JP2000235180A

JP2000235180A - 液晶装置及び電子機器

Info

Publication number: JP2000235180A
Application number: JP2000017622A
Authority: JP
Inventors: Osamu Okumura; 治奥村; Tsuyoshi Maeda; 強前田; Eiji Okamoto; 英司岡本; Takumi Seki; ▲琢▼巳関
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1998-02-04
Filing date: 2000-01-26
Publication date: 2000-08-29

Abstract

(57)【要約】【課題】明るい環境下、暗環境下の両方で視認可能な
表示装置を得る。【解決手段】暗い環境下では、照明装置１１１,１１
２からの光を利用して透過型の表示を行い、明るい環境
下では液晶セルの内面に設けた半透過反射層１２３によ
って反射した光を利用して反射型の表示を行う。照明装
置と偏光板１０８との間に位相差板を設けることによっ
て、照明装置出射したの光の偏光の回転方向と、暗表示
の際に半透過反射層で反射された偏光の回転方向と、が
一致するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶装置、特に表面側か
ら液晶層に入射した光を半透過反射層で反射させて表示
する反射型表示機能と、裏面側から液晶層に入射する光
を半透過反射層を透過させて表示する透過型表示機能
と、の両方が可能な半透過反射型液晶装置に関する。ま
た、この液晶装置を用いた電子機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から反射型液晶装置は、携帯用電子
機器の表示部などに利用されているが、液晶セル表面か
ら液晶層に入射する外光を用いて表示をするため、暗い
場所では表示が認識できないという問題がある。そこ
で、明るい場所では反射型液晶装置と同様に外光を利用
し、暗い場所では液晶セル裏面側に配置した照明装置か
ら出射する光により表示を認識できるようにした半透過
反射型液晶装置が考案されている。

【０００３】この半透過反射型液晶装置は、実開昭５７
−４９２７１号公報に記載されているように、液晶セル
の裏面側に偏光板、半透過反射板、照明装置を順に配置
した構成である。この液晶装置では、周囲が明るい場合
には液晶セル表面から液晶層に入射した外光を半透過反
射板で反射させてることによって反射表示を行い、周囲
が暗い場合には照明装置をから出射した光を半透過反射
板を透過させることによって透過表示をする。

【０００４】他の半透過反射型液晶装置の例としては、
反射表示の明るさを向上させることを目的としてなされ
た特開平８−２９２４１３号公報に記載の半透過反射型
液晶装置がある。この半透過反射型液晶装置は、液晶セ
ルの裏面側に半透過反射板、位相差板、偏光板、バック
ライトを順に配置した構成であり、周囲が明るい場合に
は液晶セル表面側から液晶層に入射する外光を半透過反
射板で反射させることによって反射表示を行い、周囲が
暗い場合にはバックライトから出射した光を半透過反射
板を透過させて透過表示を行う。このような構成にする
と、液晶セルと半透過反射板の間に偏光板が存在しない
ため、前述した液晶装置よりも明るい反射表示が得られ
る。

【０００５】ところが、上記公報に記載されている半透
過反射型液晶装置は、液晶層と半透過反射板との間に透
明基板が介在するため、視差による二重像が反射表示の
際に生じる。特に上記公報に記載されている半透過反射
型液晶装置とカラーフィルタを組み合わせたカラー液晶
装置においては液晶セル表面側から液晶層に入射した光
が通過するカラーフィルタとその光が半透過反射板によ
って反射された後に透過するカラーフィルタとが異なる
可能性が高まり、表示色が淡くなるという課題が生じ
る。

【０００６】この課題を解決するため、特開平７−３１
８９２９号公報や特開平７−３３３５９８号公報では、
液晶セル内に半透過反射板を配置して視差を解消した半
透過反射型の液晶装置が発明されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、特開平７−
３１８９２９号公報及び特開平７−３３３５９８号公報
に記載の半透過反射型液晶装置、すなわち液晶セルの裏
面側に設けた偏光板を利用せずに反射表示をする半透過
反射型液晶装置にあっては、液晶セルの表面側から入射
し液晶層を通過した光が半透過反射板に反射されるとき
に、暗表示状態で円偏光又は楕円率の高い楕円偏光とな
り、明表示状態で直線偏光又は楕円率の低い楕円偏光と
なることが好ましい。なぜならば、半透過反射板によっ
て反射された円偏光又は楕円率の高い楕円偏光の光が再
度液晶層を通過することによって、液晶セル表面側に設
けた偏光板の透過軸と直交する直線偏光、又は楕円率の
低い楕円偏光の光となって偏光板に吸収されるので良好
なコントラスト特性が実現するからである。

【０００８】一方、液晶セル裏面側から半透過反射板を
透過する光は、表示の状態に係わらず常に同じ偏光状態
の光である。

【０００９】特開平７−３１８９２９号公報及び特開平
７−３３３５９８号公報に記載の半透過反射型液晶装置
においては、液晶セル裏面側に設けた偏光板と半透過反
射膜との間に、液晶層に入射する光の偏光を変化させる
光学要素が設けられていないので、液晶セル裏面側の偏
光板を透過した直線偏光の光が常に液晶層に入射するこ
ととなる。そのため、反射表示に好ましい設定、すなわ
ち半透過反射板に反射される光が暗表示状態において円
偏光又は楕円率の高い楕円偏光となるようにすると、透
過表示のコントラスト特性が低下してしまう。

【００１０】なぜならば暗表示状態の際に液晶セル裏面
側から入射した直線偏光の光は液晶層を通過することに
よって円偏光又は楕円率の高い楕円偏光となるためその
光の一部は、液晶セル表面側に設けた偏光板を透過して
しまうからである。

【００１１】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、透過表示のコントラスト特性が良好な半
透過反射型液晶装置を得ることを第１の目的とし、更に
は視差による二重映りが生じない半透過反射型液晶装置
を得ることを第２の目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、一方の側から液晶層に入射する光を半透過
反射層で反射させて表示する反射型表示機能と、前記一
方の側と対向する他方の側から入射する光を前記半透過
反射層を透過させて表示する透過型表示機能と、を有
し、液晶層に印加する電圧を変化させることによって、
明表示状態である第１の表示状態と、暗表示状態である
第２の表示状態とを選択可能であり、前記第２の表示状
態の際に、前記一方の側から前記液晶層に入射した光は
前記液晶層を通過し半透過反射膜で反射されることによ
って所定の回転方向の円偏光又は楕円偏光となる液晶装
置であって、前記一方の側に設けた第１偏光板と、前記
他方の側に設けられており、前記他方の側から前記半透
過反射層に入射する光を前記所定の回転方向の偏光にす
る光学素子と、を具備することを特徴とする。

【００１３】なお、第１液晶装置における半透過反射層
とは入射光をある反射率と透過率で反射および透過させ
る層であり、例えば、市販されているハーフミラー、開
口部を設けた金属膜、光の一部が透過可能なようにごく
薄く形成した金属膜等がある。

【００１４】この第１液晶装置の態様では、一方の側す
なわち液晶セル表面側から入射する光を利用して反射型
表示をするものであり、この場合には第１偏光板の偏光
作用により直線偏光となった光が、液晶セル表面側から
液晶層に入射し、液晶層を通過した後、半透過反射層に
よって反射され再び液晶層を通過する。そして第１の偏
光板と通過した光が画像光として液晶装置表面側から出
射する。

【００１５】また、この液晶装置は液晶セル表面側から
入射する光量がすくない場合例えば暗所においては、他
方の側すなわち液晶セル裏面側から入射する光を利用し
て透過型表示をする。この場合には、他方の側からの光
が半透過反射層を透過した後、液晶層を通過する。そし
て第１偏光板を通過した光が画像光として液晶装置表面
側から出射する。

【００１６】この第１液晶装置においては、暗表示状態
の際には、液晶セル表面側から入射した光は液晶層を通
過し半透過反射膜で反射されることによって所定の回転
方向の円偏光又は楕円偏光となる。そして、再び液晶層
を通過することによって第１偏光板の透過軸と直交する
方向の直線偏光あるいは、長軸方向が第１偏光板の透過
軸と異なる楕円偏光となるので、第１偏光板に吸収され
る。

【００１７】一方、液晶セル裏面側から入射した光は、
光学素子によって所定の回転方向すなわち半透過反射層
によって反射された液晶セル表面側からの光と同じ回転
方向の光となって半透過反射層を透過する。そして、液
晶層を通過することによって第１偏光板の透過軸と直交
する方向の直線偏光、あるいは長軸方向が第１偏光板の
透過軸と異なる楕円偏光となるので第１偏光板に吸収さ
れる。

【００１８】つまり、暗表示状態において液晶層から第
１偏光板に向けて出射する光の偏光状態が反射型表示時
と透過型表示時とで一致あるいは近似したものとなるの
で、両者の偏光状態の違いに起因する透過表示のコント
ラスト低下を防止することができる。

【００１９】また、本発明の第１液晶装置の一の態様で
は、前記第２の表示状態の際に、前記一方の側からの光
が前記半透過反射層で反射されたときの楕円率と、前記
他方の側からの光が前記半透過反射層を透過したときの
楕円率と、が概ね一致することを特徴とする。

【００２０】この態様によれば、液晶セル表面側から出
射する光の偏光状態が、暗表示状態の際に反射型表示と
透過型表示とで一致したものとなるので、透過表示のコ
ントラスト低下を防止することができる。

【００２１】本発明の第１液晶装置の他の態様では、前
記液晶層に印加する電圧を変化させることによって、明
表示状態である第１の表示状態、暗表示状態である第２
の表示状態及びそれらの中間の明るさである第３の表示
状態を選択可能である。前記第３表示の状態の際に、前
記一方の側から液晶層になお、この態様において第３の
表示状態とはある特定の明るさのみを示すものではな
く、液晶層に印加する電圧に応じて取り得る複数の表示
状態を含む。

【００２２】この態様によれば、明表示状態、暗表示状
態及びそれらの中間の明るさの表示状態を選択すること
が可能であるためいわゆる中間調表示が可能である。

【００２３】また、第１液晶装置の他の態様では、前記
第２の表示状態の際に、前記一方の側から前記液晶層に
入射した光は記半透過反射膜で反射されることによって
所定の回転方向の円偏光となり、前記第１の表示状態の
際に前記一方の側から前記液晶層に入射する光は記半透
過反射層で反射されるときには直線偏光となることを特
徴とする。

【００２４】この態様によれば、第２の表示状態の際
に、液晶セル表面側からの光は半透過反射膜で反射され
ることによって円偏光となる。そして半透過反射層によ
って反射され再び液晶層を通過した後には第１偏光板の
透過軸と直交した直線偏光の光となって第１偏光板にほ
ぼ１００％吸収される。一方、第１の表示状態の際に
は、液晶セル表面側から液晶層に入射したの光は偏光状
態が変化せずに半透過反射膜で反射され、再び液晶層を
通過し、そして、１偏光板を透過する。したがって、光
の利用効率及びコントラスト特性が最良な反射型表示が
実現する。なお、この場合において、液晶セル裏面側か
ららの光が前記半透過反射層を透過するときの光を円偏
光とすれば、透過表示の際のコントラストは最大とな
る。

【００２５】また、第１液晶装置の他の態様では、前記
光学素子は前記他方の側に設けた第２偏光板又は反射偏
光板と、前記第２偏光板又は反射偏光板と前記液晶セル
との間に設けた位相差板を具備することを特徴とする。
この態様に用いる第２偏光板としてはある方向の直線偏
光成分の光を透過させ、それと直交する方向の直線偏光
成分の光を吸収する機能を有する偏光板を用いることが
できる。反射偏光板としては、ある方向の直線偏光成分
の光を透過させ、それと直交する方向の直線偏光成分の
光を反射する機能を有する反射偏光板を用る。尚、この
ような反射偏光板は国際公開公報ＷＯ９５/０１７８８
等にその詳細が開示されている。

【００２６】また、第１液晶装置の他の態様において
は、前記他方の側から前記液晶層に入射する光が前記半
透過反射層を透過した際にその楕円率が０．８５以上と
なるように、偏光板又は反射偏光板の透過軸と、前記位
相差板の軸及びリタデーション値を設定したことをこと
を特徴とする。

【００２７】この態様では、液晶セル裏面側から液晶層
に入射する光が円偏光又は楕円率の高い（つまり円偏光
に近い）楕円偏光となるので、透過表示のコントラスト
がより高い第１液晶装置が実現する。また、第１液晶装
置の他の態様では、前記位相差板は、４分の１波長板を
含むことを特徴とする。

【００２８】この態様によれば、位相差板を４分の１波
長板とすることによって、第２偏光板によって直線偏光
となった光を完全な円偏光として半透過反射層に入射さ
せることができる。尚、特開平５−１００１１４号公報
に開示されているように、１／２波長板と１／４波長板
を積層した広帯域円偏光板を用いる方法、３／４波長
板、５／４波長板を用いる方法等でも円偏光を得ること
が可能である。ただし、後者にあっては、良好な円偏光
となる波長領域が狭いので、１／４波長板を１枚用いる
方法のほうがより好ましい。

【００２９】第１液晶装置の他の態様においては、光学
素子として、コレステリック相を呈する液晶ポリマーを
用いる。尚、このような液晶ポリマーは、円偏光をその
回転方向によって選択的に反射及び透過させる機能があ
る。なお、このような液晶ポリマーは特開平８-２７１
８９号公報でその詳細が開示されている。

【００３０】また、第１液晶装置の他の態様によれば、
前記光学素子の前記液晶層とは異なる側に配置された照
明装置を更に備えることを特徴とする。

【００３１】この態様によれば、照明装置から出射する
光を液晶セルの裏面側から入射させることが可能となる
ため、暗所において液晶装置を使用する際に照明装置か
らの光によって透過型表示が可能となる。

【００３２】また本発明の第２液晶装置は、第１基板と
前記第１基板に対向配置した第２基板との間に液晶層を
有する液晶セルと、前記第２基板の前記液晶層側の面に
配置されており、入射光を所定の反射率と透過率で反射
および透過させる半透過反射層と、前記第２基板の前記
液晶層とは異なる側に配置した照明装置と、前記液晶セ
ルと前記照明装置との間に配置した偏光板又は反射偏光
板と、前記偏光板と前記液晶セルとの間に配置されてお
り、前記照明装置から出射し前記偏光板を通過すること
によって直線偏光となった光を円偏光又は楕円偏光にす
る位相差板と、を備え、前記照明装置から出射し前記位
相差板を通過した円偏光又は楕円偏光の回転方向と、暗
表示状態の際に前記第１基板側から入射し前記半透過反
射板で反射された円偏光又は楕円偏光の回転方向と、が
一致することを特徴とする。

【００３３】なお、第２液晶装置に用いる半透過反射層
とは、光をある反射率と透過率とで反射および透過する
層であり、例えばごく狭いスリットを有する金属膜や、
薄い金属膜等が、半透過反射板として適する。

【００３４】本発明の第２液晶装置によれば、第２偏光
板を透過して直線偏光となった照明装置からの光が、位
相差板によって円偏光又は楕円偏光となる。そしてその
円偏光又は楕円偏光の回転方向は、第１偏光板側から入
射し暗表示状態にある液晶層を通って半透過反射層で反
射した円偏光の回転方向と一致している。そのため、透
過表示で高いコントラスト特性が実現する。更には、、
半透過反射層と液晶層との間に基板が介在しないため
に、視差による反射表示の二重像といった問題が生じな
い。

【００３５】第２液晶装置の一の態様では、前記照明装
置から出射し、前記位相差板を通過した偏光の楕円率が
０．８５以上となるように、前記第２偏光板又は反射偏
光板の透過軸と、前記位相差板の軸及びリタデーション
値を設定したことをことを特徴とする。

【００３６】また第２液晶装置の他の態様では、前記位
相差板が、少なくとも１枚の４分の１波長板を含むこと
を特徴とする。尚、特開平５−１００１１４号公報に開
示されているように、１／２波長板と１／４波長板を積
層した広帯域円偏光板を用いる方法、３／４波長板、５
／４波長板を用いる方法等でも円偏光を得ることが可能
である。ただし、後者にあっては、良好な円偏光となる
波長領域が狭いので、１／４波長板を１枚用いる方法の
ほうがより好ましい。

【００３７】本発明の第３液晶装置は、第１基板と前記
第１基板に対向配置した第２基板との間に液晶層を有す
る液晶セルと、前記第２基板の前記液晶層側の面に配置
されており、入射光を所定の反射率と透過率とで反射お
よび透過させる半透過反射板と、前記第２基板の前記液
晶層とは異なる側に配置した照明装置と、前記液晶セル
と前記照明装置との間に配置されており、円偏光又は楕
円偏光をその回転方向によって選択的に反射及び透過さ
せる選択反射層と、を備え、前記照明装置から出射し前
記選択反射層を透過した円編光の回転方向と、暗表示状
態の際に前記第１基板から入射し前記半透過反射板で反
射された円偏光の回転方向と一致することを特徴とす
る。

【００３８】本発明の第３液晶装置では、照明装置から
の光のうちある回転方向の円偏光又は楕円偏光が選択反
射層を透過する。そしてその回転方向は、第１偏光板側
から入射し暗表示状態にある液晶層を通って半透過反射
板で反射した円又は楕円偏光の回転方向と一致する回転
方向である。そのため、透過表示で高いコントラスト特
性が実現する。更には、半透過反射層と液晶層との間に
基板が介在しないために、視差による反射表示の二重像
といった問題が生じない。更には、選択反射層で反射さ
れた光も、照明装置表面で拡散されることによってその
一部が選択反射層を透過するため、照明装置から出射す
る光の利用効率が高まる。

【００３９】第３液晶装置の一の態様では、前記選択反
射層は、コレステリック液晶を利用した選択反射を利用
した選択反射層であることを特徴とする。

【００４０】また、第３の液晶装置の他の態様では、選
択反射層は、例えばコレステリック液晶の選択反射を利
用したフィルム状の円偏光反射板であって、右円偏光を
透過して左円偏光を反射する、あるいは左円偏光を透過
して右円偏光を反射する機能を有する。尚、このような
選択反射層は特開平８-２７１８９号公報にその詳細が
開示されている。

【００４１】本発明の電子機器は、液晶装置をその表示
部として備える電子機器であって、前記液晶装置として
第１液晶装置、第２液晶装置又は第３液晶装置を置を搭
載したことを特徴とする。

【００４２】第１の液晶装置を備えた電子機器によれ
ば、透過表示のコントラスト特性が良好な電子機器が実
現する。

【００４３】また、第２又は第３の液晶装置を備えた電
子機器では、透過表示のコントラスト特性が良好で、か
つ視差による二重映りのない電子機器が実現する。

【００４４】なお、本発明の第１液晶装置、第２液晶装
置及び第３液晶装置において円偏光又は楕円偏光の回転
方向とは、光の電場ベクトルの回転方向である。いわゆ
る「左円偏光」「右円偏光」という呼称の、「左」
「右」が回転方向を示す。また、本発明の第１液晶装
置、第２液晶装置及び第３液晶装置において暗表示状態
にある液晶層とは、十分暗い表示を得るために必要な電
圧を印加した液晶層を指す。即ち、ノーマリブラック表
示では電圧無印加時あるいは非選択電圧印加時の液晶層
を指し、ノーマリホワイト表示では選択電圧印加時の液
晶層を指す。

【００４５】また本発明の第１液晶装置、第２液晶装置
及び第３液晶装置において円偏光又は楕円偏光になる光
は、可視波長領域内における所定の波長範囲の光であれ
ば本発明の目的は達成できるが、好ましくは、照明装置
から出射する光が着色光の場合にはその最大強度波長近
傍で、照明装置装置から出射する光が白色光の場合は人
間の視感度が最も高い緑色波長で、円偏光又は楕円率の
高い楕円偏光が得られれば好ましい。もちろん、可視波
長領域の全ての波長光で、均一な楕円率の円偏光または
楕円偏光を得られれば理想的である。

【００４６】また第１液晶装置、第２液晶装置及び第３
液晶装置においては、コントラストを確保するためには
円偏光を得ることが最適であるが、透過表示の明るさを
向上するために意識的に円偏光からずらす場合もある。
尚、楕円率が０．８５よりも小さくなると、透過表示の
コントラストは反射表示のコントラストに比較すると低
くなる。

【００４７】以下に本発明の液晶装置の表示作用を更に
詳しく説明する。

【００４８】まず、第２偏光板側から入射した光が半透
過反射板を透過する際に円偏光又は楕円偏光となってい
ること、またその回転方向が第１偏光板側から入射し暗
表示状態にある液晶層を通って半透過反射板で反射した
円偏光又は楕円偏光の回転方向と一致することが、何故
透過表示のコントラストを高めることになるかを説明す
る。尚、以下の説明においては、第２偏光板側から入射
した光が半透過反射板を透過する際に円偏光となること
を前提としているが、それが楕円偏光となる場合であっ
ても基本的な原理は同じである。

【００４９】本発明の第１、第２及び第３液晶装置で用
いたような１枚偏光板タイプの反型液晶表示モードにお
いては、第１偏光板側から入射した光が暗表示状態にあ
る液晶層を通過し半透過反射面で反射される際に円偏光
に変換されていることを、第１２図に基づいて説明す
る。

【００５０】第１２図（ａ）は１枚偏光板タイプの反射
型液晶装置を示す。１２０１は偏光板、１２０２は反射
板、１２１１は暗表示状態にある液晶層である。基板、
配向膜、透明電極等の部材は、作用を説明する上で特に
必要が無いため省略した。また、偏光板と液晶層の間に
位相差板を備えても良いが、位相差板を第１層目の液晶
層と見なせば、以下の説明はそのまま通用するため、こ
れも省略した。

【００５１】さて、表示が暗状態であるから、偏光板１
２０１から入射した直線偏光は、液晶層１２１１を往復
して、入射偏光と直交する直線偏光に変換され、偏光板
１２０１で吸収される。

【００５２】第１２図（ｂ）は、仮想的な中心面１２０
３を挟んで、偏光板１２０１と液晶層１２１１と鏡面対
称になるように、偏光板１２０４と液晶層１２１２を配
置した構造を示す。第１２図（ａ）の１枚偏光板タイプ
の反射型液晶装置は、第１２図（ｂ）の２枚偏光板タイ
プの透過型液晶装置と等価である。ここで偏光板１２０
１から入射した直線偏光は、液晶層１２１１、１２１２
によって、これと直交する直線偏光に変換され、偏光板
１２０４で吸収されるはずである。このとき中心面にお
ける偏光状態は、どうなっているだろうか。

【００５３】ここで一つの構造を仮定しよう。第１２図
（ｃ）は、第１２図（ｂ）において液晶層１２１２と偏
光板１２０４をそれぞれ９０度回転して、液晶層１２１
３と偏光板１２０５に変換した構造を示す。この構造
は、中心面１２０３を挟んで対称な位置にある液晶層
が、少なくとも中心面の法線方向から見る限りにおい
て、互いに直交している。つまり進相軸と遅相軸が互い
に重なり合っているために、位相差が補償される。従っ
て、偏光板１２０１から入射した直線偏光は、液晶層１
２１１、１２１３で様々に変換された後、結局元の直線
偏光に戻って、偏光板１２０５で吸収され、暗表示とな
る。

【００５４】第１２図（ｂ）の構造が、第１２図（ｃ）
の構造と等価であれば、第１２図（ｃ）は間違いなく暗
表示となる。両者が等価になる条件は、中心面１２０３
における偏光状態が９０度回転しても変化しないことで
ある。このような偏光状態は２つしか存在しない。即ち
右円偏光と左円偏光である。従って、暗表示状態にある
液晶層を通った光は、円偏光に変換されて反射面に達す
ることが示された。

【００５５】以上のことがはっきりすれば、残りの説明
は容易である。第１３図において、反射表示は次のよう
に行われる。外部からの入射光１３１１は、偏光板１３
０１を通って直線偏光１３２１となり、暗表示状態にあ
る液晶層を通って例えば右円偏光１３２２となって、半
透過反射板１３０２に達する。ここで反射されて光の進
行方向が変わると共に、左円偏光１３２２に変換され、
再び暗表示状態にある液晶層を通って直線偏光１３２３
に変換され、偏光板１３０１で吸収される。

【００５６】さて、透過表示で高いコントラストを得る
ためには、暗表示が十分に暗くなければならない。即
ち、背後からの入射光１３１２が、半透過反射板を透過
するときに、反射表示の場合と同様な左円偏光１３２２
に変換されていれば良い。

【００５７】逆に右円偏光に変換されていると、明表示
となって、反射表示と明暗が逆転したネガ表示になって
しまう。

【００５８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。

【００５９】（第１実施例）図１は本発明の係わる液晶
装置を示す図である。第１実施例は基本的に単純マトリ
クス型の液晶装置に関するものであるが、同様の構成に
よりアクティブマトリクス型の装置にも適用することが
可能である。

【００６０】図１に基づいて液晶装置の構成を説明す
る。１０１は第１偏光板、１０２は第１位相差板１０３
は第２位相差板、１０４は前方散乱板、１０５は第１基
板、１０６は液晶層、１０７は第２基板、１０８は第３
位相差板、１０９は第２偏光板、１１１と１１２は照明
装置であって、１１１が導光体、１１２が光源である。
また１２１はカラーフィルタ、１２２は走査電極、１２
３は信号電極を兼ねた半透過反射板である。ここで第１
基板１０４と第２基板１０６の間を広く離して描いてあ
るが、これは図を明解にするためであって、実際には数
μｍから十数μｍの狭いギャップを保って対向してい
る。なお図示した構成要素以外にも、液晶配向膜や上下
ショート防止膜、オーバーコート層、スペーサーボー
ル、シール剤、ブラックマスク、アンチグレア膜、液晶
ドライバーＩＣ、駆動回路等の要素が、場合によっては
必要であるが、本発明の特徴を説明する上で特に必要が
無いためここでは省略した。

【００６１】次に各構成要素について説明する。第１偏
光板１０１と第２偏光板１０９とは、所定の直線偏光成
分を吸収し、それ以外の偏光成分を透過する機能を有す
る。

【００６２】第１位相差板１０２と第２位相差板１０
３、第３位相差板１０８は、ポリカーボネート樹脂やポ
リビニルアルコール樹脂の一軸延伸フィルムである。第
３位相差板１０８は本発明に不可欠の要素であるが、第
１位相差板１０２と第２位相差板１０３は、特にＳＴＮ
液晶の着色を補償するために利用されるものであって、
１枚だけ用いることも可能であるし、ＴＮ液晶の場合に
は省略されることも多い。

【００６３】前方散乱板１０４は、半透過反射板の鏡面
反射を拡散する目的で備えられ、屈折率が異なる２種類
の微小領域から構成されるフィルムが利用できる。この
ように構成されることによって、前方散乱が強く後方散
乱が小さい光散乱板が得られる。具体的には、微小なビ
ーズをこれとは屈折率が異なる透明なバインダ中に分散
したプラスチックフィルムが利用できる。また屈折率が
異なる２種類の微小領域が層構造をなし、特定の角度か
ら入射した光のみを散乱するようにしたプラスチックフ
ィルムを利用してもよい。

【００６４】また、前方散乱板を用いずに散乱機能を付
与しようとするならば、液晶セル内面に散乱層を設け
る、あるいは半透過反射板そのものに散乱構造を与えて
もよい。第１基板１０５と第２基板１０７は、透明なガ
ラス基板が適する。またプラスチック基板を用いて、軽
量かつ割れにくい液晶装置とすることも出来る。但し、
本発明の液晶装置は反射表示ばかりでなく、透過表示も
行うため、両基板は少なくとも可視光の一部の波長領域
では透明でなければならない。

【００６５】液晶層１０６は２１０°〜２７０°ねじれ
たＳＴＮ液晶組成物を主として含むが、表示容量が小さ
い場合には９０°ねじれたＴＮ液晶組成物を用いても良
い。ねじれ角は上下ガラス基板における配向処理の方向
と、液晶に添加するカイラル剤の分量で決定する。

【００６６】照明装置としては、導光板１１１と光源１
１２の組み合わせが最も一般的である。導光板には拡散
板や集光プリズムを積層してもよい。光源には冷陰極管
やＬＥＤ（発光ダイオード）が利用できる。このような
導光体と光源を組み合わせた照明装置の代わりに、面光
源であるＥＬ（エレクトロルミネセント）等を利用して
もよい。第１実施例では、白色冷陰極管を用いた。

【００６７】カラーフィルタ１２１は、反射でも明るい
表示を得るために、透過型カラー液晶装置で用いられて
いるものよりも透過率が高く、色が淡いものを利用し
た。必要に応じてブラックマスクを設けても良い。また
このカラーフィルタは、第２基板側の半透過反射板上に
設けることも出来る。もちろんモノクロ表示の場合に
は、カラーフィルタを必要としない。

【００６８】走査電極１２２は、ストライプ状の透明電
極、例えばＩＴＯからなる。

【００６９】半透過反射板１２３には、一般的にパール
顔料を樹脂中に分散させたフィルムが利用されている
が、これを液晶セル内に作り込むことは難しい。そこで
図２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す３つの方法を考案した。

【００７０】図２（ａ）において、２０１は第２基板上
に設けられた信号電極を兼ねる半透過反射板、２０２は
第１基板上に設けられたＩＴＯからなる走査電極であ
り、両者が交差する領域が画素領域（ドット）である。
２０１のハッチング領域は厚み２００オングストローム
のＡｌスパッタ膜であり、約８％の光を透過し、残りの
光を反射する半透過反射板として機能する。

【００７１】また図２（ｂ）において、２０３は第２基
板上に設けられた信号電極を兼ねる半透過反射板、２０
２は第１基板上に設けられたＩＴＯからなる走査電極で
ある。２０３のハッチング領域は厚み２０００オングス
トロームのＡｌスパッタ膜であり、光をほとんど透過し
ないが、２μｍ幅のスリット２０４を複数設けているた
めに、そのスリット領域に入射した光が透過する。スリ
ット領域２０４の液晶は、対向する走査電極との間に生
じる斜め電界によってＡｌ膜上の領域とほぼ同じように
動作するため、透過表示が可能である。但し、スリット
幅１μｍ変動するごとに、透過表示のしきい値電圧約
０．０４Ｖ変動するため、特に単純マトリクス駆動で
は、スリット幅が少なくとも±１０％以内の均一性を有
するよう厳密に制御する必要がある。

【００７２】図２（ｃ）は信号電極と半透過反射板を別
体にした例であって、２０５は第２基板上に設けられた
半透過反射板、２０７は第２基板２０５の全面を覆うよ
うに設けられたＩＴＯからなる信号電極、２０２は第１
基板上に設けられたＩＴＯからなる走査電極である。第
２基板２０５のハッチング領域はやはり厚み２０００オ
ングストロームのＡｌスパッタ膜であり、光をほとんど
透過しないが、正方形に近い四角形の開口部２０６を設
けているために、その領域の光が透過する。また第２基
板２０５上にＳｉＯ２絶縁膜を介してＩＴＯからなる信
号電極２０７を被せているために、開口部２０６の液晶
も正常に動作し、透過表示が可能である。

【００７３】次に図３に基づいて、本実施例の液晶装置
のパネル条件を説明する。図３において、積層された５
枚の長方形は、上から順に第１偏光板、第１第２位相差
板、液晶セル、第３位相差板、第２偏光板の各層を示
し、各長方形上に描いた矢印によって軸方向を示した。

【００７４】第１偏光板の吸収軸方向３０１は、パネル
長手方向に対して左３５．５度である。第１位相差板の
遅延軸方向３０２は、パネル長手方向に対して左１０
２．５度であり、そのリターデーションは４５５ｎｍで
ある。第２位相差板の遅延軸方向３０３は、パネル長手
方向に対して左４８．５度であり、そのリターデーショ
ンは５４４ｎｍである。液晶セルの第１基板のラビング
方向３０４は、パネル長手方向に対して右３７．５度で
ある。液晶セルの第２基板のラビング方向３０５は、パ
ネル長手方向に対して左３７．５度である。液晶は、第
１基板から第２基板に向かって左周りに２５５度ツイス
トしている。また液晶の複屈折Δｎとセルギャップｄの
積は０．９０μｍである。第３位相差板の遅延軸方向３
０６は、パネル長手方向に対して右０．５度であり、そ
のリターデーションは１４０ｎｍである。第２偏光板の
吸収軸方向３０７は、パネル長手方向に対して左４９．
５度である。

【００７５】このとき、照明装置から発した光は、波長
５６０ｎｍの緑色光が、楕円率０．８５の楕円偏光の状
態で、半透過反射板を通過する。また、その回転方向は
右回りであり、第１偏光板側から入射し暗表示状態にあ
る液晶層を通って半透過反射板で反射した光とほぼ同一
の偏光状態である。

【００７６】図４に本実施例の液晶装置の電気光学特性
を示す。横軸は印加電圧、縦軸は反射率あるいは透過率
である。４０１は反射表示の電圧反射率カーブであり、
４０２は透過表示の電圧透過率カーブである。反射表示
でも透過表示でも、同じノーマリブラック表示である。
また、１／２４０デューテイでマルチプレックス駆動し
たところ、反射表示のコントラストが１：８．０、明る
さが２４％、透過表示のコントラストが１：８．１、明
るさが３．９％であった。

【００７７】図３におけるパネル長手方向に対して第２
偏光板の吸収軸方向３０７がなす角度θを様々に変え
て、照明装置から発した光が半透過反射板を通過する際
の楕円率、透過表示のコントラストと明るさを測定した
ところ、図１４の結果を得た。

【００７８】この結果から、楕円率を可能な限り１に近
づけること、すなわち円偏光にすることが、透過表示で
高いコントラストを得る上で重要であることがわかる。
一方、明るさの面では必ずしも円偏光が最善であるわけ
ではない。従って、コントラストと明るさの兼ね合いを
見て楕円率を設定することが必要である。

【００７９】上述したような本実施例の構成によれば、
視差の無い高画質の反射表示と、高コントラストの透過
表示が可能な半透過反射型液晶装置を提供することがで
きた。

【００８０】（比較例１）第１実施例において、照明装
置から発して半透過反射板を通過する光が、右円偏光で
はなく、左円偏光であった場合にはどのような表示にな
るだろうか。

【００８１】図１、図２に示した液晶装置の構造はその
ままに、パネル条件だけを図５に示したように変更し
た。図５において、積層された５枚の長方形は、上から
順に第１偏光板、第１第２位相差板、液晶セル、第３位
相差板、第２偏光板の各層を示し、各長方形上に描いた
矢印によって軸方向を示した。

【００８２】第１偏光板の吸収軸方向５０１は、パネル
長手方向に対して左３５．５度である。第１位相差板の
遅延軸方向５０２は、パネル長手方向に対して左１０
２．５度であり、そのリターデーションは４５５ｎｍで
ある。第２位相差板の遅延軸方向５０３は、パネル長手
方向に対して左４８．５度であり、そのリターデーショ
ンは５４４ｎｍである。液晶セルの第１基板のラビング
方向５０４は、パネル長手方向に対して右３７．５度で
ある。液晶セルの第２基板のラビング方向５０５は、パ
ネル長手方向に対して左３７．５度である。液晶は、第
１基板から第２基板に向かって左周りに２５５度ツイス
トしている。また液晶の複屈折Δｎ×セルギャップｄの
積は０．９０μｍである。第３位相差板の遅延軸方向５
０６は、パネル長手方向に対して右０．５度であり、そ
のリターデーションは１４０ｎｍである。第２偏光板の
吸収軸方向５０７は、パネル長手方向に対して左１３
９．５度である。

【００８３】このとき、照明装置から発した光は、波長
５６０ｎｍの緑色光が、楕円率０．８５の楕円偏光の状
態で、半透過反射板を通過する。ただし、その回転方向
は左回りであり、第１偏光板側から入射し暗表示状態に
ある液晶層を通って半透過反射板で反射した楕円偏光と
逆回転である。

【００８４】図６に本比較例の液晶装置の電気光学特性
を示す。横軸は印加電圧、縦軸は反射率あるいは透過率
である。６０１は反射表示の電圧反射率カーブであり、
６０２は透過表示の電圧透過率カーブである。反射表示
は第１実施例の液晶装置と同様のノーマリブラック表示
であるが、透過表示はノーマリホワイト表示であるため
表示が反転し、しかも黒が浮いているために高いコント
ラストが得られない。

【００８５】このように、照明装置を発して半透過反射
板を通過する円偏光に近い楕円偏光と、第１偏光板側か
ら入射し暗表示状態にある液晶層を通って半透過反射板
で反射した円偏光に近い楕円偏光が、逆回転である場合
には、正常な透過表示ができない。

【００８６】（第２実施例）図７は実施例２に係わる液
晶装置を示す図である。第２実施例は基本的にアクティ
ブマトリクス型の液晶装置に関するものであるが、同様
の構成により単純マトリクス型の装置にも適用すること
が可能である。

【００８７】図７に基づいて構成を説明する。７０１は
第１偏光板、７０２は第１位相差板７０３は第２位相差
板、７０４は第１基板、７０５は液晶層、７０６は第２
基板、７０７は第３位相差板、７０８は第４位相差板、
７０９は第２偏光板、７１１と７１２は照明装置であっ
て、７１１が導光体、７１２が光源である。また７２１
はカラーフィルタ、７２２は走査電極、７２３は画素電
極を兼ねた半透過反射板、７２４は信号電極、７２５は
ＴＦＤ（薄膜ダイオード）素子である。ここで第１基板
７０４と第２基板７０６の間を広く離して描いてある
が、これは図を明解にするためであって、実際には数μ
ｍから十数μｍの狭いギャップを保って対向している。
なお図示した構成要素以外にも、液晶配向膜や上下ショ
ート防止膜、オーバーコート層、スペーサーボール、シ
ール剤、ブラックマスク、アンチグレア膜、液晶ドライ
バーＩＣ、駆動回路等の要素が、場合によっては必要で
あるが、本発明の特徴を説明する上で特に必要が無いた
め、省略した。

【００８８】次に各構成要素について説明する。偏光板
と位相差板、第１基板、照明装置、カラーフィルタ、走
査電極、半透過反射板には、実施例１と同様なものを利
用した。信号電極７２４は金属Ｔａで形成した。ＴＦＤ
素子７２５は絶縁膜Ｔａ２Ｏ５を金属ＴａとＡｌ―Ｎｄ
合金で挟んだＭＩＭ（金属―絶縁膜―金属）構造であ
る。第２基板７０６には、表面に凹凸形状を形成したガ
ラスを利用した。従って、半透過反射板７２３は凹凸構
造を有する拡散反射板となるため、実施例１で用いたよ
うな前方散乱板を必要としない。

【００８９】次に図８に基づいて、本実施例の液晶装置
のパネル条件を説明する。図８において、積層された５
枚の長方形は、上から順に第１偏光板、第１第２位相差
板、液晶セル、第３第４位相差板、第２偏光板の各層を
示し、各長方形上に描いた矢印によって軸方向を示し
た。

【００９０】第１偏光板の吸収軸方向８０１は、パネル
長手方向に対して左１１０度である。第１位相差板の遅
延軸方向８０２は、パネル長手方向に対して左１２７．
５度であり、そのリターデーションは２７０ｎｍであ
る。第２位相差板の遅延軸方向８０３は、パネル長手方
向に対して左１０度であり、そのリターデーションは１
４０ｎｍである。液晶セルの第１基板のラビング方向８
０４は、パネル長手方向に対して右５１度である。液晶
セルの第２基板のラビング方向８０５は、パネル長手方
向に対して左５０度である。液晶は、第１基板から第２
基板に向かって右周りに７９度ツイストしている。また
液晶の複屈折Δｎとセルギャップｄの積は０．２４μｍ
である。第３位相差板の遅延軸方向８０６は、パネル長
手方向に対して左１００度であり、そのリターデーショ
ンは１４０ｎｍである。第４位相差板の遅延軸方向８０
７は、パネル長手方向に対して左３７．５度であり、そ
のリターデーションは２７０ｎｍである。第２偏光板の
吸収軸方向８０８は、パネル長手方向に対して左２０度
である。

【００９１】このとき、照明装置から発した光は、波長
５６０ｎｍの緑色光を中心とする比較的広い波長範囲
で、楕円率が最大０．９６という極めて円偏光に近い楕
円偏光の状態で、半透過反射板を通過する。また、その
回転方向は左回りであり、第１偏光板側から入射し暗表
示状態にある液晶層を通って半透過反射板で反射した光
とほぼ同一の偏光状態である。

【００９２】図９に本実施例の液晶装置の電気光学特性
を示す。横軸は印加電圧、縦軸は反射率あるいは透過率
である。９０１は反射表示の電圧反射率カーブであり、
９０２は透過表示の電圧透過率カーブである。反射表示
でも透過表示でも、同じノーマリホワイト表示であり、
非常に高いコントラストが得られている。

【００９３】上述したような本実施例の構成によれば、
実施例１の液晶装置よりもさらにコントラストが高く、
しかも不要な色づきの少ない反射表示と透過表示とが可
能な半透過反射型液晶装置を提供することができた。

【００９４】（第３実施例）第３実施例は、第１実施例
および第２実施例の半透過反射型液晶装置に適用可能な
照明装置の他の例を示すものである。第３実施例にお
いては、図１の照明装置１１１、１１２又は図７の照明
装置７１１、７１２の代わりに、波長４８０ｎｍに発光
ピークを有する青色ＥＬを利用している。従って、照明
装置から発した光が、波長４８０ｎｍの青色光で楕円率
の高い楕円偏光になるよう、１２０ｎｍのリターデーシ
ョンを有するフィルムを第２位相差板に利用した。上述
したような本実施例の構成によれば、出射光が着色され
ている着色照明装置を用いた場合でも、高コントラスト
の透過表示が可能な半透過反射型液晶装置を提供するこ
とができた。

【００９５】（第４実施例）第４実施例は、第１乃至第
３実施例の半透過反射型液晶装置に適用可能な反射偏光
板の例である。第３実施例においては、図１の第２偏光
板１０９又は図７の第２偏光板７０９の代わりに、反射
偏光板を利用した点が異なる。

【００９６】反射偏光板としては、複屈折性の誘電体多
層膜を利用した。この複屈折性の誘電体多層膜は、所定
の直線偏光成分を反射し、それ以外の偏光成分を透過す
る機能を有する。このような複屈折性の誘電体多層膜の
詳細については、国際公開された国際出願（国際出願の
番号：ＷＯ９７／０１７８８）や、特表平９−５０６９
８５号公報に開示されている。またこのような反射偏光
板は、米国３Ｍ社からＤＢＥＦ（商品名）として市販さ
れており、一般に入手可能である。

【００９７】反射偏光板の軸方向は、図３において、そ
の反射軸が３０７と平行になるよう配置した。

【００９８】このように第２偏光板として反射偏光板を
用いることによって、本来ならば第２偏光板で吸収され
ていたはずの光が反射されるため再利用することが出来
るようになり、透過表示の明るさが約３割向上するとい
う効果があった。

【００９９】（第５実施例）図１０は第５実施例に係る
液晶装置の構造を示す図である。図１０に基づいて構成
を説明する。１００１は第１偏光板、１００２は第１位
相差板、１００３は第２位相差板、１００４は前方散乱
板、１００５は第１基板、１００６は液晶層、１００７
は第２基板、１００８は円偏光反射板、１０１１と１０
１２は照明装置であって、１０１１が導光体、１０１２
が光源である。また１０２１はカラーフィルタ、１０２
２は走査電極、１０２３は信号電極を兼ねた半透過反射
板である。ここで第１基板１００５と第２基板１００７
の間を広く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、実際には数μｍから十数μｍの狭いギャ
ップを保って対向している。なお図示した構成要素以外
にも、液晶配向膜や上下ショート防止膜、オーバーコー
ト層、スペーサーボール、シール剤、ブラックマスク、
アンチグレア膜、液晶ドライバーＩＣ、駆動回路等の要
素が、場合によっては必要になるが本発明の特徴を説明
する上で特に必要が無いため省略した。

【０１００】次に各構成要素について説明する。偏光板
と位相差板、前方散乱板、基板、照明装置、カラーフィ
ルタ、走査電極、半透過反射板には、実施例１と同様な
ものを利用した。

【０１０１】本実施例の液晶装置の軸方向やリターデー
ションといったパネル条件も、第１偏光板、第１位相差
板、第２位相差板、液晶セルに関する部分に限っては、
図３に示した実施例１と同様である。本実施例の特徴
は、第３位相差板と第２偏光板の代わりに、同じ右円偏
光を透過する円偏光反射板を選択反射層として利用した
点にある。

【０１０２】円偏光反射板としては、コレステリック相
を呈する液晶ポリマーを用いることができる。これは所
定の円偏光成分を反射し、それ以外の偏光成分を透過す
る機能を有する。このような偏光分離手段の詳細につい
ては、特開平８−２７１８９２号公報で開示されてい
る。

【０１０３】このとき、照明装置から発した光は、波長
５６０ｎｍを中心とする比較的広い波長範囲で、楕円率
が１．００の楕円偏光、即ち円偏光の状態で、半透過反
射板を通過する。また、その回転方向は右回りであり、
第１偏光板側から入射し暗表示状態にある液晶層を通っ
て半透過反射板で反射した光とほぼ同一の偏光状態であ
る。

【０１０４】このように第３位相差板と第２偏光板の代
わりに反射偏光板を用いることによって、薄く安価な構
成で半透過反射型表示が実現した。また完全な円偏光が
得られるため、透過表示で高いコントラストが得られる
という効果があった。また第２偏光板で吸収されたはず
の光を再利用することが出来るため、透過表示の明るさ
が約３割向上するという効果もあった。

【０１０５】（第６実施例）第６実施例は、第１実施
例、第２実施例及び第５実施例の半透過反射型液晶装置
に適用可能なＴＦDアクティブマトリクス型液晶素子の
実施例である。

【０１０６】先ず、本実施例に用いられる２端子型非線
形素子の一例としてのＴＦＤ駆動素子付近における構成
について図１５（ａ）及び図１５（ｂ）を参照して説明
する。ここに、図１５（ａ）は、ＴＦＤ駆動素子を画素
電極等と共に模式的に示す平面図であり、図１５（ｂ）
は、図１５（ａ）のＢ−Ｂ’断面図である。尚、図１５
（ｂ）においては、各層や各部材を図面上で認識可能な
程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異な
らしめてある。

【０１０７】図１５（ａ）及び図１５（ｂ）において、
ＴＦＤ駆動素子４０は、透明基板２上に形成された絶縁
膜４１を下地として、その上に形成されており、絶縁膜
４１の側から順に第１金属膜４２、絶縁層４４及び第２
金属膜４６から構成され、ＴＦＤ構造（Thin Film Diod
e）或いはＭＩＭ構造（Metal Insulator Metal構造）
を持つ。そして、ＴＦＤ駆動素子４０の第１金属膜４２
は、透明基板２上に形成された走査線６１に接続されて
おり、第２金属膜４６は、反射電極の他の一例である導
電性の反射膜からなる画素電極６２に接続されている。
尚、走査線６１に代えてデータ線（後述する）を透明基
板２上に形成し、画素電極６２に接続して、走査線６１
を対向基板側に設けてもよい。

【０１０８】透明基板２は、例えばガラス、プラスチッ
クなどの絶縁性及び透明性を有する基板等からなる。下
地をなす絶縁膜４１は、例えば酸化タンタルからなる。
但し、絶縁膜４１は、第２金属膜４６の堆積後等に行わ
れる熱処理により第１金属膜４２が下地から剥離しない
こと及び下地から第１金属膜４２に不純物が拡散しない
ことを主目的として形成されるものである。従って、透
明基板２を、例えば石英基板等のように耐熱性や純度に
優れた基板から構成すること等により、これらの剥離や
不純物の拡散が問題とならない場合には、絶縁膜４１は
省略することができる。第１金属膜４２は、導電性の金
属薄膜からなり、例えば、タンタル単体又はタンタル合
金からなる。絶縁膜４４は、例えば化成液中で第１金属
膜４２の表面に陽極酸化により形成された酸化膜からな
る。第２金属膜４６は、導電性の金属薄膜からなり、例
えば、クロム単体又はクロム合金からなる。

【０１０９】本実施例では特に、画素電極６２は、上述
した各実施例のように長方形や正方形のスリット、微細
な開口等の光が透過する領域が設けられているか或い
は、画素毎に対向基板上の透明電極よりも小さく形成さ
れてその間隙を介して光が透過可能に構成されている。

【０１１０】更に、画素電極６２、ＴＦＤ駆動素子４
０、走査線６１等の液晶に面する側（図中上側表面）に
は、透明絶縁膜２９が設けられており、その上に例えば
ポリイミド薄膜などの有機薄膜からなりラビング処理等
の所定の配向処理が施された配向膜１９が設けられてい
る。

【０１１１】以上、２端子型非線形素子としてＴＦＤ駆
動素子の幾つかの例について説明したが、ＺｎＯ（酸化
亜鉛）バリスタ、ＭＳＩ（Metal Semi-Insulator）駆
動素子、ＲＤ（Ring Diode）などの双方向ダイオード
特性を有する２端子型非線形素子を本実施例の反射型液
晶装置に適用可能である。

【０１１２】次に、以上にように構成されたＴＦＤ駆動
素子を備えて構成される第６実施例であるＴＦＤアクテ
ィブマトリクス駆動方式の半透過反射型液晶装置の構成
及び動作について図１６及び図１７を参照して説明す
る。ここに、図１６は、液晶素子を駆動回路と共に示し
た等価回路図であり、図１７は、液晶素子を模式的に示
す部分破断斜視図である。

【０１１３】図１６において、ＴＦＤアクティブマトリ
クス駆動方式の半透過反射型液晶装置は、透明基板２上
に配列された複数の走査線６１が、走査線駆動回路の一
例を構成するＹドライバ回路１００に接続されており、
その対向基板上に配列された複数のデータ線６０が、デ
ータ線駆動回路の一例を構成するＸドライバ回路１１０
に接続されている。尚、Ｙドライバ回路１００及びＸド
ライバ回路１１０は、透明基板２又はその対向基板上に
形成されていてもよく、この場合には、駆動回路内蔵型
の半透過反射型液晶装置となる。或いは、Ｙドライバ回
路１００及びＸドライバ回路１１０は、半透過反射型液
晶装置とは独立した外部ＩＣから構成され、所定の配線
を経て走査線６１やデータ線６０に接続されてもよく、
この場合には、駆動回路を含まない半透過反射型液晶装
置となる。

【０１１４】マトリクス状の各画素領域において、走査
線６０は、ＴＦＤ駆動素子４０の一方の端子に接続され
ており（図１５（ａ）及び図１５（ｂ）参照）、データ
線６０は、液晶層３及び画素電極６２を介してＴＦＤ駆
動素子４０の他方の端子に接続されている。従って、各
画素領域に対応する走査線６１に走査信号が供給され、
データ線６０にデータ信号が供給されると、当該画素領
域におけるＴＦＤ駆動素子４０がオン状態となり、ＴＦ
Ｄ駆動素子４０を介して、画素電極６２及びデータ線６
０間にある液晶層３に駆動電圧が印加される。そして、
明所では外光を画素電極６２が反射することにより反射
型表示が行われ、暗所ではバックライトからの光源光を
画素電極６２のスリット等が透過することにより透過型
表示が行われる。

【０１１５】図１７において、半透過反射型液晶装置
は、透明基板２と、これに対向配置される透明基板（対
向基板）１とを備えている。透明基板１は、例えばガラ
ス基板からなる。透明基板２には、マトリクス状に画素
電極６２が設けられており、各画素電極６２は、走査線
６１に接続されている。透明基板１には、走査線６１と
交差する方向に伸びており、短冊状に配列された透明電
極としての複数のデータ線６０が設けられている。デー
タ線６０は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜など
の透明導電性薄膜からなる。データ線６０の下側には、
例えばポリイミド薄膜などの有機薄膜からなりラビング
処理等の所定の配向処理が施された配向膜９が設けられ
ている。更に、透明基板１には、その用途に応じて、ス
トライプ状、モザイク状、トライアングル状等に配列さ
れた色材膜からなる不図示のカラーフィルタが設けられ
る。

【０１１６】以上説明したように、第６実施例のＴＦＤ
アクティブマトリクス駆動方式の半透過反射型液晶装置
によれば、二重映りや表示のにじみのない反射型表示と
透過型表示とを切り換えて表示することのできるカラー
液晶装置が実現できる。特に駆動手段の一例を構成する
Ｘ及びＹドライバ回路１１０及び１００における電圧制
御により半透過反射型液晶装置をノーマリーブラックモ
ードで駆動できる。

【０１１７】（第７実施例）第７実施例は、第１実施
例、第２実施例及び第５実施例の半透過反射型液晶装置
に適用可能なＴＦTアクティブマトリクス型液晶素子の
実施例である。

【０１１８】図１８は、液晶装置の画像表示領域を構成
するマトリクス状に形成された複数の画素における各種
素子、配線等の等価回路であり、図１９は、データ線、
走査線、画素電極等が形成された透明基板の相隣接する
複数の画素群の平面図であり、図２０は、図１９のＣ−
Ｃ’断面図である。尚、図２０においては、各層や各部
材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層
や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。

【０１１９】図１８において、第１１実施例のＴＦＴア
クティブマトリクス方式の半透過反射型液晶装置では、
マトリクス状に配置された反射電極の他の一例である画
素電極６２を制御するためのＴＦＴ１３０がマトリクス
状に複数形成されており、画像信号が供給されるデータ
線１３５がＴＦＴ１３０のソースに電気的に接続されて
いる。データ線１３５に書き込む画像信号Ｓ１、Ｓ２、
…、Ｓｎは、この順に線順次に供給しても構わないし、
相隣接する複数のデータ線１３５同士に対して、グルー
プ毎に供給するようにしても良い。また、ＴＦＴ１３０
のゲートに走査線１３１が電気的に接続されており、所
定のタイミングで、走査線１３１にパルス的に走査信号
Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍを、この順に線順次で印加するよ
うに構成されている。画素電極６２は、ＴＦＴ１３０の
ドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子
であるＴＦＴ１３０を一定期間だけそのスイッチを閉じ
ることにより、データ線１３５から供給される画像信号
Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを所定のタイミングで書き込む。
画素電極６２を介して液晶に書き込まれた所定レベルの
画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、対向基板（後述す
る）に形成された対向電極（後述する）との間で一定期
間保持される。ここで、保持された画像信号がリークす
るのを防ぐために、画素電極６２と対向電極との間に形
成される液晶容量と並列に蓄積容量１７０を付加する。

【０１２０】図１９において、ＴＦＴアレイ基板として
の透明基板２上には、マトリクス状に反射膜からなる画
素電極６２（その輪郭６２ａが図中点線で示されてい
る）が設けられており、画素電極６２の縦横の境界に各
々沿ってデータ線１３５、走査線１３１及び容量線１３
２が設けられている。データ線１３５は、コンタクトホ
ール８５を介してポリシリコン膜等からなる半導体層８
１ａのうちソース領域に電気的接続されている。画素電
極６２は、コンタクトホール８８を介して半導体層８１
ａのうちドレイン領域に電気的接続されている。容量線
１３２は、絶縁膜を介して半導体層１ａのうちのドレイ
ン領域から延設された第１蓄積容量電極に対向配置して
おり、蓄積容量１７０を構成する。また、半導体層８１
ａのうち図中右上がりの斜線領域で示したチャネル領域
８１ａ’に対向するように走査線１３１が配置されてお
り、走査線１３１はゲート電極として機能する。このよ
うに、走査線１３１とデータ線１３５との交差する個所
には夫々、チャネル領域８１ａ’に走査線１３１がゲー
ト電極として対向配置されたＴＦＴ１３０が設けられて
いる。

【０１２１】図２０に示すように、液晶装置は、透明基
板２と、これに対向配置される透明基板（対向基板）１
とを備えている。これらの透明基板１及び２は夫々、例
えば石英、ガラス、プラスチックなどの絶縁性及び透明
性を有する基板等からなる。

【０１２２】本実施例では特に、画素電極６２は、上述
した各実施例のように長方形や正方形のスリット、微細
な開口等の光が透過する領域が設けられているか或い
は、画素毎に対向基板上の透明電極よりも小さく形成さ
れてその間隙を介して光が透過可能に構成されている。

【０１２３】更に、画素電極６２、ＴＦＴ１３０等の液
晶に面する側（図中上側表面）には、透明絶縁膜２９が
設けられており、その上に例えばポリイミド薄膜などの
有機薄膜からなりラビング処理等の所定の配向処理が施
された配向膜１９が設けられている。

【０１２４】他方、透明基板１には、そのほぼ全面に透
明電極の他の一例としての対向電極１２１が設けられて
おり、各画素の非開口領域に、ブラックマスク或いはブ
ラックマトリクスと称される第２遮光膜１２２が設けら
れている。対向電極１２１の下側には、例えばポリイミ
ド薄膜などの有機薄膜からなりラビング処理等の所定の
配向処理が施された配向膜９が設けられている。更に、
透明基板１には、その用途に応じて、ストライプ状、モ
ザイク状、トライアングル状等に配列された色材膜から
なる不図示のカラーフィルタが設けらる。

【０１２５】透明基板２には、各画素電極６２に隣接す
る位置に、各画素電極６２をスイッチング制御する画素
スイッチング用ＴＦＴ１３０が設けられている。

【０１２６】このように構成され、画素電極６２と対向
電極１２１とが対面するように配置された一対の透明基
板１及び２との間には、第１実施例の場合と同様にシー
ル材により囲まれた空間に液晶が封入され、液晶層３が
形成される。

【０１２７】更に、複数の画素スイッチング用ＴＦＴ３
０の下には、第１層間絶縁膜１１２が設けられている。
第１層間絶縁膜１１２は、透明基板２の全面に形成され
ることにより、画素スイッチング用ＴＦＴ３０のための
下地膜として機能する。第１層間絶縁膜１１２は、例え
ば、ＮＳＧ（ノンドープトシリケートガラス）、ＰＳＧ
（リンシリケートガラス）、ＢＳＧ（ボロンシリケート
ガラス）、ＢＰＳＧ（ボロンリンシリケートガラス）な
どの高絶縁性ガラス又は、酸化シリコン膜、窒化シリコ
ン膜等からなる。

【０１２８】図２０において、画素スイッチング用ＴＦ
Ｔ１３０は、コンタクトホール８５を介してデータ線１
３５に接続されたソース領域、走査線１３１にゲート絶
縁膜を介して対向配置されたチャネル領域８１ａ’及び
コンタクトホール８８を介して画素電極６２に接続され
たドレイン領域を含んで構成されている。データ線１３
１は、Ａｌ等の低抵抗な金属膜や金属シリサイド等の合
金膜などの遮光性且つ導電性の薄膜から構成されてい
る。また、その上には、コンタクトホール８５及び８８
が開孔された第２層間絶縁膜１１４が形成されており、
更に、その上には、コンタクトホール８８が開孔された
第３層間絶縁膜１１７が形成されている。これら第２及
び第３層間絶縁膜１１４及び１１７についても、第１層
間絶縁膜１１２と同様に、ＮＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、Ｂ
ＰＳＧなどの高絶縁性ガラス又は、酸化シリコン膜、窒
化シリコン膜等からなる。

【０１２９】画素スイッチング用ＴＦＴ１３０は、ＬＤ
Ｄ構造、オフセット構造、セルフアライン構造等いずれ
の構造のＴＦＴであってもよい。更に、シングルゲート
構造の他、デュアルゲート或いはトリプルゲート以上で
ＴＦＴ１３０を構成してもよい。

【０１３０】（第８実施例）本発明に係わる電子機器の
例を３つ示す。本発明の液晶装置は、様々な環境下で用
いられ、かつ低消費電力が必要とされる携帯機器に適し
ている。

【０１３１】図１１（ａ）は携帯電話であり、本体１１
０１の前面上方部に表示部１１０２が設けられる。携帯
電話は、屋内屋外を問わずあらゆる環境で利用される。
特に自動車内で利用されることが多いが、夜間の車内は
大変暗い。従って携帯電話に利用される表示装置は、消
費電力が小さい反射型表示をメインに、必要に応じて補
助光を利用した透過型表示ができる半透過反射型液晶装
置が望ましい。本発明の液晶装置は、反射型表示でも透
過型表示でも従来の液晶装置より明るくコントラスト比
が高い。

【０１３２】図１１（ｂ）はウォッチであり、本体１１
０３の中央に表示部１１０４が設けられる。ウォッチ用
途における重要な観点は、高級感である。本発明の液晶
装置は、コントラストが高いことはもちろん、視差によ
るダブルイメージがないため、従来の液晶装置と比較し
て大変に高級感ある表示が得られる。また暗やみでも表
示を確認することができる。

【０１３３】図１１（ｃ）は携帯情報機器であり、本体
１１０５の上側に表示部１１０６、下側に入力部１１０
７が設けられる。従来このような携帯情報機器には、反
射型モノクロ液晶装置を利用することが多かった。透過
型カラー液晶装置は、常時バックライトを利用するため
消費電力が大きく、連続使用時間が短いからである。こ
のような場合にも本発明のような半透過反射型カラー液
晶装置を利用すれば、小さな消費電力でカラーの表示が
可能であり、暗い環境下ではバックライトを点灯して明
るい表示が得られるため、大変利用しやすい携帯情報機
器が得られる。

【０１３４】本発明に係わる液晶装置は、暗所及び明所
のいずれでも高コントラストの画像表示が可能な各種の
表示装置として利用可能であり、更に、各種の電子機器
の表示部を構成する液晶装置として利用可能である。ま
た、本発明に係わる電子機器はこのような液晶装置を用
いて構成された液晶テレビ、ビューファインダー型又は
モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーシ
ョン装置、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワーク
ステーション、携帯電話、テレビ電話、POS端末、タッ
チパネル等として利用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例、第３実施例、第４実施例、第６
実施例及び比較例に係わる液晶装置の構造を示してい
る。

【図２】第１実施例、第３実施例、第４実施例、第６
実施例及び比較例に係わる液晶装置に用いる半透過反射
板の構造を示している。

【図３】第１実施例、第３実施例、第４実施例に係わ
る液晶装置のパネル条件である。

【図４】第１実施例に係わる液晶装置の電気光学特性
を示している。

【図５】比較例１に係わる液晶装置のパネル条件を示
している。

【図６】比較例１に係わる液晶装置の電気光学特性を
示している。

【図７】第２実施例に係わる液晶装置の構造を示して
いる。

【図８】第２実施例に係わる液晶装置のパネル条件を
示している。

【図９】第２実施例に係わる液晶装置の電気光学特性
を示している。

【図１０】第５実施例に係わる液晶装置の構造を示し
ている。

【図１１】第８実施例に係わる電子機器を示してお
り、（a）は携帯電話、（ｂ）はウオッチ、（ｃ）は携
帯情報機器をそれぞれ示している。

【図１２】第１乃至第６実施例に係わる液晶装置の表
示作用を説明する図である。

【図１３】第１乃至第６実施例に係わる液晶装置の表
示作用を示す図であって、反射表示と透過表示の偏光状
態の推移を示す図である。

【図１４】第１実施例に係わる液晶装置のコントラス
ト特性及び明るさを示す図である。

【図１５】（ａ）は、本発明に係る第６実施例のＴＦ
Ｄ駆動素子を画素電極等と共に模式的に示す平面図であ
る。（ｂ）は、図１５（ａ）のＢ−Ｂ’断面図である。

【図１６】第６実施例における液晶素子を駆動回路と
共に示した等価回路図である。

【図１７】第６実施例における液晶素子を模式的に示
す部分破断斜視図である。

【図１８】本発明に係る第７実施例の液晶装置の画像
表示領域を構成するマトリクス状に形成された複数の画
素における各種素子、配線等の等価回路である。

【図１９】第７実施例におけるデータ線、走査線、画
素電極等が形成された透明基板の相隣接する複数の画素
群の平面図である。

【図２０】図１９のＣ−Ｃ’断面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岡本英司長野県諏訪市大和３丁目３番５号セイコーエプソン株式会社内 (72)発明者関 ▲琢▼巳長野県諏訪市大和３丁目３番５号セイコーエプソン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一方の側から液晶層に入射する光を半透
過反射層で反射させて表示する反射型表示機能と、前記
一方の側と対向する他方の側から入射する光を前記半透
過反射層を透過させて表示する透過型表示機能と、を有
し、前記液晶層に印加する電圧を変化させることによって、
明表示状態である第１の表示状態と、暗表示状態である
第２の表示状態とを選択可能であり、前記第２の表示状態の際に、前記一方の側から前記液晶
層に入射した光は前記液晶層を通過し半透過反射膜で反
射されることによって所定の回転方向の円偏光又は楕円
偏光となる液晶装置であって、前記一方の側に配置した第１偏光板と、前記他方の側に設けられており、前記他方の側から前記
半透過反射層に入射する光を前記所定の回転方向の偏光
光にする光学素子と、を具備することを特徴とする液晶
装置。
【請求項２】請求項１に記載の液晶装置であって、前記第２の表示状態の際に、前記一方の側から前記液晶
層に入射した光が前記半透過反射層で反射されたときの
楕円率と、前記他方の側から前記液晶層に入射する光が
前記半透過反射層を透過したときの楕円率と、が一致す
ることを特徴とする液晶装置。
【請求項３】請求項１に記載の液晶装置であって、前記液晶層に印加する電圧を変化させることによって、
明表示状態である第１の表示状態、暗表示状態である第
２の表示状態及びそれらの中間の明るさである第３の表
示状態を選択可能であるをことを特徴とする液晶装置。
【請求項４】請求項１に記載の液晶装置であって、前記第２の表示状態の際に、前記一方の側から前記液晶
層に入射した光は記半透過反射膜で反射されることによ
って所定の回転方向の円偏光となり、前記第１の表示状態の際に、前記一方の側から前記液晶
層に入射する光は前記半透過反射膜で反射されるときに
は直線偏光となることを特徴とする液晶装置。
【請求項５】請求項１に記載の液晶装置であって、前記光学素子は、前記他方の側に設けた第２偏光板と、前記第２偏光板と前記液晶層との間に設けた位相差板
と、を具備することを特徴とする液晶装置。
【請求項６】請求項５に記載の液晶装置であって、前記他方の側から前記液晶層に入射する光が前記半透過
反射層を透過した際に楕円率が０．８５以上となるよう
に、前記第２偏光板の透過軸と、前記位相差板の軸及び
リタデーション値を設定したことをことを特徴とする液
晶装置。
【請求項７】請求項５に記載の液晶装置であって、前記位相差板は、４分の１波長板を含むことを特徴とす
る液晶装置。
【請求項８】請求項１に記載の液晶装置であって、前記光学素子は、前記他方の側に設けた反射偏光板と、前記反射偏光板と前記液晶層との間に設けた位相差板
と、を具備することを特徴とする液晶装置。
【請求項９】請求項８に記載の液晶装置であって、前記他方の側から前記液晶層に入射する光が前記半透過
反射層を透過した際に楕円率が０．８５以上となるよう
に、前記反射偏光板の透過軸と、前記位相差板の軸及び
リタデーション値を設定したことをことを特徴とする液
晶装置。
【請求項１０】請求項８に記載の液晶装置であって、前記位相差板は、４分の１波長板を含むことを特徴とす
る液晶装置。
【請求項１１】請求項１に記載の液晶装置であって、前記光学素子は、コレステリック相を呈する液晶ポリマ
ーを具備することを特徴とする液晶装置。
【請求項１２】請求項１に記載の液晶装置であって、前記光学素子の前記液晶層とは異なる側に配置された照
明装置を更に備えることを特徴とする液晶装置。
【請求項１３】第１基板と前記第１基板に対向配置し
た第２基板との間に液晶層を有する液晶セルと、前記第２基板の前記液晶層側の面に配置されており、入
射光を所定の反射率と透過率で反射および透過させる半
透過反射層と、前記第２基板の前記液晶層とは異なる側
に配置した照明装置と、前記液晶セルと前記照明装置との間に配置した偏光板又
は反射偏光板と、前記偏光板又は前記反射偏光板と前記液晶セルとの間に
配置されており、前記照明装置から出射し前記偏光板又
は反射偏光板を通過することによって直線偏光となった
光を円偏光又は楕円偏光にする位相差板と、を備え、前記照明装置から出射し前記位相差板を通過した偏光の
回転方向と、暗表示状態の際に前記第１基板側から入射
し前記半透過反射板で反射された偏光の回転方向と、が
一致することを特徴とする液晶装置。
【請求項１４】請求項１３の液晶装置であって、前記照明装置から出射し、前記位相差板を通過した光の
楕円率が０．８５以上となるように、前記第２偏光板又
は反射偏光板の透過軸と、前記位相差板の軸及びリタデ
ーション値を設定したことをことを特徴とする液晶装
置。
【請求項１５】請求項１４に記載の液晶装置であっ
て、前記位相差板が、少なくとも１枚の４分の１波長板を含
むことを特徴とする液晶装置。
【請求項１６】第１基板と前記第１基板に対向配置し
た第２基板との間に液晶層を有する液晶セルと、前記第２基板の前記液晶層側の面に配置されており、入
射光を所定の反射率と透過率とで反射および透過させる
半透過反射層と、前記第２基板の前記液晶層とは異なる側に配置した照明
装置と、前記液晶セルと前記照明装置との間に配置されており、
円偏光又は楕円偏光をその回転方向によって選択的に反
射及び透過させる選択反射層と、を備え、前記照明装置から出射し前記選択反射層を透過した円編
光又は楕円偏光の回転方向と、暗表示状態の際に前記第
１基板から入射し前記半透過反射板で反射された円偏光
又は楕円偏光の回転方向と、が一致することを特徴とす
る液晶装置。
【請求項１７】請求項１１に記載の液晶装置であっ
て、前記選択反射層は、コレステリック液晶の選択反射を利
用した選択反射層であることを特徴とする液晶装置。
【請求項１８】液晶装置をその表示部として備える電
子機器であって、請求項１から請求項１７のいずれかに記載の液晶装置を
搭載した電子機器。