の透過率を 1 0 0 %に補正した。以下、カラ一フィル夕の分光特性は全てこの方法により測定した。このカラーフィルタは、 4 5 0 ] 111から 6 6 0 11 111 の範囲の全ての波長の光に対して 1 0 %以上の透過率を有している。なお、第 2 図では、 4 0 0〜7 0 O n mの波長領域（一般的に可視光領域）において、最低透過率が 1 0 %以上の透過率であることを示している。

第 3図は実施例 1における反射型カラー液晶装置の表示色を示す図である。この第 3図は X— Y色度図である。この X— Y色度図を用いて、本願の反射型カラ一液晶装置の表示範囲をしめした。

4 4、 4 5、 4 6は、それそれイェロー、シアン、マゼン夕を単色表示した場合の表示色を示す。もちろんこの場合には一画素を構成する 3 ドッ卜の内、 1 ドヅトしか点灯（明表示）していない。

また 4 7、 4 8、 4 9は、それそれ赤、綠、青の表示色を示す。 4 7、 4 8、 4 9は 4 4、 4 5、 4 6を頂点とする三角形の外部に位置し、加法混色と共に減法混色が生じ、色純度が向上していることを示している。なお、表示色の測定は、内面に硫酸バリウムをコ一ティングした Φ 1 2 O mmの積分球を用いて液晶パネルを全方向から照射し、パネル法線方向に反射してきた光を分光器に取り込むことによって行われる。

以上で説明した実施例 1における反射型カラー液晶装置において、下側ガラス基板の厚みを O mmから 1 . 1 mmまで様々に変化させたときの表示色の変化を表 1に示す。但し、厚み O mmの結果は、セル内面に反射板と偏光板を設けたセルを測定したものである。

表 1

この表から、ガラス厚が厚くなるにつれて、表示色の色純度が向上する様子が読みとれる。これは視差によるもので、減法混色が生じていることを示す結果である。ガラス厚 0 mmから 0 . 1 mmまでの間に表示色の急激な変化が起こり、その後の変化は比較的緩やかに見える。

従って、まずはドットビツチと同じ程度のガラス厚があれば十分に視差による減法混色の効果が生じるものと考えられる。望ましくはドットビッチの約 3倍の 0 . 5 mm程度のガラス厚があれば、 0 mmの時よりも 2 0 %以上大きい色差（白表示との色差）が得られ、さらに好ましい。ドットピッチと基板の厚さとの関係から、少なくともドットピッチに対して約 2倍、好ましくは、約 3倍に基板の厚さが設定されることが好ましい。

次に、実施例 1における反射型カラー液晶装置において、異なる分光特性を有するカラーフィル夕を利用した時の結果を示す。

表 2と表 3は、それそれ白赤緑青の各色表示の、明るさと表示色を示したものである。ここでは第 2図の各色の分光特性において、最高透過率をほぽ 9 0 %に維持しつつ、最低透過率を 0 %から 30 %まで変化させたカラ一フィル夕を利用した。この測定も前述の積分球を用いて行ったが、明るさは標準白色板を 100% として規格化した。また比較のために赤緑青のフィルタを用いた従来の反射型力ラー液晶装置を測定した結果を最下段に示した。表中の YCMはイエロ一、シァン、マゼン夕のカラ一フィル夕を、また RGBは赤緑青のカラ一フィルタを示す _c

表 2

表 3

カラー ft低 ξ示赤 ξ示 m 肯¾示フィルタ aS率 X „. y · X V X y X V

YCM 0% 0.331 0.338 0.402 0.335 0.334 0.431 0.268 0.254

YC 5% 0.331 0.338 0.399 0.336 0.334 0.427 0.271 0.258

YCM 10% 0.331 0.338 0.395 0.336 0.334 0.422 0.274 0.261

YCM 15% 0.331 0.338 0.392 0.337 0.334 0.418 0.277 0.265

YCM 20% 0.331 0.338 0.388 0.337 0.334 0.413 0.280 0.268

YC 25% 0.331 0.338 0.385 0.338 0.334 0.409 0.283 0.272

YCM 30% 0.331 0.338 0.381 0.338 0.334 0.404 0.286 0.275

RGB 50% 0.332 0.339 0.384 0.337 0.335 0.409 0.284 0.272 これらの表から、カラーフィル夕の最低透過率が上がるほど、明るい表示が得られる反面、表示色が淡くなることが読みとれる。但し表示色の変化は極めて緩やかであるため、カラ一フィルタの最低透過率を上げて明るい表示を得た方が有利である。従って、カラ一フィル夕の最低透過率は 1 0 %以上、より好ましくは 2 0 %以上が望ましい。

前述のように、最低透過率を上げると表示色が淡くなるので、 1 5 %~ 2 5 % の範囲に最低透過率を有するように各カラ一フィル夕の特性を設定することが望ましい。この範囲に各色要素のカラ一フィル夕の最低透過率を設定することにより、明るく鮮明な表示をすることができる反射型カラー液晶装置を得ることができる。

これを赤緑青のフィル夕を用いた従来の反射型カラー液晶装置と比較する。表 3から、最低透過率 5 0 %の赤緑青のフィルタを用いた場合とほぼ表示色が等しくなるイエロ一、シアン、マゼンタフィル夕は、最低透過率が 2 5 %のものである。表 2で両者の明るさを比較すると、白表示は同じ明るさであるが、赤緑青の各色表示ではイエロ一、シアン、マゼン夕フィル夕を用いた方が約 2 . 2倍も明るい。これは 3 ドット中の 2 ドッ卜が点灯している効果である。

(実施例 2 )

S T Nモードを利用しても、同様の反射型力ラ一液晶装置が構成できる。

第 4図は本発明の請求項 1〜 6記載の発明に係る反射型力ラ一液晶装置の構造の要部を示す図である。

1は上側偏光板、 1 4は位相差フィルム、 2は上側ガラス基板、 3は液晶層、

4は下側ガラス基板、 5は下側偏光板、 6は光反射板であり、上側ガラス基板 2 上には走査電極 8とカラ一フィルタ 7を設け、下側ガラス基板 4上には信号電極

1 5を設けた。

走査電極 8と信号電極 1 5はいずれも透明な I T Oによって形成される。下側ガラス基板の厚みは 0 . 7 mmであり、ドットピッチは縱横ともに 0 . 1 6 mm である。光反射板とカラ一フィル夕との間隔は、ドットピッチの 4 . 4倍となる。カラ一フィル夕 7は減法混色の三原色であるイェロー（図中「Y」で示した）、シアン（図中「C」で示した）、マゼン夕（図中「M」で示した）の 3色から成る。なお明るい表示を得るために、隣り合うカラ一フィル夕間にブラックマスクを設けなかった。

液晶層 3は液晶分子が 2 4 0度ねじれたネマチック液晶であり、位相差フィルム 1 4はポリカーボネートの一軸延伸フィルムである。これは、基本的に特公平 3 - 5 0 2 4 9号公報で提案された位相差板補償型の S T Nモードであって、液晶層と位相差フィルムのリタ一デ一シヨン、並びに各々の軸関係を適当に選択することによって、白地に黒、あるいは黒地に白の表示が得られる。本実施例において、 S T N型液晶パネルに生じる色つきを補償するための条件を決定するにあたっては、白表示に若干の色付きが残ってもカラ一フィル夕で補償すればよいという考え方で、黒表示を重視した。

この反射型カラー液晶装置（単に液晶パネルとも言う）を複数ライン同時に選択するマルチライン駆動法によって駆動することにより、特開平 6— 3 4 8 2 3 0号公報に開示されているようなフレーム応答抑制効果が生じ、高いコントラストが得られた。なお、複数ライン同時選択する駆動方法を用いる場合、走査電極に印加される信号は直交関数に基づいて設定される。その際、同時に選択する走査電極の本数は、 4本が好ましい。また、走査電極に印加される走査信号は、 1 フレーム中に複数の選択期間を有する駆動方法であるが、好ましくは 4つに分割することが好ましい。

表示特性は実施例 1とほぼ同等であつたが、第 1図に記載されている金属の信号線 9が無い分だけ明るく、またコントラストが低い分だけ少し淡い表示色となつた。

(実施例 3 )

次に、光が入射する基板側のみに偏光板が配置された一枚偏光板型の液晶表示モードを利用した反射型カラー液晶装置の例を以下に説明する。

第 5図は、本発明の請求項 8〜1 5に記載の発明に係る反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。

1は上側偏光板、 1 7は光散乱板、 1 4は位相差フィルム、 2は上側ガラス基板、 3は液晶層、 4は下側ガラス基板である。

上側ガラス基板 2上に走査電極 8とカラーフィルタ 7が形成され、下側ガラス基板 4上に反射板を兼ねた信号電極 1 6が形成される。走査電極 8は透明な I T 0により形成され、反射板を兼ねた信号電極（反射電極） 1 6は金属アルミニゥムにより形成される。なお、このようにしてミラ一反射面を有する反射電極 1 6 が形成される。

光散乱板 1 7はフイラ一構造で位相差を持たないものが望ましい。例えば、日東電工株式会社の A G S 1等が好適である。また、ここでは光散乱板を偏光板と上側ガラス基板の間に設けたが、偏光板の上に設けても良い。

カラ一フィルタ 7は减法混色の三原色であるイエロ一（図中「Y」で示した）、シアン（図中「 C」で示した）、マゼン夕（図中「M」で示した）の 3色から成る。なお明るい表示を得るために、隣り合うカラーフィルタ間にブラックマスクを設けなかった。

液晶層 3は液晶分子が 2 5 5度にねじれ配向したネマチック液晶であり、位相差フィルム 1 4はポリカーボネートの一軸延伸フィルムである。これは、基本的に特開平 4一 9 7 1 2 1号公報で提案された位相差板で補償した一枚偏光板型の液晶表示モードであって、液晶層と位相差フィルムのリタ一デーシヨン、並びに各々の軸関係を適当に選択することによって、白地に黒、あるいは黒地に白の表示が得られる。

なお、位相差板は 1枚に限定されるものではなく、 S T N型液晶特有の着色を解消するために、複数枚配置することができる。 '

この方式では、反射板を液晶層やカラ一フィル夕層に近接して設けたために、表示の影（=ダブルイメージ）を無くすことができる。また、同一のカラ一フィル夕を必ず 2回通過するために、明るく色純度の低いカラ一フィル夕を利用できる。さらにカラーフィル夕と距離を置いて配置された光散乱板により、一部で多重反射による減法混色が生じ、より鮮やかな色を表示することができる。

なお、本実施例においては、前述の実施例 2で述べた複数ライン同時選択する駆動方法を採用することができる。 (実施例 4 )

本実施例は、実施例 3の構成を変形した実施例である。すなわち、第 6図に示したように、基板 4に画素電極（反射電極） 1 0、及びスイッチング素子 1 1が形成された構成とした。

画素電極はマトリックス状に形成される。そして、この画素電極は反射特性を有する金属から形成されてなり、例えば、アルミニウム、クロム、ニッケルなど用いることができる。

また、スイッチング素子としては、第 6図に示したように M I Mを用いた。その他にも、スイッチング素子として T F Tを用いることができる。なお、半導体技術を用いて、半導体基板に T F Tを形成し、スイッチング素子を覆うように反射電極が配置された構成にすることによって、反射電極を高精細に形成することができる。特に、基板上の液晶層に接する側の面がほぼ反射電極のみによって形成されるため、反射面が多く、反射特性に優れた反射型カラー液晶装置を得ることができる。

なお、液晶層 3は、液晶分子がほぼ 9 0度にねじれ配向するように設定されている。しかし、液晶のねじれ角は 9 0度に限定されるものではなく、 6 0度〜 8 0度の範囲に設定する場合もある。これは、液晶層に入射した光が反射電極（画素電極）の表面においてほぼ直線偏光となるように液晶分子のねじれ角を設定したためである。反射電極の表面で光がほぽ直線偏光になるようにするためには、液晶分子の複屈折率異方性（ n ) と液晶層の厚さ（d ) との積（ l n · d ) 、及びねじれ角を適宜設定する必要がある。 '

また、カラ一フィル夕一は、前述の実施例同様イェロー、マゼンダ、シアンの色要素により形成した。液晶装置の明るさを確保するために、ブラックマスクは配置されていない。

なお、本実施例は、明るく鮮明な表示を行うために、基板 2と偏光板 1との間に光散乱板 1 7が配置された構成とした。光散乱板 1 7は、フィラー構造を有し、位相差を持たない特性を有するものが望ましい。例えば、日東電工株式会社の A G S 1等が好適である。また、光散乱板を偏光板と上側ガラス基板の間に設けたが、光散乱板を偏光板の上に設けても良い。また、本実施例では、反射板（画素電極 1 0 ) を液晶層に近接して設けたことにより、表示の影（ニダブルイメージ）を無くすことができる。また、同一の力ラーフィル夕を必ず 2回通過するために、明るく色純度の低いカラ一フィル夕を利用できる。

すなわち、本願は前述の表にも記載したように、イエロ一、マゼンダ、シアンからなるカラーフィル夕は、全ての色要素の最低透過率が 1 0 %以上であることが好ましい。より好ましくは、 2 0 %以上であることが好ましい。最低透過率が 3 0 %以上でも鮮明な表示をすることが可能である。

本実施例においては、前記実施例 1とは異なり、同じ色のカラ一フィル夕一を必ず 2回通過する構成となっているため、最低透過率が 3 0 %以上のカラ一フィル夕を用いることによって、少なくとも赤、緑、青のカラ一フィルタを用いた場合と同様の色純度を有する表示が得られる。そして、本願は、イェロー、マゼンダ、シアンからなるカラーフィル夕を用いた反射型カラー液晶装置は、赤、綠、青のカラーフィルターを用いた構成よりもはるかに明るい表示が得られる。また、本実施例では、一例としてカラ一フィル夕の特性を第 2図に示したが、この図に示されているように、 5 0 0 n m付近の波長において、イェローフィル夕のスペクトル 2 4とマゼンダフィルターのスぺクトノレ 2 6とが交差している。この 2つのスペクトルの交点は、透過率がほぼ 5 0 %付近である。また、 6 0 0 n m付近の波長において、シアンフィル夕のスぺクトル 2 5とマゼンダフィル夕のスペクトル 2 6とが交差している。この 2つのスペクトルの交点は、透過率がほぼ 4 0 %付近である。

この 2つの交点は、少なくとも透過率が 3 0 %以上のところに存在することが好ましい。透過率が 2 5 %より低いところで交点が存在するカラーフィル夕の場合、その交点に対応する波長の光が色抜けしまい、鮮明な表示が得られない。従つて、 2つの交点が透過率 3 0 %以上の領域で交差するようにカラーフィル夕を設計することが必要である。特に好ましくは、この 2つの交点が 3 5 ~ 6 0 % 付近で交差する特性のカラーフィル夕を用いることにより、より鮮明な表示を得ることができる。

なお、 2つの交点に対応する波長は、本願実施例の一例として示したもので、それそれ 5 0 0 n m、 6 0 0 n mに限定されるものではない。

更に、本実施例においては基板 2の液晶層側の面にカラーフィル夕を配置した。しかしながら、これに限定されるものではなく、偏光板が配置された側の基板表面にカラーフィル夕を配置することも可能である。このような構成とすることにより、前述の実施例 1同様、基板の厚さによる視差を用いることができ、鮮明な表示を得ることができる。

なお、光学的に等方性を有する等方層を基板内面もしくは基板外面に配置することも可能である。

〔実施例 5〕

実施例 1乃至実施例 4で示した反射型カラ一液晶装置を駆動する場合において、黒を除くいかなる色を表示する場合にも、イェロー、シアン、マセンタの各色に対応する 3 ドッ卜の内、常に複数のドッ卜が点灯あるいは一部点灯するようにした。

より正確に言えば、黒を表示する場合のみ 3 ドットとも非点灯であり、赤緑青の 3色を表示する場合には 2 ドットを点灯し、他の色を表示する場合には 3 ドッ卜とも点灯あるいは一部点灯する。この場合の一部点灯とは、液晶装置を明状態と暗状態の中間状態にすることを指すが、最も明るいドッ卜の半分以上の明るさがあることが望ましい。

具体的に説明する。実施例 1の反射型カラー液晶装置は、第 3図の 4 4、 4 8、 4 5、 4 9、 4 6、 4 7、 4 4に囲まれた範囲内の色を表示する能力がある。自然色の再現を目的としないマルチカラー表示を行う場合には、この範囲の色を全て利用すれば良い。

しかしながら、 4 4、 4 5、 4 6の色は鮮やかであるが、一画素を構成する 3 ドッ卜の内、 1 ドヅトしか点灯（明表示）しないため暗い。そこでこれらの色を切り捨て、図の 4 7、 4 8、 4 9を頂点とする三角形の内側のハッチングを施した領域の色だけを表示することにした。この範囲の表示色は、一画素 3 ドットの内、常に 2 ドット以上の画素を点灯しており（黒色表示を除く）、視差の効果が緩和されるために大変明るい色表示が得られる。このような方法では、表示可能な色のおよそ 3 / 4を利用しないことになり、一見不効率であるが、明るい表示を得る上で、またバランスの良い色表示を得る上で大変都合が良い。特に N T S Cのカラー T V信号に基づいて自然色に近い表示を行う場合には、この方法が最適である。

〔実施例 6〕

第 1 1図は、それそれ本発明の反射型液晶パネルを使った電子機器の例を示す外観図である。

第 1 1図（a ) は携帯電話を示す斜視図である。 1 0 0 0は携帯電話本体を示し、そのうちの 1 0 0 1は本発明の反射型液晶パネルを用いた液晶表示部である。第 1 1図（b ) は、腕時計型電子機器を示す図である。 1 1 0 0は時計本体を示す斜視図である。 1 1 0 1は本発明の反射型液晶パネルを用いた液晶表示部である。

この液晶パネルは、従来の時計表示部に比べて高精細の画素を有するので、テレビ画像表示も可能とすることができ、腕時計型テレビを実現できる。

第 1 1図（c ) は、ワープロ、パソコン等の携帯型情報処理装置を示す図である。 1 2 0 0は情報処理装置を示し、 1 2 0 2はキーボード等の入力部、 1 2 0 6は本発明の反射型液晶パネルを用いた表示部、 1 2 0 4は情報処理装置本体を示す。

各々の電子機器は電池により駆動される電子機器であるので、光源ランプを持たない反射型液晶パネルを使えば、電池寿命を延ばすことが出来る。また、本発明のように、周辺回路をパネル基板に内蔵できるので、部品点数が大幅に減り、より軽量化 ·小型化できる。

Claims

請求の範囲

(1) 透明電極を備えた第一の基板と、透明電極とカラーフィルタを備えた第二の基板との間に液晶層が挟持されてなる液晶セルを一対の偏光板の間に配置してなり、一方の基板の外側に光反射板が形成された反射型カラ一液晶装置において、

前記カラ一フィル夕が減法混色の三原色であるイエロ一、シアン、マゼン夕からなり、各色要素のカラ一フィル夕の最低透過率が可視光領域において 10%以上であることを特徴とする反射型力ラ一液晶装置。

(2) 請求項 1において、

可視光領域における前記各色要素のカラ一フィル夕の最低透過率が 15%から 2 5%の範囲に設定されてなることを特徴とする反射型カラ一表示装置。

(3) 請求項 1において、

前記イェローフィルタの透過特性を示すスペクトルと前記マゼンダの透過特性を示すスべクトルとが 500 nm付近の波長において交差してなり、前記シアンフィル夕の透過特性を示すスぺクトルとマゼンダフィル夕の透過特性を示すスぺクトルとが 600 nm付近の波長において交差してなり、この 2つの交点が透過率 30%以上の領域に存在するように前記カラーフィル夕が形成されてなることを特徴とする反射型力ラ一液晶装置。

(4) 請求項 3において、

前記 2つの交点が透過率 35%から 60%の領域に存在するように、前記カラ一フィル夕が形成されてなることを特徴とする反射型力ラ一液晶装置。

(5) 請求項 1において、

加法混色とともに減法混色をも生じるように、光反射板とカラーフィル夕との距離を前記電極によって形成されるドットのピッチよりも大きくしたことを特徴とする反射型力ラ一液晶装置。

(6) 請求項 5において、

各ドットビツチに対して、光反射板とカラーフィル夕との距離が 2~3倍に設定されてなることを特徴とする反射型力ラ一液晶装置。

(7) 請求項 1において、

前記一方の基板にマトリックス状に形成されてなる画素電極が配置されてなり、前記画素電極に接続してスイツチング素子が形成されてなることを特徴とする反射型カラー液晶装置

(8) 反射電極を備えた第一の基板と、透明電極とカラーフィルタを備えた第二の基板との間に液晶層が挟持されてなる液晶セルを一対の偏光板の間に配置してなる反射型カラー液晶装置において、

前記カラ一フィルタが減法混色の三原色であるイェロー、シアン、マゼン夕からなり、各色要素のカラ一フィル夕の最低透過率が可視光領域において 10%以上であることを特徴とする反射型力ラ一液晶装置。

(9) 請求項 8において、

第二の基板と偏光板との間に光散乱板が配置されてなることを特徴とする反射型カラ一液晶装置。

(10)請求項 8において、

可視光領域において前記各色要素のカラーフィル夕の最低透過率が 20%以上に設定されてなることを特徴とする反射型カラー表示装置。

(11)請求項 10において、

可視光領域において前記各色要素のカラーフィル夕の最低透過率が 30%以上に設定されてなることを特徴とする反射型力ラ一表示装置。

(12) 請求項 8において、

前記イエロ一フィルタの透過特性を示すスペクトルと前記マゼンダの透過特性を示すスぺクトルとが 500 nm付近で交差してなり、前記シアンフィル夕の透過特性を示すスぺクトルとマゼンダフィル夕の透過特性を示すスぺクトルとが 60 0 nm付近で交差してなり、この 2つの交点が透過率 30%以上の領域に存在するように前記カラ一フィル夕が形成されてなることを特徴とする反射型カラー液曰曰:^ lio

(13) 請求項 12において、

前記 2つの交点が透過率 35%から 60%の領域に存在するように、前記カラーフィル夕が形成されてなることを特徴とする反射型力ラ一液晶装置。

(14) 請求項 8において、

加法混色とともに減法混色をも生じるように > 光反射板とカラ一フィル夕との距離を前記電極によって形成されるドッ卜のピッチよりも大きくしたことを特徴とする反射型カラ一液晶装置。

(15) 請求項 14において、

各ドットピッチに対して、光反射板とカラーフィル夕との距離が 2〜 3倍に設定されてなることを特徴とする反射型カラー液晶装置。

(16) 請求項 8において、

前記一方の基板にマトリックス状に反射電極が配置されてなり、前記反射電極に接続してスィヅチング素子が形成されてなることを特徴とする反射型カラー液晶

(17) 請求項 1乃至請求項 16に記載の反射型カラー液晶装置を駆動する方法において、

黒を除くいかなる色を表示する場合にも、前記イエロ一、シアン、マゼン夕の各色に対応する 3ドッ卜の内、常に複数のドッ卜が点灯あるいは一部点灯することを特徴とする反射型力ラ一液晶装置の駆動方法。

(18) 前記反射型カラー液晶装置を表示装置として搭載したことを特徴とする電子機器。