JP3575024B2 - 反射型カラー液晶装置及びこれを用いた電子機器 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、反射型のカラー液晶装置及びこれを用いた電子機器に関する。
技術背景
携帯情報端末に搭載されるディスプレイは、まず第一に低消費電力である必要がある。従ってこの用途には、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、未だ良好な反射型カラー表示が得られていない。
反射型カラー液晶装置の開発は、1980年代中頃から本格的に着手されたようである。それ以前は、例えば特開昭50−80799号公報にもあるように、透過型カラー液晶装置のバ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。しかしながら実際に作ってみるとわかることだが、このような構成では暗くて使いものにならない。原因は三つあって、一つは偏光板で光の1/2以上を捨てていること、二つめはカラーフィルタによりさらに光の2/3以上を捨てていること、そして最後に視差の問題である。視差の問題は、透過型液晶装置で一般的に用いられているTN（ツイステッドネマチック）モードやSTN（スーパーツイステッドネマチック）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間隔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だけではなく、反射型カラー液晶装置に特有の問題をも指す。
視差の問題について、図を用いて説明する。第77図（ａ）（ｂ）は、いずれもTNモードあるいはSTN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7701、上側ガラス基板7702、液晶層7703、下側ガラス基板7704、下側偏光板7705、光反射板7706、赤緑青の三色カラーフィルタ7707からなる。上下ガラス基板間には、他に透明電極、配向膜、絶緑膜等も存在するが、視差の問題を説明する上で必要が無いので省略する。視差の問題は二つ存在する。その一つは色の打ち消し合いである。第77図（ａ）において、観察者7712は緑のフィルタを通って出て来た反射光7711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7713が光反射板で散乱反射され混じり合ったものである。下側ガラス基板の厚みがカラーフィルタのピッチに比べて十分に厚ければ、どの色のフィルタ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カラーフィルタで吸収されて真っ暗になり、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タを通って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になってしまうという問題になる。もう一つの問題は色表示が暗くなることである。第77図（ｂ）は、緑色表示状態を示す。また液晶層7703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7713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トで吸収される。さらに光反射板で散乱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7712に達する。従って、緑色表示は「白表示の1/9の明るさマイナス緑色フィルタの吸収分」となり、大変に暗くなる。このように視差の問題があるTNモードやSTNモードを反射型カラー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ー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.1207−1211（1986））では、そのFig.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PCGH（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５−241143号公報でも、反射型カラー液晶装置を実現するために、偏光板が要らないPDLC（高分子分散型液晶）モードを採用している。偏光板が要らない液晶モードを使用すると、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トが低いこと、また特にPCGH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TNモードやSTNモードが使えればこれに越したことがない。
また従来は、明るいカラーフィルタを用いて明るい反射型カラー表示を得る試みも為されていた。一般的に、透過型カラー液晶装置で使われているカラーフィルタは、第78図に示したような分光特性を有している。第78図の横軸は光の波長、縦軸は透過率であり、7801が赤フィルタのスペクトル、7802が緑フィルタのスペクトル、7803が青フィルタのスペクトルである。人間が感知できる光は、個人差もあるが概ね380nmから780nmの波長範囲であり、特に450nmから660nmの波長範囲で視感度が高い。第78図のカラーフィルタは、いずれもこの範囲で、透過率が10％以下になる波長が存在しており、多くの光を無駄にしている。また、この波長範囲で透過率を単純平均した値を平均透過率と定義すると、赤フィルタの平均透過率が28％、緑フィルタが33％、青フィルタが30％であった。反射型カラー液晶装置に利用するためにはもっと明るいカラーフィルタが必要である。そこで前述の内田龍男氏らの論文では、そのFig.8に示すような互いに補色関係にある２色のカラーフィルタを利用することで、３色の場合よりも明るくすることが提案されていた。その分光特性を第79図に示す。第79図の横軸は光の波長、縦軸は反射率であり、7901が緑フィルタのスペクトル、7902がマゼンタフィルタのスペクトルである。縦軸が反射率で表示してあるため比較する上では注意が必要だが、やはり450nmから660nmの波長範囲で、いずれのカラーフィルタも透過率が10％以下になる波長が存在している。平均透過率は緑フィルタが41％、マゼンタフィルタが48％であった。また、三ツ井精一氏らの論文（SID92 DIGEST,pp.437−440（1992））も、同じPGCHモードを採用した反射型カラー液晶装置に関するものであるが、彼らはそのFig.2にあるような明るい２色のカラーフィルタを利用している。その分光特性を第80図に示す。第80図の横軸は光の波長、縦軸は反射率であり、8001が緑フィルタのスペクトル、8002がマゼンタフィルタのスペクトルである。縦軸が反射率で表示してあるが、各波長における反射率の平方根が透過率であると仮定すると、少なくとも緑フィルタの透過率が470nm以下の波長で50％よりも小さい。平均透過率は、緑フィルタが68％、マゼンタフィルタが67％であった。なお、同論文では、カラーフィルタ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の問題が無い。従って光は必ずカラーフィルタを２回通るため、このような明るいカラーフィルタを用いても、十分な着色が確保できる。また、先の特開平５−241143号公報の第２図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）で提案されていたカラーフィルタは、赤、緑、青の３色ではなく、イエロー、シアン、マゼンタの３色を利用して、明るくしている。その分光特性を第81図に示す。第81図の横軸は光の波長、縦軸は反射率であり、8101がイエローフィルタのスペクトル、8102がシアンフィルタのスペクトル、8103がマゼンタフィルタのスペクトルである。縦軸が反射率で表示してある上、軸に目盛りが打たれていないため、比較することが難しいが、450nmから660nmの波長範囲で、いずれのカラーフィルタも透過率が10％以下になる波長が存在することは間違いない。平均透過率を大ざっぱに見積もると、イエローフィルタが約０％、シアンフィルタが約60％、マゼンタフィルタが約50％であった。
このように、従来の反射型カラー液晶装置開発の取り組みは、偏光板を用いない明るい液晶モードと、明るいカラーフィルタを組み合わせて、明るい表示を得ようという発想に基づくものであった。但し明るいカラーフィルタといっても、450nmから660nmの波長範囲で透過率が10％を切る波長が存在するカラーフィルタを用いることが多かった。
本発明は、明るさや視差といった様々な問題を抱える一方でメリットも多いTNモードやSTNモードといった偏光板を利用する液晶モードを用いて、従来よりも明るく鮮やかな色が表示できる反射型カラー液晶装置を提供し、またこれを利用した電子機器を提供することを目的とする。
発明の開示
本発明において、請求項１に記載の発明は、一対の基板を対向配置してなり、複数色のカラーフィルタを備えた液晶装置において、前記複数色のカラーフィルタは、いずれのカラーフィルタも450nmから660nmの波長範囲の全ての波長の光に対して30％以上の透過率を有することを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の液晶装置において、前記複数のカラーフィルタは、いずれのカラーフィルタも450nmから660nmの波長範囲の全ての波長の光に対して50％以上の透過率を有することを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の液晶装置において、前記複数のカラーフィルタは、いずれのカラーフィルタも450nmから660nmの波長範囲の全ての波長の光に対して60％以上の透過率を有することを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の液晶装置において、前記複数のカラーフィルタは、互いに補色の関係にあるカラーフィルタを含むことを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の液晶装置において、前記複数のカラーフィルタは、赤系、青系及び緑系のカラーフィルタを備えることを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、一対の基板と、該一対の基板間に挟持した液晶と、各々色が異なる複数のカラーフィルタと、反射板を有し、バックライトが配置されてなる液晶装置において、前記反射板は半透過反射板であって、バックライトと前記液晶との間に配置され、前記複数のカラーフィルタは、いずれのカラーフィルタも450nmから660nmの波長範囲の全ての波長の光に対して30％以上の透過率を有することを特徴とする。
請求項７に記載の発明は、電子機器において、表示部として請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の液晶装置を備えたことを特徴とする。
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の電子機器において、周囲光を観察者に効率よく反射できるよう、前記液晶装置の表示部が本体に対して動かせるように取り付けられていることを特徴とする。
なお、本発明は、対向する内面に電極を備えマトリクス状のドット群を形成した一対の基板と、前記基板間に挟持された液晶と、少なくとも２色のカラーフィルタと、少なくとも１枚の偏光板と、反射板を有する構成とすることができる。
前記一対の基板の内、反射板側に位置する基板の厚みが200μｍ以上とすることができる。またより好ましくは、反射板側に位置する基板の厚みを700μｍ以上とすることができる。言い換えれば、反射板側に位置する基板の厚みは縦横いずれかのドットピッチの短い方の1.25倍以上とすることができ、より好ましくは４倍以上とすることができる。このように構成することにより、駆動面積率が小さくとも視差の効果によって高コントラストが確保できるという利点がある。
従来、例えば特公平３−64850号公報では、反射型モノクロ液晶装置の下側基板の厚みを300μｍ以下にすることを提案している。確かに反射型モノクロ表示では二重像（影）を少なくするという観点から下側基板は可能な限り薄い方が良い。しかしながら反射型カラー表示では、色表示を明るくするという観点からドット間を広く取りたい。ドット間を広く取ると必然的にコントラストが低下するが、下側基板が十分に厚いと隣接画素の影の効果によって、高コントラストが確保できる。
また、前記カラーフィルタの内、少なくとも１色のカラーフィルタは、450nmから660nmの範囲の全ての波長の光に対して50％以上の透過率を有するようにすることができる。より好ましくは、少なくとも２色のカラーフィルタが450nmから660nmの範囲の全ての波長の光に対して50％以上の透過率を有するようにすることができる。さらに好ましくは、いずれのカラーフィルタも450nmから660nmの範囲の全ての波長の光に対して50％以上の透過率を有するようにすることができる。最も好ましくは、いずれのカラーフィルタも450nmから660nmの範囲の全ての波長の光に対して60％以上の透過率を有するようにすることができる。また、言葉で表現すると、いずれのカラーフィルタも450nmから660nmの範囲の波長の光に対して70％以上の平均透過率を有するようにすることができる。より好ましくは、いずれのカラーフィルタも450nmから660nmの範囲の波長の光に対して75％以上90％以下の平均透過率を有するようにすることができる。
なお、ここで言うカラーフィルタの透過率とは、ガラス基板や透明電極、オーバーコート、アンダーコートの透過率を含まない、カラーフィルタ単体の透過率である。またカラーフィルタの濃度に分布がある場合、あるいはドットの一部にだけカラーフィルタを設けた場合には、ドット内の平均の透過率をカラーフィルタの透過率とする。このように構成することにより、反射型カラー液晶装置は、明るい色が表示できるという利点がある。従来、例えば特開平７−239469号公報の請求項においては、いずれのカラーフィルタも光透過領域の透過率を80％以上、光吸収領域の透過率を50％以下としている。またその実施例を見ても、光吸収領域の透過率は20〜30％しかない。このようなカラーフィルタでは、偏光板を利用した液晶モードを利用すると表示が暗くなり実用的ではない。
また、前記カラーフィルタが、赤色系、緑色系、青色系の３色からなり、しかも前記赤色系あるいは青色系カラーフィルタのいずれかはオレンジ色あるいはシアン色であるようにすることができる。但し、オレンジ色フィルタは、少なくとも波長570nmから660nmの範囲の光に対して70％以上、望ましくは75％以上の透過率を有するようにすることができる。また、シアン色フィルタは、少なくとも波長450nmから520nmの範囲の光に対して70％以上、望ましくは75％以上の透過率を有することを特徴とする。このように構成することにより、反射型カラー液晶装置は、明るい白、明るい色が表示できるという利点がある。
また、前記カラーフィルタが、赤色系、緑色系、青色系の３色からなり、しかも赤色系のカラーフィルタの450nmから660nmの範囲の波長の光に対する最小透過率が、青色系、緑色系のカラーフィルタのカラーフィルタの450nmから660の範囲の波長の光に対する最小透過率に比べて小さいことを特徴とする。より好ましくは、青色系と緑色系のカラーフィルタが450nmから660nmの範囲の全ての波長の光に対して50％以上の透過率を有することを特徴とする。より好ましくは青色系のカラーフィルタが、シアン色であることを特徴とする。このように構成することにより、反射型カラー液晶装置は、明るく色付きが小さい白が表示できる上、鮮やかな赤も表示できるという利点がある。赤は最も人間の目にアピールする色刺激であるから、赤を強調して表示することは大変好ましい。
また、前記カラーフィルタが各ドット内の光変調可能な領域の一部にのみ設けられていることを特徴とする。このように構成することにより、本発明の反射型カラー液晶装置は、従来通りのカラーフィルタ製造技術を利用できる上、視差による色混じりが小さくなるという利点がある。また特にカラーフィルタが電極と液晶の間の位置に設けられる場合には、広視角が得られ、中間調における色純度が向上するという利点がある。従来、例えば特公平７−62723号公報でもドットの一部にカラーフィルタを設けることが提案されているが、これは透過型液晶装置である上、染色法カラーフィルタに限定されている点、カラーフィルタを設ける面積がドットの67％から91％と大きい点が本発明と異なる。（特公平７−62723号公報の表現は「非着色部の面積を着色部の面積の10〜50％とする」とある。従ってドットにしめる着色部の面積は、100/150＝67％から100/110＝91％となる。）
また、前記光変調可能な領域でカラーフィルタが設けられていない領域と、光変調不可能な領域に、可視光域で透明な層を前記カラーフィルタとほぼ同じ厚みで形成したことを特徴とする。このように構成することにより、反射型カラー液晶装置は、液晶配向の乱れもなく高画質な表示が出切るという利点がある。
また、前記カラーフィルタが総ドット数の４分の３以下の数のドットにのみ設けられていることを特徴とする。より好ましくは、総ドット数の３分の２以下の数のドットにのみ設けられていることを特徴とする。このように構成することにより、明るい表示が可能であり、また、中間調の色表示を行う場合も主としてカラーフィルタが無いドットで明るさを調整すれば、常に鮮やかな色が表示できるという利点がある。従来から、透過型液晶装置では赤、緑、青、白の４ドットで１画素を形成することが一部で実施されていたが、反射型液晶装置で提案されたことはない。特にTNモードやSTNモードを利用する反射型カラー液晶装置では視差の問題が避けられず、色表示を行ったときに大変暗くなるが、カラーフィルタを設けないドットを設けることにより、明るい色表示が可能である。
また、前記カラーフィルタが、隣り合うドットの色が異なるよう配列されているようにすることができる。これはいわゆるモザイク配置やトライアングル配置を指しており、逆にストライプ配置はこの範囲に入らない。このように構成することにより、特に視差がある場合において、視角によって着色の度合いが異なるという現象を緩和するという利点がある。従来、例えば特開平８−87009号公報では、その請求項６において縦方向のストライプ配列を推奨している。また、特開平５−241143号公報では、その明細書第６頁右欄第17行目〜第18行目において、ストライプ配列と千鳥配列とで原理的な差がないと言明している。また、内田龍男氏らの論文（IEEE Transactions on Electron Devices,Vol.ED−33,No.8,pp.1207−1211（1986））のFig.1では、モザイク配置カラーフィルタを採用しているが、これは反射電極のセル内に設けた場合であり、視差が無いので本発明とは異なる。
また、前記カラーフィルタが有効表示領域全体に設けられているようにすることができる。このように構成することにより、表示が明るく見えるという利点がある。「有効表示領域」は、日本電子機械工業会規格（EIAJ）のED−2511Aにおいて「駆動表示領域とそれに続く画面として有効な領域」と定義されている。通常、透過型カラー表示では、駆動表示領域にのみカラーフィルタが設けられ、その外側の領域にはメタルか樹脂によるブラックマスクが設けられる。ところが反射型カラー表示では、メタルのブラックマスクはぎらつくため利用できない。また、樹脂のブラックマスクは、もともとのカラーフィルタにブラックマスクを設けていないため、コストアップになる。かといって駆動表示領域の外側に何も設けないと、外側が明るくなり、相対的に駆動表示領域が暗く見える。そこで駆動表示領域の外側にも内側と同様のカラーフィルタを、好ましくは同じパターンで設けることが有効である。
また、前記各ドットの外側の領域にブラックマスクを設けず、代わりにドット内の領域と同程度かそれよりも小さい吸収を有するカラーフィルタを設けるようにすることができる。この構成は、要はドット外にブラックマスクやカラーフィルタの重なりを設けないことを意味している。またドット外に何も設けないのではなく、一部あるいは全部にカラーフィルタが設けられていることを意味している。このように構成することにより、明るい表示が得られるという利点がある。これは、特に視差がある場合は表示の明るさが開口率のほぼ２乗に比例するためにブラックマスクを設けると非常に暗くなるためであり、逆にドット外に全くカラーフィルタを設けないとコントラストが著しく低下するためである。従来、例えば特開昭59−198489号公報では、画素電極上にのみカラーフィルタを設け、その外側には何も設けていない。また特開平５−241143号公報では、ブラックマスクがある場合と無い場合の両方の説明をしているが、その中間がない。
また、前記一対の基板の内、反射板側に位置する基板の外面に、カラーフィルタを設けるようにすることができる。このように構成することにより、安価に提供できるという利点がある。また、この構成とカラーフィルタが各ドット内の光変調可能な領域の一部にのみ設けられている構成とを組み合わせることにより、組立マージンが拡大し、視角が広がるという利点がある。
また、前記一対の基板の内、反射板側に位置する基板の内面に、非線形素子を各ドットに対応して設けるようにすることができる。このように構成することにより、不要な表面反射を低減し、高コントラストが得られるという利点がある。
また、前記一対の基板の内、一方の基板の内面に、非線形素子を各ドットに対応して設け、これをドットの短辺と平行な方向に結線した構成とすることができる。通常、特にPC用途のデータディスプレイでは、ドットは縦長になることが多いので、ドットの短辺に平行な方向とは横方向（水平方向）である。このように構成することにより、開口率が高まり、明るい表示が得られるという利点がある。これはブラックマスクを設けないときに、また、視差のある反射型構成であるときに、特に効果的である。
また、駆動面積率が60％以上85％以下であるようにすることができる。ここで駆動面積率は、画素内の金属配線やMIM素子等の不透明な部分を除いた領域の中で、液晶が駆動される領域がしめる割合として定義される。このように構成することにより、コントラストを確保した上で明るい色表示が得られるという利点がある。
また、前記反射板が、これにビーム光を入射したときに、その正反射方向を中心とした30度コーンの中に80％以上の光が反射するような散乱特性を有するようにすることができる。好ましくは、30度コーンの中に95％以上の光が反射するような散乱特性を有するようにすることができる。このように構成することにより、明るい表示が得られるという利点がある。従来、例えば特開平８−87009号公報では、その明細書第６頁右欄第43行目〜第44行目において、半値幅30度の指向性を有する反射板を利用している。半値幅30度だと、大ざっぱに計算して30度コーンの中に約30％の光が反射するような散乱特性であり、本発明に比べて散乱が大きすぎる。このような特性では表示が暗くなり実用に耐えない。
また、前記反射板が半透過反射板であって、その背面にバックライトを備えている構成とすることができる。好ましくは、前記反射板が入射光の80％以上を反射することを特徴とする。このように構成することにより、暗い環境下でも見えるという利点がある。
また、前記液晶が略90度ねじれたネマチック液晶であり、２枚の偏光板をその透過軸が各々隣接する基板のラビング方向と直交するよう配置した構成とすることができる。これは、特公昭51−013666号公報で提案されたTNモードを反射型カラー液晶装置に応用したものである。このように構成することにより、反射型カラー液晶装置は、明るく、高コントラストで、視角が広いという利点がある。
また、液晶の複屈折率Δｎと、液晶層厚ｄの積Δｎ×ｄが0.34μｍよりも大きく、0.52μｍよりも小さいようにすることができる。より好ましくは、Δｎ×ｄが0.40μｍ以上、0.52μｍ以下であるようにすることができる。最も好ましくは、Δｎ×ｄが0.42μｍであるようにすることができる。このように構成することにより、反射型カラー液晶装置は、明るく、かつ視角が広いという利点がある。従来の反射型モノクロ液晶装置では、着色が少ないセカンドミニマム条件、即ちΔｎ×ｄが1.1μｍ〜1.3μｍ位の条件を利用していた。しかしながら、反射型カラー液晶装置では、少々の着色はカラーフィルタで補償できるため、セカンドミニマム条件を採用する必要はない。また、特開平８−87009号公報では、その明細書第５頁第27行目〜29行目にあるように、Δｎ×ｄ＝0.55μｍの条件を採用している。しかしながら、この条件では、Δｎ×ｄが0.34μｍよりも大きく、0.52μｍよりも小さいようにする条件に比べ、暗い上に着色も大きい。
また、前記液晶が90度以上ねじれたネマチック液晶であり、２枚の偏光板と少なくとも１枚の位相差フィルタを配置した構成とすることができる。できれば、これを特開平６−348230号公報に開示されている手法に従って多ライン同時選択駆動を行うことが望ましい。このように構成することにより、低コストで、明るいという利点がある。
また、前記反射板を一対の基板間に備え、偏光板を１枚だけ配置した構成とすることができる。これは、特開平３−223715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を反射型カラー液晶装置に応用したものである。このように構成することにより、明るく、色純度が高い色が表示できるという利点がある。
また、前記反射板が鏡面反射板であり、かつ入射光側に位置する基板の外面に散乱板を備えた構成とすることができる。このように構成することにより、明るく、色純度が高い色が表示できるという利点がある。
また、金属配線上の液晶も画素部の液晶と同様に配向している構成とすることができる。このように構成することにより、明るいという利点がある。
また、表示がノーマリホワイト型であるようにすることができる。このように構成することにより、明るいという利点がある。
また、１ドットで１画素を構成するようにすることができる。このように構成することにより、モノクロ表示時に解像度を上げることができるという利点がある。
また、本発明の電子機器は、表示部として反射型カラー液晶装置を備えた構成とすることができる。このように構成することにより、電子機器は、低消費電力で、薄型軽量、かつ直射日光下でも視認性が良いという利点がある。
また、周囲光を観察者に効率よく反射できるよう、表示部が本体に対し動かせるよう取り付けた構成とすることができる。このように構成することにより、どのような照明条件下であっても、明るい表示を得ることが出来るという利点がある。
作用
本発明は、偏光板を用いた液晶モードを利用し、これを明るいカラーフィルタと組み合わせたところに特徴がある。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51−013666号公報で提案されたTNモード、特公平３−50249号公報で提案された位相差板補償型のSTNモード、特開平３−223715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、特開平６−235920号公報で提案された双安定スイッチングを行うネマチック液晶モード、等が適している。
偏光板を用いる液晶モードは、偏光板の存在だけで光の1/2以上を捨てている。従って反射型カラー液晶装置には偏光板を用いない液晶モードの方が適しているはずである。ところが偏光板を用いない液晶モードは、PCGHモードにしてもPDLCモードにしても、概してコントラストが低い。従って、例えば赤緑青３色のドットで画素を構成しているときに、緑の表示をするために緑のドットを明状態、青と赤の画素を暗状態にしたとしても、コントラストが不十分だと緑表示に青と赤が混ざり色純度が低下する。ところが偏光板を用いる液晶モードでは、コントラストが高いために、このような現象が起こらない。従って、同じ色を表示するならば偏光板を用いる液晶モードの方が、色純度の低いカラーフィルタを用いることが出来る。色純度が低いカラーフィルタは、即ち明るいカラーフィルタであるから、その分明るい表示になるはずである。また特にPCGHは、ノーマリブラック表示であるためドット間の領域が黒くなり明るさに寄与しないことや、パネル法線方向以外の視角方向からの光が色素で吸収されることもあって、偏光板を用いていないにも関わらず、TNモードの２割増し程度の明るさしか得られない。この程度の明るさの差であるならば、カラーフィルタの色設計次第で容易に克服できる。
偏光板を用いる液晶モードを利用する上でのもう一つの問題は、視差の存在である。偏光板を１枚しか用いない場合には、セル内に反射板を作り込むことでこの問題から逃れることもできるが、偏光板を２枚用いるTNモードやSTNモードでは逃れようがない。視差については、既に「技術背景」の項でも詳しく述べたが、二つの問題がある。ひとつは色の打ち消し合いであり、もう一つは色表示が暗くなることである。
色の打ち消し合いの問題とは、要は入射時に通ったカラーフィルタと出射時に通ったカラーフィルタの色が異なると、互いに打ち消しあって真っ暗になるため、白表示の明るさが視差がない場合の1/3になるということである。このような問題は、第78図に示すような透過型で用いていたカラーフィルタをそのまま利用するために生じる。明るいカラーフィルタを利用すれば、異なる色のカラーフィルタを通っても真っ暗になることはない。
また、色表示が暗くなる問題とは、要はある単色を表示する場合、全体の2/3のドットが暗状態にあるため、入射時に光の2/3が吸収され出射時にさらに2/3が吸収されて、1/9の光しか利用できないということである。これは視差が無い場合の1/3の明るさである。これを解決するためにはまず開口率を上げる必要がある。具体的にはドット外にブラックマスクを設けない、金属配線が一方向にしかないMIMを利用する、MIMを横方向に配線する、金属配線が不要なSTNを利用するといった手段を取った。その上でさらに駆動面積率を小さくすることによって、単色を表示するときに全体の2/3の面積よりもはるかに小さい面積（例えば1/2程度）が暗状態になるようにする。このようにすれば視差があっても明るい色表示が可能である。なお駆動面積率を小さくしたりブラックマスクを設けないといった手段はコントラストの低下に繋がるが、下側基板を厚くすることによって、コントラストの低下を最小限に抑えることが出来る。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の実施例１〜４、27、29、33における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
第２図は、本発明の実施例１における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタの分光特性を示す図である。
第３図は、本発明の実施例２、３、５、23、29、31、32、34、36、40における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタの分光特性を示す図である。
第４図は、本発明の実施例３における反射型カラー液晶装置において、素子基板の厚さを変化させたときのコントラストの変化をプロットした図である。
第５図は、本発明の実施例４における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタの分光特性を示す図である。
第６図は、本発明の実施例５、６、23、27、32、40における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
第７図は、本発明の実施例６における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタの分光特性を示す図である。
第８図は、本発明の実施例７、９、24、27、28における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
第９図は、本発明の実施例７における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタの分光特性を示す図である。
第10図は、本発明の実施例８、10における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
第11図は、本発明の実施例８における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタの分光特性を示す図である。
第12図は、本発明の実施例９、24、25、26における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタの分光特性を示す図である。
第13図は、本発明の実施例10における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタの分光特性を示す図である。
第14図は、本発明の実施例10における反射型カラー液晶装置において、カラーフィルタの厚みを変化させたときの平均透過率の変化をプロットした図である。
第15図は、本発明の実施例11、12、15における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
第16図は、本発明の実施例11、21、26における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタの分光特性を示す図である。
第17図は、本発明の実施例11における反射型カラー液晶装置において、カラーフィルタを設ける面積の割合を変化させたときの平均透過率の変化をプロットした図である。
第18図は、本発明の実施例12、26における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタの分光特性を示す図である。
第19図は、本発明の実施例12における反射型カラー液晶装置において、カラーフィルタを設ける面積の割合を変化させたときの平均透過率の変化をプロットした図である。
第20図は、本発明の実施例13、15における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
第21図は、本発明の実施例14、15における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
第22図は、本発明の実施例15における反射型カラー液晶装置の電圧反射率特性を示す図である。
第23図は、本発明の実施例16における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタ基板の構造を示す図である。
第24図は、本発明の実施例16における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
第25図は、本発明の実施例16における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタの分光特性を示す図である。
第26図は、本発明の実施例16、17における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタの１ドット内の平均分光特性を示す図である。
第27図は、本発明の実施例16で言及した比較例における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタ基板の構造を示す図である。
第28図は、本発明の実施例17における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタ基板の構造を示す図である。
第29図は、本発明の実施例17における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタの分光特性を示す図である。
第30図は、本発明の実施例17における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタの分光特性を示す図である。
第31図は、本発明の実施例17における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタの分光特性を示す図である。
第32図は、本発明の実施例18における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタの配置を示す図である。
第33図は、本発明の実施例21における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
第34図は、本発明の実施例21における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタの配置を示す図である。
第35図は、本発明の実施例21における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタの配置を示す図である。
第36図は、本発明の実施例21における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタの配置を示す図である。
第37図は、本発明の実施例22における反射型カラー液晶装置の構造の概略を示す図である。
第38図は、本発明の実施例23における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタの配置を示す図である。
第39図は、本発明の実施例24における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタの配置を示す図である。
第40図は、本発明の実施例25における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
第41図は、本発明の実施例25における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタの配置を示す図である。
第42図は、本発明の実施例26における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
第43図は、本発明の実施例28における反射型カラー液晶装置のMIM素子の配線方法を示す図である。
第44図は、本発明の実施例28で言及した比較例における反射型カラー液晶装置のMIM素子の配線方法を示す図である。
第45図は、本発明の実施例29における反射型カラー液晶装置において、駆動面積を変化させたときのコントラストと反射率の変化をプロットした図である。
第46図は、本発明の実施例30における反射型カラー液晶装置の反射板の散乱特性を説明するための図である。
第47図は、本発明の実施例30における反射型カラー液晶装置の反射板の散乱特性を示す図である。
第48は、本発明の実施例30における反射型カラー液晶装置において、30度コーンの中に反射される光の割合を変化させたときの明るさとコントラスト比をプロットした図である。
第49図は、本発明の実施例31における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
第50図は、本発明の実施例32、33における反射型カラー液晶装置の各軸の関係を示す図である。
第51図は、本発明の実施例33における反射型カラー液晶装置において、液晶セルのΔｎ×ｄを変化させたときの白表示の反射率の変化をプロットした図である。
第52図は、本発明の実施例34における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
第53図は、本発明の実施例34、35における反射型カラー液晶装置の各軸の関係を示す図である。
第54図は、本発明の実施例35における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタの分光特性を示す図である。
第55図は、本発明の実施例35における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
第56図は、本発明の実施例36における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
第57図は、本発明の実施例36における反射型カラー液晶装置の各軸の関係を示す図である。
第58図は、本発明の実施例36における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
第59図は、本発明の実施例37、39における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
第60図は、本発明の実施例37における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
第61図は、本発明の実施例37、38における反射型カラー液晶装置の各軸の関係を示す図である。
第62図は、本発明の実施例37における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
第63図は、本発明の実施例37、38における反射型カラー液晶装置の各軸の関係を示す図である。
第64図は、本発明の実施例37における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
第65図は、本発明の実施例37における反射型カラー液晶装置の散乱板の特性を示す図である。
第66図は、本発明の実施例37における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
第67図は、本発明の実施例37における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
第68図は、本発明の実施例37における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
第69図は、本発明の実施例37における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
第70図は、本発明の実施例38における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
第71図は、本発明の実施例38における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
第72図は、本発明の実施例38における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。
第73図は、本発明の実施例39における反射型カラー液晶装置の電圧透過率特性を示す図である。
第74図は、本発明の実施例40における反射型カラー液晶装置の表示法の一例を示す図である。
第75図は、本発明の実施例41における反射型カラー液晶装置を用いた電子機器の一例を示す図である。
第76図は、本発明の実施例41における反射型カラー液晶装置を用いた電子機器の一例を示す図である。
第77図は、反射型カラー液晶装置に特有の視差の問題について説明した図である。
第78図は、従来の透過型カラー液晶装置のカラーフィルタの分光特性を示す図である。
第79図は、内田龍男氏らの論文（IEEE Transactions on Electron Devices,Vol.ED−33,No.8,pp.1207−1211（1986））のFig.8で提案されていたカラーフィルタの分光特性を示す図である。
第80図は、三ツ井精一氏らの論文（SID92 DIGEST,pp.437−440（1992））のFig.2で提案されていたカラーフィルタの分光特性を示す図である。
第81図は、特開平５−241143号公報の第２図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）で提案されていたカラーフィルタの分光特性を示す図である。
実施例
以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
（実施例１）
第１図は本発明の実施例１における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図であり、対向する内面に電極を備えマトリクス状のドット群を形成した一対の基板と、前記基板間に挟持された液晶と、少なくとも２色のカラーフィルタと、少なくとも１枚の偏光板と、反射板を構成要素としている。図において、101は上側偏光板、102は、対向基板、103は液晶、104は素子基板、105は下側偏光板、106は散乱反射板であり、対向基板102上にはカラーフィルタ107と、対向電極（走査線）108を設け、素子基板104上には信号線109、画素電極110、MIM素子111を設けた。ここで101と102、104と105、105と106は、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、実際には糊で接着している。また対向基板102と素子基板104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μｍから十数μｍ程度のギャップしかない。また、第１図は反射型カラー液晶装置の要部を示しているため、３×３の９ドット分しか図示していないが、本実施例ではそれ以上のドット数を有し、480×640の307200ドット又はそれ以上のドットを有する場合もある。
対向電極108と画素電極110は透明なITOで形成し、信号線109は金属Taで形成した。MIM素子は絶縁膜Ta₂O₅を金属Taと金属Crで挟んだ構造である。液晶103は90度ねじれたネマチック液晶であり、上下の偏光板は互いに偏光軸が直交している。これは一般的なTNモードの構成である。またカラーフィルタ107は互いに補色の関係にある赤（図中「Ｒ」で示した）とシアン（図中「Ｃ」で示した）の２色から成っていて、ストライプ状に配列した。
第２図はカラーフィルタ107の分光特性を示す図である。第２図の横軸は光の波長、縦軸は透過率であり、201が赤フィルタのスペクトル、202がシアンフィルタのスペクトルを示している。スペクトルの測定は、顕微分光光度計を使用して対向基板単体で行い、ガラス基板と透明電極、そしてもし存在するならばオーバーコートとアンダーコートも加えた透過率を100％にして補正した。従って、カラーフィルタ単体の分光特性を測定したものである。以下、カラーフィルタの分光特性は全てこの方法により測定した。また本発明における透過率も、この方法で測定した値と定義する。赤フィルタもシアンフィルタも、450nmから660nmの波長範囲で、常に30％以上の透過率を示している。また同じ波長範囲での平均透過率は、赤フィルタが52％、シアンフィルタが66％であった。このように非常に淡い色調のカラーフィルタであるから、本来ならば「赤」ではなく「ピンク」と表記した方が正確であるが、混乱を避けるため、以下では純色の表現で統一する。
以上のようにして作成した反射型カラー液晶装置は、白色表示時の反射率が24％、コントラスト比が1:15、白と赤とシアンと黒の４色表示が可能で、赤表示色はｘ＝0.39、ｙ＝0.32、シアン表示色はｘ＝0.28、ｙ＝0.31であった。これは従来の反射型モノクロ液晶装置の約６割の明るさ、同等のコントラスト比であり、通常の室内照明光の下で、あるいは昼間の屋外で十分に使用できる特性である。
450nmから660nmの波長範囲で、一部でも30％未満の透過率を示すようなカラーフィルタを用いた反射型カラー液晶装置は、表示が暗く特別な照明を必要とするか、あるいはホワイトバランスが狂って白が表示出来ないかのいずれかの理由で、通常の使用に耐えられない。
なお、実施例１においては、カラーフィルタ上に透明電極を設けた構造を取ったが、逆に透明電極上にカラーフィルタを設けても特に支障はない。またアクティブ素子としてMIM素子を使用したが、これは開口率を高める上で有利であるからで、開口率が同じであればTFT素子を用いても本発明の効果に変わりはない。
（実施例２）
第３図は、本発明の実施例２における反射型カラー液晶装置の、カラーフィルタの分光特性を示す図である。実施例２の構成は、第１図に示した実施例１の場合と同様であり、やはり赤とシアンの２色から成るカラーフィルタを備えている。第３図の横軸は光の波長、縦軸は透過率であり、301が赤フィルタのスペクトル、302がシアンフィルタのスペクトルを示している。いずれの色のカラーフィルタも、450nmから660nmの波長範囲で、50％以上の透過率を有している。また同じ波長範囲での平均透過率は、赤フィルタが71％、シアンフィルタが78％であった。
この反射型カラー液晶装置は、白色表示時の反射率が30％、コントラスト比が1:15、白と赤とシアンと黒の４色表示が可能で、赤表示色はｘ＝0.34、ｙ＝0.32、シアン表示色はｘ＝0.29、ｙ＝0.31であった。これは従来の反射型モノクロ液晶装置の７割強の明るさ、同等のコントラスト比である。
このように、少なくとも一色のカラーフィルタが450nmから660nmの範囲の全ての波長の光に対して50％以上の透過率を有すると、従来の反射型モノクロ液晶装置とほぼ同等の環境下で使用できる、明るい反射方カラー液晶装置が得られる。なお本実施例のようにカラーフィルタが２色からなる場合には、一方のカラーフィルタが450nmから660nmの範囲の全ての波長の光に対して50％以上の透過率を有すると、良好なホワイトバランスを得る上で、必然的にもう一方のカラーフィルタも同じように50％以上の透過率を有するようになる。しかしながら３色以上のカラーフィルタを利用する場合には、必ずしもそうならない。その例を後に実施例９で紹介する。
（実施例３）
第１図は、本発明の実施例３における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。また、第２図はカラーフィルタの分光特性を示す図である。この実施例では、一対の基板の内、反射板側に位置する基板の厚みを200μｍ以上とした。実施例３の構成は、基本的に実施例１記載の反射型カラー液晶装置と同様であるから、各々の符号の説明を省略する。但し、液晶103のΔｎ×ｄを0.42μｍに設定した。またドットピッチは縦横ともに160μｍとし、駆動面積率を75％とした。
実施例３では下側基板の厚みを様々に変化させた。第４図に素子基板104の厚さを変えたときのコントラストを示す。第４図において横軸は素子基板104の厚さ、縦軸はコントラスト、401は実施例３における各素子基板104の厚さに対するコントラストを示す点の集まり、402は比較例における各素子基板104の厚さに対するコントラストを示す点の集まりである。色表示時の表示色はいずれも赤表示にはｘ＝0.39、ｙ＝0.32、シアンがｘ＝0.28、ｙ＝0.31付近であった。
駆動面積率が75％であるから、素子基板の厚みがゼロのときには、コントラストは最大でも100/（100−75）＝４しか取れない。ところが素子基板104の厚さを200μｍ以上とすることにより、視差の効果、即ち隣接ドットの影がドット間の光漏れを緩和することによって、1:15以上の良好なコントラストを得た。また素子基板の厚さを700μｍ以上にすることによって、さらに高いコントラストを得ることができた。
なお、この厚みの最適値はドットピッチとも密接な関係にあるため、「200μｍ以上」、「700μｍ以上」という表現を、「縦横いずれかのドットピッチの短い方の1.25倍以上」、「同じく４倍以上」という表現にしても良い。
（実施例４）
第５図は、本発明の実施例４における反射型カラー液晶装置の、カラーフィルタの分光特性を示す図である。実施例３の構成は、第１図に示した実施例１の場合と同様であり、やはり赤とシアンの２色から成るカラーフィルタを備えている。第５図の横軸は光の波長、縦軸は透過率であり、501が赤フィルタのスペクトル、502がシアンフィルタのスペクトルを示している。いずれの色のカラーフィルタも、450nmから660nmの波長範囲で、60％以上の透過率を有している。また同じ波長範囲で平均透過率は、赤フィルタが75％、シアンフィルタが80％であった。
この反射型カラー液晶装置は、白色表示時の反射率が31％、コントラスト比が1:15、白と赤とシアンと黒の４色表示が可能で、赤表示色はｘ＝0.33、ｙ＝0.33、シアン表示色はｘ＝0.30、ｙ＝0.31であった。これは従来の反射型モノクロ液晶装置の約８割の明るさ、同等のコントラスト比である。
このように、どの色のカラーフィルタも、450nmから660nmの範囲の全ての波長の光に対して60％以上の透過率を有していると、タッチキー等の入力手段を液晶装置の全面に取り付けても支障無く使用できる、明るい反射型カラー液晶装置が得られる。但し、同じ波長範囲での平均透過率が90％を越すようなカラーフィルタを用いると、表示色が極めて淡くなって色の識別が困難になる。
（実施例５）
第６図は、本発明の実施例５における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。この実施例では、カラーフィルタが、隣り合うドットの色が異なるよう配列されている。まず構成を説明する。601は上側偏光板、602は対向基板、603は液晶、604は素子基板、605は下側偏光板、606は散乱反射板であり、対向基板602上にはカラーフィルタ607と、対向電極（走査線）608を設け、素子基板604上には信号線609、画素電極610、MIM素子611を設けた。
ここでカラーフィルタ７は互いに補色の関係にある赤（図中「Ｒ」で示した）とシアン（図中「Ｃ」で示した）の２色から成っていて、モザイク状に市松模様を描くよう配列した。第１図のようにカラーフィルタをストライプ状に配列すると、上下方向には極めて広い視角特性を有するが、左右方向に視角を振ると着色する視角方向と消色する視角方向が交互に現れてしまう。これは下側基板（この場合は素子基板）の厚み分だけ、液晶層およびカラーフィルタ層と、反射板との間に距離があるために起こる現象である。第５図のようにモザイク状に市松模様を描くように配列すると、このような現象がかなり緩和されることが実験により確かめられた。特に画素数が比較的少ない場合でも、色の混色が良好であることもわかった。これはモザイク配置の場合、着色する視角方向と消色する視角方向が混在するために、少なくとも両眼の一方では着色して見えるためだと考えられる。
なおカラーフィルタは、実施例２の第３図と同様の分光特性を有しており、明るさ、コントラスト比ともに実施例２と同程度であった。またここではモザイク配列の例をあげたが、隣あうドットの色が異なる配列であるならば、トライアングル配列を始め他の配列でも効果がある。
（実施例６）
第７図は、本発明の実施例６における反射型カラー液晶装置の、カラーフィルタの分光特性を示す図である。実施例２の構成は、第６図に示した実施例５と同様であるが、赤とシアンの代わりに緑とマゼンタの２色から成るカラーフィルタを備えている。第７図の横軸は光の波長、縦軸は透過率であり、701が緑フィルタのスペクトル、702がマゼンタフィルタのスペクトルを示している。いずれの色のカラーフィルタも、450nmから660nmの波長範囲で、50％以上の透過率を有している。また同じ波長範囲での平均透過率は、緑フィルタが76％、マゼンタフィルタが78％であった。
この反射型カラー液晶装置は、白色表示時の反射率が31％、コントラスト比が1:17、白と緑のマゼンタと黒の４色表示が可能で、緑表示色はｘ＝0.31、ｙ＝0.35、マゼンタ表示色はｘ＝0.32、ｙ＝0.29であった。これは従来の反射型モノクロ液晶装置の約８割の明るさ、同等のコントラスト比である。
互いに補色の関係にある２色としては、赤とシアン、緑とマゼンタの他に、青とイエローの組み合わせも考えられるが、前二者のように赤系統の色が表示出来た方が、見栄えがするという点でより好ましい。
（実施例７）
第８図は、本発明の実施例７における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。まず構成を説明する。801は上側偏光板、802は対向基板、803は液晶、804は素子基板、805は下側偏光板、806は散乱反射板であり、対向基板802上にはカラーフィルタ807と、対向電極（走査線）808を設け、素子基板804上には信号線809、画素電極810、MIM素子811を設けた。上側偏光板上には照明光のぎらつきを抑える目的で弱いアンチグレア処理を施した。
ここでカラーフィルタ807は赤（図中「Ｒ」で示した）と緑（図中「Ｇ」で示した）と青（図中「Ｂ」で示した）の３色から成っていて、図のようにモザイク状に配列した。
第９図はカラーフィルタ807の分光特性を示す図である。第９図の横軸は光の波長、縦軸は透過率であり、901が赤フィルタのスペクトル、902が緑フィルタのスペクトル、903が青フィルタのスペクトルを示している。いずれの色のカラーフィルタも、いずれも450nmから660nmの波長範囲で、50％以上の透過率を有している。また同じ波長範囲での平均透過率は、赤フィルタが74％、緑フィルタが75％、青フィルタが63％であった。
以上のようにして作成した反射型カラー液晶装置は、白色表示時の反射率が28％、コントラスト比が1:14、フルカラー表示が可能で、赤表示色はｘ＝0.39、ｙ＝0.32、緑表示色はｘ＝0.31、ｙ＝0.35、青表示色はｘ＝0.29、Ｙ＝0.27であった。これは従来の反射型モノクロ液晶装置の約７割の明るさ、同等のコントラスト比であり、特別の照明を必要とせずに、ビデオ映像を楽しめる特性である。
（実施例８）
第10図は、本発明の実施例８における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。この実施例では、カラーフィルタの内、少なくとも１色のカラーフィルタは、450nmから660nmの範囲の全ての波長の光に対して50％以上の透過率を有するものである。また、前記カラーフィルタを、赤色系、緑色系、青色系の３色とし、しかも前記赤色系あるいは青色系カラーフィルタのいずれかはオレンジ色あるいはシアン色である。まず構成を説明する。1001は上側偏光板、1002は素子基板、1003は液晶、1004は対向基板、1005は下側偏光板、1006は散乱反射板であり、対向基板1004上には対向電極（走査線）1011とカラーフィルタ1010を設け、素子基板1002上には信号線1007、MIM素子1008、画素電極1009を設けた。カラーフィルタ1010は顔料分散タイプであって、赤（図中「Ｒ」で示した）、緑（図中「Ｇ」で示した）、青（図中「Ｂ」で示した）の３色から成っている。
第11図はカラーフィルタ1010の分光特性を示す図である。第11図の横軸光の波長、縦軸は透過率であり、1101が赤フィルタのスペクトル、1102が緑フィルタのスペクトル、1103が青フィルタのスペクトルである。1101、1102、1103はいずれも色の薄いカラーフィルタであるが、このようなカラーフィルタで表示する画像は淡い。特に赤と青は視感度が低いこともあって、色の判別がしがたい。そこで多少色味が変わっても、より広い波長範囲で光を透過する明るいカラーフィルタを使用した。
赤フィルタの代わりに、色純度の低い赤フィルタを使用したところ、若干オレンジ色っぽいが大変明るい赤が表示できた。このフィルタのスペクトルを1111に示す。このフィルタは、少なくとも波長570nmから660nmの範囲の光に対して70％以上、望ましくは75％以上の透過率を有することを特徴としている。また青フィルタの代わりに、色純度の低い青フィルタを使用したところ、若干シアン色っぽいが大変明るい青が表示できた。このフィルタのスペクトルを1113に示す。このフィルタは、少なくとも波長450nmから520nmの範囲の光に対して70％以上、望ましくは75％以上の透過率を有することを特徴としている。しかしながら、このようなカラーフィルタを用いると、白表示が青っぽく、あるいは赤っぽくなる傾向がある。そこで上記カラーフィルタを用いる場合には、より色純度が高い緑フィルタと組み合わせて色バランスを調整することが望ましい。色純度が高い緑フィルタの一例を1112に示す。このフィルタは、波長510nmから590nmの範囲の光に対してのみ70％以上の透過率を有することを特徴としている。
（実施例９）
第12図は、本発明の実施例９における反射型カラー液晶装置の、カラーフィルタの分光特性を示す図である。実施例９の構成は、第８図に示した実施例７の場合と同様であり、やはり赤、緑、青の３色から成るカラーフィルタを備えている。第12図の横軸は光の波長、縦軸は透過率であり、1201が赤フィルタのスペクトル、1202が緑フィルタのスペクトル、1203が青フィルタのスペクトルを示している。赤色系のカラーフィルタの450nmから660nnの範囲の波長の光に対する最小透過率は、青色系、緑色系のカラーフィルタの450nmかち660nmの範囲の波長の光に対する最小透過率に比べて小さい。ここで緑フィルタだけは、450nmから660nmの波長範囲で、50％以上の透過率を有している。また赤フィルタの450nmから660nmの範囲の波長の光に対する最小透過率は、青フィルタ、緑フィルタに比べてはっきりと小さい。このような赤フィルタを用いることにより、最も人間の目にアピールする赤色を鮮やかに表示することが出来る。また赤を濃くしたことを補償する目的で、青フィルタのスペクトル1203をシアン色に近くした。このため、明るく色付きが小さい白が表示できた。
以上のようにして作成した反射型カラー液晶装置は、白色表示時の反射率が26％、コントラスト比が1:13、フルカラー表示が可能で、赤表示色はｘ＝0.41、ｙ＝0.30、緑表示はｘ＝0.31、ｙ＝0.36、青表示色はｘ＝0.26、ｙ＝0.28であった。これは従来の反射型モノクロ液晶装置の約７割の明るさ、同等のコントラスト比である。赤色を特に強調しているために、色再現性が十分ではない。従ってビデオ映像の表示よりも、携帯情報機器等の表示に適している。
（実施例10）
第10図は本発明の実施例10における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。構成を説明する。1001は上側偏光板、1002は素子基板、1003は液晶、1004は対向基板、1005は下側偏光板、1006は散乱反射板であり、対向基板1004上には対向電極（走査線）1011とカラーフィルタ1010を設け、素子基板1002上には信号線1007、MIM素子1008、画素電極1009を設けた。カラーフィルタ1010は顔料分散タイプであって、赤（図中「Ｒ」で示した）、緑（図中「Ｇ」で示した）、青（図中「Ｂ」で示した）の３色から成っている。
第13図はカラーフィルタ1010の分光特性を示す図である。第13図の横軸は光の波長、縦軸は透過率であり、1301と1311が赤フィルタのスペクトル、1302と1312が緑フィルタのスペクトル、1303と1313が青フィルタのスペクトルを示している。また1301と1311、1302とI312、1303と1313とでは、それぞれのカラーフィルタ材料は同じであるが、その厚みが異なり、いずれも前者が0.8μｍ、後者が0.2μｍである。450nmから660nmの波長範囲の光に対する赤フィルタの平均透過率は、厚み0.8μｍのとき28％、厚み0.2μｍのとき74％であった。また緑フィルタの平均透過率は、厚み0.8μｍのとき33％、厚み0.2μｍのとき75％であった。また青フィルタの平均透過率は、厚み0.8μｍのとき30％、厚み0.2μｍのとき74％であった。
第14図は、カラーフィルタの厚みを様々に変化させたときの平均透過率をプロットした図である。図中1401は青フィルタ、1402は緑フィルタ、1403は赤フィルタの場合である。いずれもカラーフィルタが薄くなるほど、平均透過率が高くなる傾向にある。透過型で用いられる通常の顔料分散型カラーフィルタの厚みは0.8μｍ程度であるが、そのようなカラーフィルタを用いた場合、屋外の直射日光の下か、スポットライトのような特殊な照明を行わない限り判別できないほど暗い表示しかできなかった。厚みが0.23μｍ以下、即ちいずれのカラーフィルタの平均透過率も70％以上の場合には、照度1000ルクス程度の比較的明るい室内、例えば蛍光灯スタンドで照明された事務机といった環境の下で、快適に使用できる明るさが得られた。厚みが0.18μｍ以下、即ちいずれのカラーフィルタの平均透過率も75％以上の場合には、照度200ルクス程度の通常の室内照明光の下でも十分使用できる明るさが得られた。また厚みが0.8μｍ以上、即ちいずれのカラーフィルタの平均透過率も90％以下の場合には、はっきりと色が認識できる程度に表示できた。このように顔料分散タイプのカラーフィルタは、その厚みが0.23μｍ以下、好ましくは0.18μｍ以下であって、さらに好ましくは0.08μｍ以上に設けることが望ましい。
（実施例11）
第15図は、本発明の実施例11における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。この実施例では、カラーフィルタが各ドット内の光変調可能な領域の一部にのみ設けられている。まず構成を説明する。1501は上側偏光板、1502は素子基板、1503は液晶、1504は対向基板、1505は下側偏光板、1506は散乱反射板であり、対向基板1504上には対向電極（走査線）1511とカラーフィルタ1510を設け、素子基板1502上には信号線1507、MIM素子1508、画素電極1509を設けた。なお１ドット中で光変調可能な領域は、素子基板上の凹型形状のITOと、対向基板上の短冊形状のITOが重なる領域であって、対向基板のITO上に破線でその輪郭を示した。（一部カラーフィルタと重なって見えないが、同様の輪郭を示した第20図を参照して欲しい。）
対向電極1511と画素電極1509は透明なITOで形成し、信号線1507は金属Taで形成した。MIM素子は絶縁膜Ta₂O₅を金属Taと金属Crで挟んだ構造である。液晶1503は90度ねじれたネマチック液晶であり、液晶セルのΔｎ×ｄが1.34μｍになるよう、液晶のΔｎとセルギャップｄを選択した。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平行になるように配置した。これは最も明るく着色の少ないTNモードの構成である。またカラーフィルタ1510は互いに補色の関係にある赤（図中「Ｒ」で示した）とシアン（図中「Ｃ」で示した）の２色から成っているが、光変調可能な領域の一部にのみ設けた。
第16図はカラーフィルタ1510の分光特性を示す図である。第16図の横軸は光の波長、縦軸は透過率であり、1601が赤フィルタのスペクトル、1602がシアンフィルタのスペクトルを示している。450nmから660nmの波長範囲で透過率を単純平均した平均透過率は、赤フィルタが30％、シアンフィルタが58％であった。但しこれは、カラーフィルタが全面に設けられている場合であって、一部にのみ設けられている場合には、光変調可能な領域内での平均値を平均透過率と呼ぶことにする。
第17図は、光変調可能な領域内でカラーフィルタを設ける面積の割合を様々に変えて、そのときの平均透過率を求めた結果である。1701が赤フィルタを設けたドットにおける平均透過率、1702がシアンフィルタを設けたドットにおける平均透過率である。
カラーフィルタ面積率が100％、即ち全面にカラーフィルタを設けた場合には、屋外の直射日光の下か、スポットライトのような特殊な照明を行わない限り表示が判別できないほど暗かった。カラーフィルタ面積率が45％以下、即ちいずれのカラーフィルタの平均透過率も70％以上の場合には、照度1000ルクス程度の比較的明るい室内、例えば蛍光灯スタンドで照明された事務机といった環境の下で、快適に使用できる明るさが得られた。カラーフィルタ面積率が35％以下、即ちいずれのカラーフィルタの平均透過率も75％以上の場合には、照度200ルクス程度の通常の室内照明光の下でも十分使用できる明るさが得られた。またカラーフィルタ面積率が15％以上、即ちいずれかのカラーフィルタの平均透過率が90％以上の場合には、赤とシアンが判別できる程度に表示できた。カラーフィルタ面積率が25％以上、即ちいずれのカラーフィルタの平均透過率も90％以下の場合には、はっきりと色が認識できる程度に表示できた。またいずれのカラーフィルタを用いた場合にも、1:15以上の高いコントラスト比が得られた。
実施例11で用いたカラーフィルタは、シアン色を用いている点を除けば、通常の透過型で用いられるカラーフィルタと同程度の分光特性、同程度の明るさである。このようなカラーフィルタは、光変調可能な領域の45％以下、好ましくは35％以下であって、しかも15％以上、好ましくは25％以上の面積に設けることが望ましい。
なお実施例１においては、アクティブ素子としてMIM素子を使用したが、これは開口率を高める上で若干有利であるからで、TFT素子を用いても同じ開口率が取れるならば本発明の効果に変わりはない。
（実施例12）
実施例12も、カラーフィルタが各ドット内の光変調可能な領域の一部にのみ設けられている反射型カラー液晶装置である。この実施例における反射型カラー液晶装置の構造は第15図に示した実施例11の反射型カラー液晶装置と同様であるが、実施例12は、カラーフィルタの特性が異なる。
第18図は実施例12で用いたカラーフィルタの分光特性を示す図である。第18図の横軸は光の波長、縦軸は透過率であり、1801が赤フィルタのスペクトル、1082がシアンフィルタのスペクトルを示している。赤フィルタの平均透過率は41％、シアンフィルタの平均透過率は62％であった。顔料の分散性等の問題無しに従来通りの工程で製造できるカラーフィルタとしては、この程度の明るさが最大である。
第19図は、光変調可能な領域内でカラーフィルタを設ける面積の割合を様々に変えて、そのときの平均透過率を求めた結果である。1901が赤フィルタを設けたドットにおける平均透過率、1902がシアンフィルタを設けたドットにおける平均透過率である。
カラーフィルタ面積率が100％、即ち全面にカラーフィルタを設けた場合には、屋外の直射日光の下か、スポットライトのような特殊な照明を行わないと、表示が暗く、見づらかった。カラーフィルタ面積率が50％以下、即ちいずれのカラーフィルタの平均透過率も70％以上の場合には、照度1000ルクス程度の比較的明るい室内、例えば蛍光灯スタンドで照明された事務机といった環境の下で、快適に使用できる明るさが得られた。カラーフィルタ面積率が40％以下、即ちいずれのカラーフィルタの平均透過率も75％以上の場合には、照度200ルクス程度の通常の室内照明光の下でも十分使用できる明るさが得られた。またカラーフィルタ面積率が15％以上、即ちいずれかのカラーフィルタの平均透過率が90％以下の場合には、赤とシアンが判別できるに表示できた。カラーフィルタ面積率が25％以上、即ちいずれのカラーフィルタの平均透過率も90％以下の場合には、はっきりと色が認識できる程度に表示できた。またいずれのカラーフィルタを用いた場合にも、1:15以上の高いコントラスト比が得られた。
実施例12で用いたカラーフィルタは、通常の透過型で用いられるカラーフィルタと比べるとずっと明るい。このようなカラーフィルタは、光変調可能な領域の50％以下、好ましくは40％以下であって、しかも15％以上、好ましくは25％以上の面積に設けることが望ましい。
（実施例13）
第20図は、本発明の実施例13における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。この実施例でも、カラーフィルタが各ドット内の光変調可能な領域の一部にのみ設けられている。構成を説明する。2001は上側偏光板、2002は素子基板、2003は液晶、2004は対向基板、2005は下側偏光板、2006は散乱反射板であり、対向基板2004上には対向電極（走査線）2011とカラーフィルタ2010を設け、素子基板2002上には信号線2007、MIM素子2008、画素電極2009を設けた。また１ドット中で光変調可能な領域は、素子基板上の凹状のITOと、対向基板上の短冊状のITOが重なる領域であって、対向基板のITO上に破線でその輪郭を示した。
カラーフィルタ2010は互いに補色の関係にある赤（図中「Ｒ」で示した）とシアン（図中「Ｃ」で示した）の２色から成っており、光変調可能な領域のほぼ中央に設けた。各々のカラーフィルタの周囲には、他のカラーフィルタが無いように配置することが望ましい。このように配置すると、色の混じりが少ない表示が可能である。何故ならば、通常はカラーフィルタ層と反射板との間に少なくとも対向基板の厚み分だけの距離が存在するために、赤フィルタを通って入射した光がシアンフィルタを通って出射したり、あるいはその逆によって色混じりが生じるが、上記配置を取るとその確率が減るためである。
（実施例14）
第21図は、本発明の実施例14における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。この実施例でも、カラーフィルタが各ドット内の光変調可能な領域の一部にのみ設けられている。構成を説明する。2101は上側偏光板、2102は素子基板、2103は液晶、2104は対向基板、2105は下側偏光板、2106は散乱反射板であり、対向基板2104上には対向電極（走査線）2112とカラーフィルタ2111を設け、素子基板2102上には信号線2107、MIM素子2108、画素電極2109を設けた。
カラーフィルタ2111は互いに補色の関係にある赤（図中「Ｒ」で示した）とシアン（図中「Ｃ」で示した）の２色から成っており、各々光変調可能な領域の中で５つの領域に分かれて市松状に配置した。ドットの一部にのみカラーフィルタを設けると、カラーフィルタの無い部分が白く目立ちやすいが、このように細かい領域に分割して配置すると色の混じりが良いという利点がある。分割数はもちろん２つでも構わないが、３つ以上に分けた方が効果が多きい。
また走査線を覆う位置にブラックマスク2110（図中「BK」で示した）を設けた。このブラックマスクは、第21図において対向基板2104が上側に、素子基板2102が下側に配置されているときに、特に反射防止の効果がある。またわざわざ黒色顔料を用いずとも、赤、シアン、あるいはその重ね合わせによって代用しても良い。
（実施例15）
実施例15の反射型カラー液晶装置も、カラーフィルタが各ドット内の光変調可能な領域の一部にのみ設けられている。この実施例における反射型カラー液晶装置の構造は、第15図に示した実施例12の反射型カラー液晶装置、第20図に示した実施例13記載の反射型カラー液晶装置、第21図に示した実施例14記載の反射型カラー液晶装置と同様である。
その特徴は、カラーフィルタが電極と液晶の間の位置に設けられている点にある。一般にカラーフィルタは、液晶に効率的に電圧を印加するために、電極と基板の間の位置に設けられることが多い。しかしながら本実施例のように配置することによって、二つの新しい効果が得られた。一つは視角の拡大であり、もう一つは中間調における色純度の向上である。
第22図は、本発明の実施例15における反射型カラー液晶装置の電圧反射率特性を示す図である。横軸は液晶に実効的に印加される電圧であり、縦軸は電圧を印加しない時を100％に規格化した反射率である。2201は光変調可能な領域の中で、カラーフィルタを設けない領域の特性であり、2202はカラーフィルタを設けた領域の特性である。容量分割による電圧降下のために、2202は2201よりも電圧反射率特性の急峻性が悪い。言い換えれば、カラーフィルタを設けた領域は設けない領域に比べ、液晶に電圧が印加され難い。このように一画素内に電圧の掛かり具合の異なる二つの領域が存在するために、特開平２−12号公報や特開平４−348323号公報で開示されている効果（一般に「ハーフトーン方式」と呼ばれる）により、視角特性が改善される。また中間調表示状態で、カラーフィルタを設けた領域の方が常に反射率が高くなるために、色が濃く表示されるという効果もある。
（実施例16）
第23図は、本発明の実施例16における反射型カラー液晶装置の、カラーフィルタ基板の構造を示す図である。この実施例は、カラーフィルタが各ドット内の光変調可能な領域の一部にのみ設けられているものにおいて、光変調可能な領域でカラーフィルタが設けられていない領域と、光変調不可能な領域に、可視光域で透明な層を前記カラーフィルタとほぼ同じ厚みで形成した。（ａ）が正面図であり、（ｂ）が断面図である。まず、構成を説明する。（ａ）の破線で囲んだ長方形領域2304が１ドットを示す。2309はガラス基板、2301は赤フィルタ、2303は緑フィルタ、2302は青フィルタ、2305はドット間ギャップ、ハッチング領域2308はアクリル、2307は保護膜、2306はITO透明電極である。
ここで用いたカラーフィルタの分光特性を第25図に示す。第25図の横軸は光の波長、縦軸は透過率であり、2501が青フィルタのスペクトル、2502が緑フィルタのスペクトル、2503が赤フィルタのスペクトルを示している。但しこれはカラーフィルタ形成面積が100％のときの特性である。このような分光特性を示すカラーフィルタを、第23図の１ドット2304内に面積率50％で形成した。これによって、１ドット内の平均で、第26図に示したような分光特性が得られた。第26図の横軸は光の波長、縦軸は透過率であり、2601が青フィルタのスペクトル、2602が緑フィルタのスペクトル、2603が赤フィルタのスペクトルを示している。
さらに、第23図のカラーフィルタ未形成部分にはアクリル2308をカラーフィルタと同じ厚さで形成した。この時のカラーフィルタ2301、2302、2303とアクリル2308の厚さは、いずれも約0.2μｍである。また通常の透過型カラー液晶装置で用いるドット間等に構成する遮光膜（ブラックストライプ）を形成せずに、ドット間ギャップ2305にもアクリル透明層2308を形成した。さらに、このカラーフィルタ上に順次、保護膜2307、ITO電極2306、液晶を配向させるための配向膜（図示せず）を形成して、MIM（金属−絶縁膜−金属）アクティブマトリクス基板と重ね合わせ、液晶装置を構成した。このときの液晶モードはTNモードを採用した。
第24図は、実施例16における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。2402が素子基板、2403が対向基板、2406がMIM素子、2407が１ドットの表示電極、2408が走査線、2401が上偏光板、2409が部分的に形成した赤カラーフィルタ、2410が部分的に形成した緑カラーフィルタ、2411が部分的に形成した青カラーフィルタ、2412がアクリル、2413が信号電極、2404が下偏光板、2405がアルミニウム反射板である。
カラーフィルタを１ドット内に面積率50％で形成しただけの基板を用いた反射型カラー液晶装置ではカラーフィルタ形成部分と未形成部分の段差で液晶の配向が乱れ、コントラストが1:8であったのに対して、アクリルをカラーフィルタ未形成部にカラーフィルタと同じ厚みで形成した基板を用いた反射型カラー液晶装置は液晶配向の乱れもなく高画質な表示が可能となった。このときのコントラストは1:20であった。カラーフィルタ未形成部分にアクリル透明層を形成しない場合のカラーフィルタ構成を第27図に示す。（ａ）が正面図で、（ｂ）が断面図である。2707がガラス基板であり、2701が部分的に形成した赤フィルタ、2703が部分的に形成した緑フィルタ、2702が部分的に形成した青フィルタ、2706が保護膜、2704が１ドット、2705が画素間ギャップである。（ｂ）の断面図からも明らかなようにカラーフィルタ表面に凹凸が存在し、このような表面状態では液晶配向が乱れる。
本実施例では、本発明のカラーフィルタ基板とMIM基板を組み合わせたが、TFT基板やTFD（薄膜ダイオード）基板を用いてもよい。本実施例ではアクティブマトリクス反射型カラー液晶装置について述べたが、本発明は単純マトリクス反射型カラー液晶装置にも適用できる。STNモードのように基板表面の凹凸が液晶配向に大きく影響を与える場合には、本発明はさらに効果がある。また本実施例では、カラーフィルタ配列に「モザイク配列」を採用したが、'93最新液晶プロセス技術（プレスジャーナル編）pp.321にあるような「トライアングル配列」「ストライプ配列」を用いてもよい。
（実施例17）
実施例17も、カラーフィルタが各ドット内の光変調可能な領域の一分にのみ設けられているものにおいて、光変調可能な領域でカラーフィルタが設けられていない領域と、光変調不可能な領域に、可視光域で透明な層を前記カラーフィルタとほぼ同じ厚みで形成した。
第28図は、本発明の実施例17における反射型カラー液晶装置の、カラーフィルタ基板の構造を示す図である。（ａ）が正面図であり、（ｂ）が断面図である。まず、構成を説明する。（ａ）の破線で囲んだ長方形領域2804が１ドットを示す。2808はガラス基板、2807はITO電極、2801は赤カラーフィルタ、2803は緑カラーフィルタ、2802は青カラーフィルタ、ハッチング領域2806はアクリルである。
ここで用いたカラーフィルタの分光特性を第29図に示す。第29図の横軸は光の波長、縦軸は透過率であり、2901が青フィルタのスペクトル、2902が緑フィルタのスペクトル、2903が赤フィルタのスペクトルを示している。但しこれはカラーフィルタ形成面積が100％のときの特性である。このような分光特性を示すカラーフィルタを、第28図の１ドット内に面積率30％で形成した。これによって、１ドット内の平均で、第26図に示したような分光特性が得られた。
さらに、第28図のカラーフィルタ未形成部分にはアクリル2807をカラーフィルタと同じ厚さで形成した。この時のカラーフィルタとアクリルの厚さは、約0.8μｍであり、通常透過型カラー液晶装置で用いるドット間等に構成する遮光膜（ブラックストライプ）は形成せずに、ドット間にもアクリル2807透明層を形成した。さらに、液晶を配向させるための配向膜を形成して、TFT基板と重ね合わせ、液晶装置を構成した。このときの液晶モードはTNモードを採用し、ガラス基板外側に偏光板をそれぞれ貼付し、さらに観察面と反対側に銀反射板を配置した。
カラーフィルタを１ドット内に面積率30％で形成しただけの基板を用いた反射型カラー液晶装置ではカラーフィルタ形成部分と未形成部分の段差で液晶の配向が乱れ、コントラストが1:5であったのに対して、アクリルをカラーフィルタ未形成部にカラーフィルタと同じ厚みで形成した基板を用いた反射型カラー液晶装置は液晶配向の乱れもなく高画質な表示が可能となった。このときのコントラストは1:18であった。
本実施例では、本発明のカラーフィルタ基板とTFT基板を組み合わせたが、MIM基板やTFD基板を用いてもよい。また、本実施例ではアクティブマトリクス反射型カラー液晶装置について述べたが、単純マトリクス反射型カラー液晶装置にも適用できる。STNモードのように基板表面の凹凸が液晶配向に大きく影響を与える場合には、本発明はさらに効果がある。
実施例16及び実施例17では、カラーフィルタに赤緑青の３原色を用いたが、第30図に示すシアン3001と赤3002、第31図に示すマゼンタ3101と緑3102、あるいはイエローと青のような補色関係にある２色のカラーフィルタを用いることもできる。
（実施例18）
実施例16及び実施例17ではカラーフィルタを１ドットのほぼ中央部に部分的に形成したが、第32図（ａ）（ｂ）に示すような配置で形成しても構わない。（ａ）は１ドット3201の上半分もしくは下半分がカラーフィルタを形成した領域3202であり、残り半分がカラーフィルタを形成しない領域3203である。（ｂ）は１ドット3201の右半分もしくは左半分がカラーフィルタを形成した領域3202を形成した領域であり、残り半分がカラーフィルタを形成しない領域3203である。また、第32図（ｃ）（ｄ）に示すように１ドット3201内を２つ以上に分割し、一部をカラーフィルタを形成する領域3202、残りをカラーフィルタを形成しない領域3203としてもよい。このような様々なパターンのカラーフィルタを用いても、やはり高画質な反射型カラー液晶装置が実現できた。
（実施例19）
実施例16において、カラーフィルタと透明な層の段差を変化させたときの特性の変化を表１に示す。段差が小さくなるに従い、画質・コントラストともにアップしている。段差が0.5μｍ以下になれば、1:10以上のコントラストが得られ、さらに0.1μｍ以下になれば、1:15以上のコントラストが得られる。

（実施例20）
実施例16及び実施例17では、カラーフィルタ形成部と未形成部の段差を埋める透明な層にアクリルを用いたが、ポリイミドを用いても高画質な反射型カラー液晶装置が実現できた。また、同様に透明な層にポリビニールアルコールを用いても高画質な反射型カラー液晶装置を実現できた。この結果を表２にまとめた。透明な層がない場合に比べ、画質、コントラストともに向上している。

なお、実施例16や実施例17では、反射板に一般的なアルミニウム反射板や銀反射板を用いたが、A.G.Chen氏らが発表したホログラフィ反射板（SID'95 DIGEST、PP.176−179）を用いることもできる。
（実施例21）
第33図は、本発明の実施例21における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。この実施例では、カラーフィルタが総ドット数の４分の３以下の数のドットにのみ設けられている。構成を説明する。3301は上側偏光板、3302は素子基板、3303は液晶、3304は対向基板、3305は下側偏光板、3306は散乱反射板であり、対向基板3304上には対向電極（走査線）3311とカラーフィルタ3310を設け、素子基板3302上には信号線3307、MIM素子3308、画素電極3309を設けた。
カラーフィルタ3310は互いに補色の関係にある赤（図中「Ｒ」で示した）とシアン（図中「Ｃ」で示した）の２色から成っているが、一部のドットにはカラーフィルタを設けなかった。ここで用いたカラーフィルタは、実施例１と同様であり、その分光特性を第16図に示した。
第34図はカラーフィルタの配置を、第33図の上方から見た形で示した図である。図中の「Ｒ」は赤フィルタを設けたドット、「Ｃ」はシアンフィルタを設けたドットを示し、「Ｗ」はカラーフィルタが無いドットを示している。全体の1/3のドットには赤フィルタを、1/3のドットにはシアンフィルタを設け、残りの1/3のドットにはカラーフィルタを設けなかった。また第34図の（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）はそれぞれ白、赤、シアン、黒を表示したときの、オンドット、オフドットの分布を示している。ハッチングを施したドットがオンドット即ち暗状態であり、ハッチングを施さないドットがオフドット即ち明状態である。このように表示を行うと、全体の2/3のドットで色表示を行うために、通常よりも明るい表示が可能になる。また色表示で中間調を表示する場合も、主としてカラーフィルタが無いドットで明るさを調整すれば、常に鮮やかな色が表示できるというメリットがある。例えば暗めの赤を表示する場合には、赤フィルタを設けたドットを全オフ、シアンフィルタを設けたドットをオンとして、カラーフィルタを設けないドットを半オンとすればよい。
別のカラーフィルタ配置を第35図に示す。全体の1/4のドットには赤フィルタを、1/4のドットにはシアンフィルタを設け、残りの1/2のドットにはカラーフィルタを設けなかった。また第35図の（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）はそれぞれ白、赤、シアン、黒を表示したときの、オンドット、オフドットの分布を示している。このように表示を行うと、全体の3/4のドットで色表示を行うために、第35図のカラーフィルタ配置よりもさらに明るい表示が可能である。
もう一つの例として、赤緑青３色のカラーフィルタを用いた場合の配置を第36図に示す。図中の「Ｒ」は赤フィルタを設けたドット、「Ｇ」は緑フィルタを設けたドット、「Ｂ」は青フィルタを設けたドットを示し、「Ｗ」はカラーフィルタが無いドットを示している。全体の1/6のドットには赤フィルタを、1/6のドットには緑フィルタを、1/6のドットには青フィルタを設け、残りの1/2のドットにはカラーフィルタを設けなかった。また第36図の（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）はそれぞれ白、赤、緑、青を表示したときの、オンドット、オフドットの分布を示している。このように表示を行うと、全体の4/6のドットで色表示を行うために、明るい表示が可能である。
また全体の1/4のドットには赤フィルタを、1/4のドットには緑フィルタを、1/4のドットには青フィルタを設け、残りの1/4のドットにはカラーフィルタを設けない構成も可能である。このように表示を行うと、全体の1/2のドットで色表示を行うために、明るい表示が可能である。
（実施例22）
第37図は、本発明の実施例22における反射型カラー液晶装置の構造の概略を示す図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が断面図である。この実施例では、カラーフィルタが有効表示領域全体に設けられている。構成を説明する。3701は枠ケース、3702は上側偏光板、3703は上側基板、3704のハッチング領域はカラーフィルタ、3705は下側基板、3706は反射板付き偏光板である。図面が煩雑になるため、透明電極、非線形素子、信号線、配向膜等は省略した。また3711は駆動表示領域、3712は有効表示領域、3713はカラーフィルタを設けた領域である。（ｂ）は横の断面図であるが、縦の断面図も（ｂ）と同様である。なお「駆動表示領域」と「有効表示領域」という用語は、日本電子機械工業会規格（EIAJ）のED−2511Aにおいて、それぞれ「液晶表示デバイスで表示機能を保有する領域」「駆動表示領域とそれに続く画面として有効な領域」と定義されている。つまり駆動表示領域とは液晶に電圧をかけることができる領域であり、有効表示領域とは枠ケースに隠されない液晶パネル領域全てである。
実施例22の特徴は、カラーフィルタを設けた領域3713が有効表示領域3712と同じか、または広いことにある。このように構成することにより、実施例22の反射型カラー液晶装置は、表示が明るく見えるという利点がある。通常、透過型カラー表示では、駆動表示領域にのみカラーフィルタが設けられ、その外側の領域にはメタルが樹脂によるブラックマスクが設けられる。ところが反射型カラー表示では、メタルのブラックマスクはぎらつくため利用できない。また樹脂のブラックマスクは、もともとのカラーフィルタにブラックマスクを設けていないため、コストアップになる。かといって駆動表示領域の外側に何も設けないと、外側が明るくなり、相対的に駆動表示領域が暗く見える。そこで駆動表示領域の外側にも内側と同様のカラーフィルタを、好ましくは同じパターンで設けることが、表示を明るく見せる上で有効である。
（実施例23）
透過型カラー液晶装置では、一般にドット外にブラックマスクを設けるが、反射型カラー液晶装置にブラックマスクを設けると、高コントラストが得られる反面、表示が極端に暗くなる。特にTNモードやSTNモードのように視差が避けられない液晶モードでは、光が入射するときと出射するときの２回ブラックマスクで吸収されるため、明るさが開口率のほぼ２乗に比例するという性質がある。従って反射型カラー液晶装置にブラックマスクを設けることは出来ないが、逆にドット外に全く光吸収体を設けないと、コントラストが著しく低下し、好ましくない。そこで本発明の実施例23では、ドット外にブラックマスクを設けず、代わりにドット内の領域と同程度かそれよりも小さい吸収を有するカラーフィルタを設けたことを特徴とする。
第38図は、本発明の実施例23における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタ配置を示す図である。上述したように、この実施例では、各ドットの外側の領域にブラックマスクを設けず、代わりにドット内の領域と同程度かそれよりも小さい吸収を有するカラーフィルタを設けた。基本的な構成ならびにカラーフィルタの分光特性は実施例５の第６図ならびに第３図と同様であるが、ドット外の領域におけるカラーフィルタの配置に工夫を凝らした。第38図において、3801に示した「横凸」状の領域は、対向電極と画素電極が重なっていて、液晶に電界が印加される領域であり、上述のドットに相当する。また右上から左下に斜めにハッチングを施した領域3802はシアンフィルタであり、クロスにハッチングを施した領域3803は赤フィルタである。
第38図の（ａ）では、赤フィルタとシアンフィルタがドット外でぴったり接するように配置した。また（ｂ）では、ドット外にもフィルタを設けたが互いに離して配置した。また（ｃ）では、ドット外に赤フィルタを配置した。いずれもドット外の領域にドット内と同程度あるいはそれよりも小さいがゼロではない吸収を有しているため、明るくコントラストが高い表示が得られる。各々の特性は、（ａ）が白表示時の反射率30％でコントラスト比1:15、（ｂ）が反射率33％でコントラスト比1:13、（ｃ）が29％で1:16であった。
（実施例24）
第39図は、本発明の実施例24における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタ配置を示す図である。この実施例も、各ドットの外側の領域にブラックマスクを設けず、代わりにドット内の領域と同程度かそれよりも小さい吸収を有するカラーフィルタを設けたものである。基本的な構成ならびにカラーフィルタの分光特性は実施例９の第８図と第12図と同様であるが、ドット外の領域におけるカラーフィルタの配置に工夫を凝らした。第39図において、3901に示した「横凸」状の領域は、対向電極と画素電極が重なっていて、液晶に電界が印加される領域であり、実施例23のドットに相当する。また左上から右下に斜めにハッチングを施した領域3902は青フィルタであり、右上から左下に斜めにハッチングを施した領域3903は緑フィルタであり、クロスにハッチングを施した3904は赤フィルタである。
第39図の（ａ）では、３色のフィルタをドット外にも設けたが互いに離して配置した。離す距離は、カラーフィルタ作成時の最大のアライメントずれを見越して設定した。即ち、第39図の（ｂ）は想定される最大のアライメントずれを起こした場合のカラーフィルタ配置であるが、その場合でも異なる色のカラーフィルタが互いに重なることがないようにした。カラーフィルタが重なることは、ブラックマスクが存在することと殆ど同義であるから、可能な限りこれを避けなければならない。以上のようにカラーフィルタを配置することによって、明るく高コントラストな反射型カラー表示が出来た。
（実施例25）
第40図は、本発明の実施例25における反射型カラー液晶装置の要部を示す図である。この実施例も、各ドットの外側の領域にブラックマスクを設けず、代わりにドット内の領域と同程度かそれよりも小さい吸収を有するカラーフィルタを設けた。まず構成を説明する。4001は上側偏光板、4002は対向基板、4003は液晶、4004は素子基板、4005は下側偏光板、4006は散乱反射板であり、対向基板4002上にはカラーフィルタ4007と、対向電極（走査線）4008を設け、素子基板4004上には信号線4009、画素電極4010、MIM素子4011を設けた。このカラーフィルタは、PC等のデータディスプレイで一般的なストライプ配置である。なおカラーフィルタの分光特性は実施例９の第12図と同様である。
第41図は、本発明の実施例25における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタ配置を示す図である。第41図において、4101に示した「横凸」状の領域は、対向電極と画素電極が重なっていて、液晶に電界が印加される領域であり、実施例23のドットに相当する。また左上から右下に斜めにハッチングを施した領域4102は青フィルタであり、右上から左下に斜めにハッチングを施した領域4103は緑フィルタであり、クロスにハッチングを施した領域4104は赤フィルタである。
第41図の（ａ）では、３色のフィルタをドット外にも設けたが、上下には連続して配置し、左右には互いに離して配置した。離す距離は、カラーフィルタ作成時の最大のアライメントずれを見越して設定した。即ち、第41図の（ｂ）は想定される最大のアライメントずれを起こした場合のカラーフィルタ配置であるが、その場合でも異なる色のカラーフィルタが互いに重なることがないようにした。以上のようにカラーフィルタを配置することによって、明るく高コントラストな反射型カラー表示が出来た。
（実施例26）
第42図は、本発明の実施例26における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す断面図である。この実施例は、一対の基板の内、反射板側に位置する基板の外面に、カラーフィルタを設けた。構成を説明する。4201は上側偏光板、4202は素子基板、4203は液晶、4204は対向基板、4205は下側偏光板、4206は散乱反射板であり、素子基板4202上には信号線4207と画素電極4208を設け、対向基板4204上には対向電極（走査線）4209を設けた。この断面図では現れないが、信号線と画素電極はMIM素子を介してつながっている。また対向基板4204の反射板側表面に赤フィルタ4210、緑フィルタ4211、青フィルタ4212を設けた。
カラーフィルタの分光特性は、もしドットの全面に設けるならば第12図に示したような、またドットの一部に設けるならばその割合に応じて第16図や第18図に示したような特性を持たせる。
このようにカラーフィルタを基板の外側に設けることにより、安価なカラーフィルタを利用することができる。このカラーフィルタは別にフィルム等の上に設けておいて、後で張り合わせても良い。また特にドットの一部にだけカラーフィルタを設けることにより、組立マージンが拡大し、視角が広がるという利点がある。
（実施例27）
実施例27では、一対の基板の内、反射板側に位置する基板の内面に、非線形素子を各ドットに対応して設けている。この実施例における反射型カラー液晶装置の構造は、実施例１の第１図、実施例６の第６図、実施例７の第８図と同様である。その特徴は反射板側に位置する基板104、604、804上に、MIM素子111、611、811を設けたことにある。このように配置することによって、その逆の構成、即ち基板102、602、802上にMIM素子を設けた場合に比べて、不要な表面反射が減り、高いコントラストが得られた。その理由は三つある。一つは信号線109、609、809とMIM素子による反射がカラーフィルタ107、607、807によって一部吸収されることであり、二つ目は信号線自体が金属Ta上に金属Crを重ねた構造であり、TaよりもCrの方が反射率が小さいことである。三つ目は反射光が液晶層103、603、803を通ることによって複屈折干渉による吸収が生じることである。
（実施例28）
実施例28では、一対の基板の内、一方の基板の内面に、非線形素子を各ドットに対応して設け、これをドットの短辺と平行な方向に結線した。この実施例における反射型カラー液晶装置の全体の構造は、例えば実施例７の第８図等と同様である。その特徴はMIM素子の配線方法にある。
第43図は、実施例28における反射型カラー液晶装置のMIM素子の配線方法を示す図である。4301は信号線、4302はMIM素子、4303は画素電極である。画素電極は各々対向基板の赤、緑、青のカラーフィルタと対応しているため、対応関係を画素電極上に「Ｒ」「Ｇ」「Ｂ」で示した。
第43図の各ドットは全て縦長の形状をしており、横に並んだ３つのドットで１つの正方画素を形成している。これはパソコン用のデータディスプレイでよく見られる構成である。このとき、信号線はドットの短辺と平行、即ち横方向に配線されている。このように配線すると、配線数が少なくなり開口率が高くなるという効果があった。ここで開口率とは金属等の不透明な部分を除いた領域の占める割合である。
これを従来の構成と比較する。第44図は、従来のMIM素子を用いた（透過型）カラー液晶装置の配線方法を示す図である。4401は信号線、4402はMIM素子、4403は画素電極である。ドットピッチは第43図と同じであり、ドットは縦長の形状をしているが、信号線はドットの長辺と平行、即ち縦方向に配線されている。このように配線すると配線数が第43図の場合の３倍になり開口率が低い。従来このような配線を行っていた理由は、一つは横長パネルでは縦方向の配線の方が距離が短いからであり、もう一つはブラックマスクを設ければ縦に配線しても横に配線しても開口率が変わらないからであった。
このように開口率が高くなると、表示が明るくなる。開口率が明るさに効くこと、特に視差のある反射型構成でそれが顕著であることに関しては、既に実施例23から25で詳しく説明した。
（実施例29）
実施例29では、駆動面積率が60％以上85％以下である。第45図は、この実施例における反射型カラー液晶装置の特性を示す。実施例２と同様の構成をとり、駆動面積率を50％から100％に変えた時の、駆動面積率とコントラスト、及び駆動面積率と反射率の関係を示している。ここで駆動面積率は、画素内の金属配線やMIM素子等の不透明な部分を除いた領域の中で、液晶が駆動される領域がしめる割合として定義される。横軸に駆動面積率、縦軸にコントラストと反射率をとり、4501は本実施例のコントラスト、4502は比較例のコントラスト、4503は本実施例のシアン表示時の反射率、4504は比較例のシアン表示時の反射率である。
駆動面積が60％以上であれば1:5以上の良好なコントラストを得ることが出来る。また駆動面積率85％以下であればシアン表示で23％以上の良好な明るさを得ることが出来る。
（実施例30）
反射型カラー液晶装置においては、散乱反射板の特性が、明るさやコントラスト、視角特性を大きく左右する。散乱反射板には鏡面のように散乱性の弱いものから、紙のように散乱性の強いものまで各種存在し、周辺環境に応じて選択されるが、反射型カラー液晶装置向けには、明るさとコントラストを重視して散乱性の弱いものが望ましい。
第46図と第47図は、本発明の実施例30における反射型カラー液晶装置の反射板の特性を示す図である。反射板が、これにビーム光を入射したときに、その正反射方向を中心とした30度コーンの中に80％以上の光が反射するような散乱特性を有している。
第46図において、4604は散乱反射板、4601は散乱反射板表面に45゜の角度で入射する光、4602はその正反射光、4603は正反射を中心にした30度コーンである。また第47図の横軸は反射光の受光角、縦軸は相対反射強度である。実施例30の反射板は、入射光の約95％が、第46図の30゜コーンの中に反射する特性を有する。これが80％未満になると、通常の室内環境のもとで、1:10以上のコントラスト比が得られなくなる。
参考のために第48図には計算機シミュレーションの結果を示した。図の横軸は第46図に示した30度コーンの中に反射される光の割合であり、図の縦軸は明るさとコントラスト比である。光源には積分球のような完全散乱白色光を仮定し、基板法線方向に反射してくる光を計算した。明るさは標準白色板の明るさを100％とした。このシミュレーション結果からも明らかなように30度コーンの中に反射される光の割合が多いほど、即ち反射板の散乱度が弱いほど、明るく高コントラストな表示が得られる。但し入射光の95％よりも大きい光が30度コーンの中に反射されるような反射板では、視角特性が著しく狭く、実用に耐えないことが実験により確かめられている。
（実施例31）
第49図は、本発明の実施例31における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。反射板が半透過反射板であって、その背面にバックライトを備えている。まず構成を説明する。4901は上側偏光板、4902は対向基板、4903は液晶、4904は素子基板、4905は下側偏光板、4906は半透過反射板、4912はバックライトであり、対向基板4902上にはカラーフィルタ4907と、対向電極（走査線）4908を設け、素子基板4904上には信号線4909、画素電極4910、MIM素子4911を設けた。またカラーフィルタは、実施例２の第３図と同様の分光特性を有している。
半透過反射板の反射率は、通常の散乱反射板の７割程度であるから、バックライトを点灯せずに反射モードで使用する際には、白色表示時の反射率が24％程度に、なる。一方バックライトを点灯した透過モードでは、透過率が22％程度になり、表面輝度400cd/m²といったモノクロ用のバックライトでも十分な明るさが得られる。また第３図に示したようなカラーフィルタの特性では、本来透過で色を表示するには不十分であるが、半透過反射板を用いると、透過モードでも周囲光の反射で色純度が高まるという効果がある。
なお半透過反射板は、入射光の80％以上を反射することが明るい表示を得る上で望ましい。必然的に透過モードで使用する際には暗い表示となるが、透過モードの明るさを追求することは、えてして透過表示も反射表示も不満足な結果になりやすい。透過モードは真っ暗闇でかろうじて見えれば良いと割り切る方が、市場に受け入れられやすい良いディスプレイが得られる。
（実施例32）
実施例32では、液晶が略90度ねじれたネマチック液晶であり、２枚の偏光板をその透過軸が各々隣接する基板のラビング方向と直交するよう配置した。この実施例における反射型カラー液晶装置の基本的な構成、およびカラーフィルタの分光特性は、実施例５の第６図、第３図と同様である。その特徴は、TNモードのセル条件が反射型カラー液晶装置用に最適化されていることにある。
第50図は、実施例32における反射型カラー液晶装置の各軸の関係を示す図である。5021は液晶パネルの左右方向（長手方向）であり、5001は上側偏光板の透過軸方向、5002が上側に位置する対向基板のラビング方向、5003が下側に位置する素子基板のラビング方向、5004が下側偏光板の透過軸方向である。ここで対向基板のラビング方向と液晶パネルの左右方向がなす角度5011を45゜に、上側偏光板の透過軸方向と対向基板のラビング方向がなす角度5012を90゜に、液晶のツイスト角5013を右90゜に、下側偏光板の透過軸方向と素子基板のラビング方向がなす角度5014を90゜に設定した。このように配置すると、液晶層中心の分子が電圧印加時に観察者側（即ち図の下側）から立ち上がり、TN液晶の視角特性とも相まって、高コントラストで影の見えにくい表示が可能になる。また偏光板の透過軸が隣接基板のラビング方向と直交する配置（いわゆるＯモード）は、平行配置（いわゆるＥモード）に比べて視角方向による色変化が少なく、より好ましい。
また液晶材料の複屈折率をΔｎを0.189、セルギャップを7.1μｍにすることで、、液晶セルのΔｎ×ｄを1.34μｍに設定した。これは非選択電圧印加時に最も明るく色づきの少ない条件であって、Δｎ×ｄ＜1.30μｍでは表示色が青っぽくなり、Δｎ×ｄ＞1.40μｍでは表示が暗くなるという問題があり好ましくない。
（実施例33）
実施例33では、液晶の複屈折率Δｎと、液晶層厚ｄの積Δｎ×ｄが0.34μｍよりも大きく、0.52μｍよりも小さい。この実施例における反射型カラー液晶装置の基本的な構成は、実施例２の第１図と同様である。その特徴は、TNモードのセル条件が反射型カラー液晶装置用にさらに最適化されていることにある。
第50図は実施例33における反射型カラー液晶装置の各軸の関係を示す図である。5021は液晶パネルの左右方向（長手方向）であり、5001は上側偏光板の透過軸方向、5002が上側に位置する対向基板のラビング方向、5003が下側に位置する素子基板のラビング方向、5004が下側偏光板の透過軸方向である。ここで対向基板のラビング方向と液晶パネルの左右方向がなす角度5011を45゜に、上側偏光板の透過軸方向と対向基板のラビング方向がなす角度5012を90゜に、液晶のツイスト角5013を右90゜に、下側偏光板の透過軸方向と素子基板のラビング方向がなす角度5014を90゜に設定した。このように配置すると、液晶層中心の分子が電圧印加時に観察者側（即ち図の下側）から立ち上がり、TN液晶の視角特性とも相まって、高コントラストで影の見えにくい表示が可能になる。また偏光板の透過軸が隣接基板のラビング方向と直交する配置（いわゆるＯモード）は、平行配置（いわゆるＥモード）に比べて視角方向による色変化が少なく、より好ましい。
ここで液晶材料の複屈折率Δｎを0.084とし、セルギャップを変えてΔｎ×ｄの異なるパネルを作製した。
第51図にΔｎ×ｄと白表示時の反射率の関係を示す。5101は実施例の各Δｎ×ｄに対する反射率、5102は比較例の各Δｎ×ｄに対する反射率を示す。測定には積分球を利用して全方位から均等に光が入射するようにして測定した。反射率は標準白色板を100％に取った。第51図より、Δｎ×ｄが大きくなるほど視角が狭まって斜めからの入射光の利用効率が低下するために、表示が暗くなる様子が読みとれる。従って明るい表示を得る上では、Δｎ×ｄが小さい、いわゆるファーストミニマム条件を利用することが好ましい。ところがファーストミニマム条件は表示の色付きが大きいという欠点がある。そのために、従来の反射型モノクロ液晶装置では実施例32のような、Δｎ×ｄが大きい条件を利用していた。しかしながら反射型カラー液晶装置では、カラーフィルタを調整することで少々の色付きは補正できる。実施例33ではカラーフィルタを長波長側で高い透過率を持つように調整することで、どのΔｎ×ｄでも白は無色に近く、色付きもほとんど変わらない表示を得た。
Δｎ×ｄが0.42μｍの時にもっとも高い反射率を示すが、この付近のΔｎ×ｄに対応する反射率を以下の表３に示す。

このように、Δｎ×ｄが0.34μｍよりも大きく、0.52μｍよりも小さくすることで明るい表示が得られる。
なおΔｎ×ｄが0.40μｍより小さい時は、視角が広いために明るい表示が得られているが、一方で正面方向の明るさが低くスポット光源下では暗く見えるため、Δｎ×ｄは0.40μｍ以上の方が好ましい。また、0.48μｍ以下にすることにより極端に大きな色付きを無くすことができるため、Δｎ×ｄは0.48μｍ以下であることが好ましい。最も好ましいΔｎ×ｄは最大の明るさが得られる0.42μｍである。
（実施例34）
本発明の実施例34では、液晶が90度以上ねじれたネマチック液晶であり、２枚の偏光板と少なくとも１枚の位相差フィルムを配置した。第52図は、実施例34における反射型カラー液晶装置の要部を示す図である。まず構成を説明する。5201は上側偏光板、5202は位相差フィルム、5203は上側基板、5204は液晶、5205は下側基板、5206は下側偏光板、5207は散乱反射板であり、上側基板5203上にはカラーフィルタ5208と、走査電極5209を設け、下側基板5205上には信号電極5210を設けた。位相差フィルム5202はポリカーボネートの一軸延伸フィルムで、正の位相差を示す。またカラーフィルタは、実施例２の第３図と同様の分光特性を有している。
第53図は、実施例34における反射型カラー液晶装置の各軸の関係を示す図である。5321は液晶パネルの左右方向（長手方向）であり、5301は上側偏光板の透過軸方向、5302が上側基板のラビング方向、5303が下側基板のラビング方向、5304が下側偏光板の透過軸方向、5305が位相差フイルムの延伸方向である。ここで上側基板のラビング方向と液晶パネルの左右方向がなす角度5311を30゜に、上側偏光板の透過軸方向と位相差フィルムの延伸方向がなす角度5314を54゜に、位相差フィルムの延伸方向と上側基板のラビング方向がなす角度5315を80゜に、液晶のツイスト角5312を左240゜に、下側偏光板の透過軸方向と下側基板のラビング方向がなす角度5313を43゜に設定した。このように配置すると、液晶層中心の分子が電圧印加時に観察者側（即ち図の下側）から立ち上がり、視角特性とも相まって、高コントラストで影の見えにくい表示が可能になる。
これは、特公平３−50249号公報で提案された位相差板補償型のSTNモードであって、単純マトリクスでヂューテイ比1/480までのマルチプレクス駆動ができる点に特徴がある。また実施例２と同じカラーフィルタを用いたにもかかわらず、信号線やMIM素子が不要な分だけ開口率が高く、白色表示時の反射率が33％と、非常に明るい表示が可能である。なおコントラスト比は1:8と比較的低めだったが、色補償を行う位相差フィルムを１枚増やし、特開平６−348230号公報に開示されている手法に従って多ライン同時選択駆動を行うことにより、MIM素子を備えた場合と同等のコントラストで、同等の色を表示することができる。
（実施例35）
本発明の実施例34でも、液晶が90度以上ねじれたネマチック液晶であり、２枚の偏光板と少なくとも１枚の位相差フィルムを配置した。第55図は、実施例35における反射型カラー液晶装置の構造の要部を示す図である。まず構成を説明する。5501は上側偏光板、5502は位相差フィルム、5503は上側基板、5504は液晶、5505は下側基板、5506は下側偏光板、5507は散乱反射板であり、上側基板5503上にはカラーフィルタ5508と、走査電極5509を設け、下側基板5505上には信号電極5510を設けた。位相差フィルム5502はポリカーボネートの一軸延伸フィルムで、正の587nmの位相差を有する。液晶のΔｎとセルギャップの積Δｎ×ｄは0.85μｍである。
第53図は、実施例35における反射型カラー液晶装置の各軸の関係を示す図である。5321は液晶パネルの左右方向（長手方向）であり、5301は上側偏光板の透過軸方向、5302が上側基板のラビング方向、5303が下側基板のラビング方向、5304が下側偏光板の透過軸方向、5305が位相差フィルムの延伸方向である。ここで上側基板のラビング方向と液晶パネルの左右方向がなす角度5311を30゜に、上側偏光板の透過軸方向と位相差フィルムの延伸方向がなす角度5314を38゜に、位相差フィルムの延伸方向と上側基板のラビング方向がなす角度5315を92゜に、液晶ツイスト角5312を左240゜に、下側偏光板の透過軸方向と下側基板のラビング方向がなす角度5313を50゜に設定した。
第54図は、実施例35における反射型カラー液晶装置のカラーフィルタの分光特性を示す図である。第54図の横軸は光の波長、縦軸は透過率であり、5401が赤フィルタのスペクトル、5402が緑フィルタのスペクトル、5403が青フィルタのスペクトルを示している。このカラーフィルタ特性は、前記液晶装置からカラーフィルタを除いた場合のオフ状態における分光特性5411から、ホワイトバランスが取れるよう最適化したものである。ここで緑フィルタと青フィルタは、450nmから660nmの波長範囲で、50％以上の透過率を有している。また赤フィルタの450nmから660nmの範囲の波長の光に対する最小透過率は、青フィルタ、緑フィルタに比べてはっきりと小さい。このような赤フィルタを用いることにより、最も人間の目にアピールする赤色を鮮やかに表示することが出来る。また赤を濃くしたことを補償する目的で、青フィルタのスペクトル5403をシアン色に近くした。
これは、特公平３−50249号公報で提案された位相差板補償型のSTNモードであって、単純マトリクスでチューテイ比1/480までのマルチプレクス駆動ができる点に特徴がある。但し従来の位相差板補償型のSTNモードは、白黒表示が出来るとは言ってもシアン色っぽい白しか出せなかった。ところが実施例35の反射型カラー液晶装置は、カラーフィルタを最適化したことにより、従来よりもずっとニュートラルに近い白が表現できるようになった。また実施例９と特性の似たカラーフィルタを用いたにもかかわらず、信号線やMIM素子が不要な分だけ開口率が高く、白色表示時の反射率が29％と、非常に明るい表示が可能である。
（実施例36）
本発明の実施例36では、反射板を一対の基板間に供え、偏光板を１枚だけ配置した。第56図は、実施例36における反射型カラー液晶装置の要部を示す図である。まず構成を説明する。5601は上側偏光板、5602は対向基板、5603は液晶、5604は素子基板であり、対向基板5602上にはカラーフィルタ5605と、対向電極（走査線）5606を設け、素子基板5604上には信号線5607、散乱反射板を兼ねた画素電極5608、MIM素子5609を設けた。散乱反射板を兼ねた画素電極は、金属アルミニウムのスパッタ膜の表面に機械的、化学的手法により凹凸をつけたものを用いた。またカラーフィルタは、実施例２の第３図と同様の分光特性を有している。
第57図は、実施例36における反射型カラー液晶装置の各軸の関係を示す図である。5721は液晶パネルの左右方向（長手方向）であり、5701は上側偏光板の透過軸方向、5702が上側基板のラビング方向、5703が下側基板のラビング方向である。ここで上側基板のラビング方向と液晶パネルの左右方向がなす角度5711を62゜に、上側偏光板の透過軸方向と上側基板のラビング方向がなす角度5712を94゜に、液晶のツイスト角5713を右56゜に設定した。このように配置すると、液晶層中心の分子が電圧印加時に観察者側（即ち図の下側）から立ち上がり、視角特性とも相まって、高コントラスト表示が可能になる。
これは、特開平３−223715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であって、下側偏光板を用いずに高コントラストの白黒表示ができるため、液晶と接する位置に散乱反射板を設けることができる点に特徴がある。
この反射型カラー液晶装置は、白色表示時の反射率が30％、コントラスト比が1:10と、白と赤とシアンと黒の４色表示が可能で、赤表示色はｘ＝0.38、ｙ＝0.31、シアン表示色はｘ＝0.28、ｙ＝0.32であった。その表示には全く影が生じず、視角依存性も極めて少ない。また例えば赤フィルタを通って入射した光は必ず赤フィルタを通って出射するため、色の濁りが生じず、明るく色純度の高い表示ができた。
上記実施例ではMIM素子を用いたが、その代わりにTFT素子を用いることもできる。第58図は、反射板を一対の基板間に備え、偏光板を１枚だけ配置した本発明の反射型カラー液晶装置をTFT素子を用いて作成した場合の構造の要部を示す図である。まず構成を説明する。5801は上側偏光板、5802は対向基板、5803は液晶、5804は素子基板であり、対向基板5802上にはカラーフィルタ5805と、対向電極（共通電極）5806を設け、素子基板5804上にはゲート信号線5807、ソース信号線5808、TFT素子5809、散乱反射板を兼ねた画素電極5810を設けた。MIM素子の場合は金属配線が上下方向に走るだけであったが、TFT素子では上下方向と左右方向に金属配線が走るため、開口率が低下する。幸いこの実施例36では下側偏光板を必要としない。そこでTFT素子を利用する場合には、素子、信号線のレイヤー上に絶縁膜を設け、その上に改めて画素電極を兼ねる反射板を設け、コンタクトホールを通して両者を接続する手法を取ることが好ましい。
（実施例37）
実施例37は、反射板を一対の基板間に備え、偏光板を１枚だけ配置した反射型カラー液晶装置において、前記反射板が鏡面反射板であり、かつ入射光側に位置する基板の外面に散乱板を備えたものに関するが、まず反射型モノクロ液晶装置に関する例を６つ紹介する。これらはいずれもカラーフィルタの付加により、反射型カラー液晶装置として利用できる。
〈第１の例〉
第59図の第１の例における反射型液晶装置の断面図である。まず構成を説明する。5901は散乱板、5902は上側偏光板、5903は上側基板、5904は上側電極、5905は液晶、5906は下側電極、5907は下側基板、5908は下側偏光板、5909は鏡面反射板である。液晶5905はセル内で90度ねじれており、偏光板5902と5908の吸収軸は近接する界面の液晶５の遅相軸に一致するTNモードである。液晶5905の厚さｄと複屈折率Δｎの積Δｎ×ｄは0.48μｍである。
以上の構成の反射型液晶装置は、室内において、基板法線方向での白表示時の明るさが25％、コントラストが1:15であり、天井灯の正反射方向での白表示の明るさが45％、コントラストが1:12であった。正反射方向であっても散乱板の後方散乱の効果で天井灯が映り込むことがなく、高いコントラストが得られる。
このように十分なコントラストを保ちつつ正反射方向の光が有効に利用出来るために、とても明るい表示が得られる。
〈第２の例〉
第60図は、第２の例における反射型液晶装置No.1からNo.3の断面図である。6001は散乱板、6002は上側偏光板、6003は上側基板、6004は上側電極、6005は液晶、6006は下側電極、6007は下側基板、6008は鏡面反射板である。
第61図に第２の例における反射型液晶装置No.1からNo.3の偏光板等の軸方向を示す。6101は上側偏光板6002の透過軸方向、6103は上側基板6003のラビング方向、6103は下側基板6007のラビング方向であり、6104が上側偏光板6002の透過軸方向6101の水平と成す角度θ１、6105が上側基板6003のラビング方向6102の水平と成す角度θ２、6106が下側基板6007のラビング方向6103の水平と成す角度θ３である。角度は反時計回りに正とし、−180度から180度で示す。
第62図は第２の例における反射型液晶装置No.4からNo.6の断面図である。6201は散乱板、6202は上側偏光板、6203は位相差板、6204は上側基板、6205は上側電極、6206は液晶、6207は下側電極、6208は下側基板、6209は鏡面反射板である。
第63図に第２の例における反射型液晶装置No.4からNo.6の偏光板等の軸方向を示す。6301は上側偏光板6202の透過軸方向、6302は位相差板6203の遅相軸方向、6303は上側基板6204のラビング方向、6304は下側基板6208のラビング方向であり、6305が上側偏光板6202の透過軸方向6301の水平と成す角度θ１、6306が上側基板6204のラビング方向6303の水平と成す角度θ２、6307が下側基板6208のラビング方向6304の水平と成す角度θ３、6308が位相差板6203の遅相軸方向6302の水平と成す角度θ４である。
これらの角度条件と液晶セルのΔｎ×ｄ、位相差板の位相差の値を以下の表４に示す。図中Δｎ×ｄと位相差の単位はμｍである。

これらの特性を以下の表５に示す。

第１の例と同様に十分なコントラストと明るい表示が得られる。
〈第１の例、第２の例の比較例〉
第64図に比較例における反射型液晶装置の断面図を示す。6401は上側偏光板、6402は上側基板、6403は上側電極、6404は液晶、6405は下側電極、6406は下側基板、6407は下側偏光板、6408は散乱反射板である。液晶6404は第１の例と同様にセル内で90度にねじっており、偏光板6401と6407の吸収軸は近接する界面の液晶５の遅相軸に一致するTNモードである。液晶6404の厚さｄと複屈折率Δｎの積Δｎ×ｄは0.48μｍである。
以上の構成の反射型液晶装置は、室内において、基板法線方向での白表示時の明るさが28％、コントラストが1:15であったが、天井灯の正反射方向では天井灯の映り込みのために、白表示の明るさが62％、コントラストが1:2となり、実用に耐えなかった。
〈第３の例〉
第65図は第３の例における反射型液晶装置の散乱板の特性を示す図である。第65図において、6501は散乱板、6502は入射光、6503は正反射光、6504は正反射光6503を中心とした10度コーンである。第３の例の散乱板6501は10度コーン6503の中に入射光の５％の光が散乱する。
以上の特性を持つ散乱板は、信学技報EID95−146にあるように、媒質と異なる屈折率を持つ粒子の混入により前方散乱を作り、表面に微小な凹凸を設けて後方散乱を調整することで得た。この散乱光が10％よりも大きいと光源の映り込みが大きくなってコントラストが低下し、逆に0.5％よりも小さくなると表示のぼけが大きくなりすぎる。
また、本実施例の構成は第１の例の第59図に示した構成と同様であり、液晶5905はセル内で90度にねじっており、偏光板5902と5908の吸収軸は近接する界面の液晶5905の遅相軸に一致するTNモードである。液晶5905の厚さｄと複屈折率Δｎの積Δｎ×ｄは0.48μｍである。
以上の構成の反射型液晶装置は、室内において、基板法線方向での白表示時の明るさが26％、コントラストが1:15であり、天井灯の正反射方向での白表示の明るさが43％、コントラストが1:13であった。
〈第４の例〉
第３の例の第65図に示した散乱板を、第２の例の第60図、第62図の構成に適用した。
第61図、第63図で示した各軸方向と液晶のΔｎ×ｄと位相差を第２の例と同様に設定した。特性を以下の表６に示す。

実施例１同様に十分なコントラストと明るい表示が得られる。
〈第５の例〉
第66図は第５の例における反射型液晶装置の断面図である。まず構成を説明する。6601は散乱板、6602は上側偏光板、6603は上側基板、6604は上側電極、6605は液晶、6606は下側偏光板、6607は下側電極兼鏡面反射板、6608は下側基板である。液晶6605はセル内で90度にねじれており、偏光板6602、6606の吸収軸は近接する界面の液晶５の遅相軸に一致するTNモードである。液晶6605の厚さｄと複屈折率Δｎの積Δｎ×ｄは0.48μｍである。下側電極にはアルミニウムを蒸着して、偏光板はポリイミド配向膜上に黒色２色性色素を含有させた液晶性高分子の溶液を塗布、配向させることで得た。散乱板には第３の例と同様のものを使用した。
以上の構成の反射型液晶装置は、室内において基板法線方向での白表示時の明るさが28％、コントラストが1:18であり、天井灯の正反射方向での白表示の明るさが44％、コントラストが1:16であった。
〈第６の例〉
第67図は第６の例における反射型液晶装置No.1からNo.3の断面図である。6701は散乱板、6702は上側偏光板、6703は上側基板、6704は上側電極、6705は液晶、6706は下側電極兼鏡面反射板、6707は下側基板である。
第61図に第６の例における反射型液晶装置No.1からNo.3の偏光板等の軸方向を示す。6101は上側偏光板6002の透過軸方向、6103は上側基板6003のラビング方向、6103は下側基板6007のラビング方向であり、6104が上側偏光板6002の透過軸方向6101の水平と成す角度θ１、6105が上側基板6003のラビング方向6102の水平と成す角度θ２、6106が下側基板6007のラビング方向6103の水平と成す角度θ３である。
第68図は第６の例における反射型液晶装置No.4からNo.6の断面図である。6801は散乱板、6802は上側偏光板、6803は位相差板、6804上側基板、6805は上側電極、6806は液晶、6807は下側電極兼鏡面反射板、6808は下側基板である。
第63図に第６の例における反射型液晶装置No.4からNo.6の偏光板等の軸方向を示す。6301は上側偏光板6202の透過軸方向、6302は位相差板6203の遅相軸方向、6303は上側基板6204のラビング方向、6304は下側基板6208のラビング方向であり、6305が上側偏光板6202の透過軸方向6301の水平と成す角度θ１、6306が上側基板6204のラビング方向6303の水平と成す角度θ２、6307が下側基板6208のラビング方向6304の水平と成す角度θ３、6308が位相差板6203の遅相軸方向6302の水平と成す角度θ４である。
角度、液晶のΔｎ×ｄ、位相差板の位相差の条件は、第２の例で示した表４と同じである。また散乱板には第３の例と同様のものを使用した。
以上の構成の反射型液晶表示素子の特性を以下の表７に示す。

いずれも十分なコントラストと明るい表示が得られる。
以上示した６つの反射型モノクロ液晶装置は、いずれもカラーフィルタの付加により反射型カラー液晶装置として利用できるが、次にその例を一つ示す。
第69図は、本発明の実施例37における反射型カラー液晶装置の要部を示した図である。6901は散乱板、6902は上側偏光板、6903は位相差板、6904は上側基板、6905は液晶、6906は下側基板、6907は対向電極（走査線）、6908は信号線、6909は画素電極兼鏡面反射板、6910はMIM素子、6911はカラーフィルタである。画素と画素の間隔を信号線に直交、平行の両方向共に160μｍとし、信号線の幅を10μｍ、信号線と画素電極の間隙を10μｍ、隣り合う画素電極と画素電極の間隔を10μｍとした。
第63図に偏光板等の軸方向を示す。6301は上側偏光板6202の透過軸方向、6302は位相差板6203の遅相軸方向、6303は上側基板6204のラビング方向、6304は下側基板6208のラビング方向であり、6305が上側偏光板6202の透過軸方向6301の水平と成す角度θ１、6306が上側基板6204のラビング方向6303の水平と成す角度θ２、6307が下側基板6208のラビング方向6304の水平と成す角度θ３、6308が位相差板6203の遅相軸方向6302の水平と成す角度θ４である。
液晶6905のΔｎ×ｄは0.33μｍ、θ１は−82度、θ２は−74度、θ３は74度、θ４は９度、位相差板6903の位相差は0.31μｍに設定し、信号線6908上も画素電極兼鏡面反射板6909上と同様に配向処理を施した。
散乱板には第３の例と同様のものを使用した。またカラーフィルタ6911には平均透過率75％のシアン（図中Ｃ）とレッド（図中Ｒ）のカラーフィルタを使用した。
以上の構成の反射型液晶装置は、室内において、基板法線方向での白表示時の明るさが30％、コントラストが1:15であり、天井灯の正反射方向での白表示の明るさが51％、コントラストが1:12であった。何れも表示色はレッドがｘ＝0.39、ｙ＝0.32、シアンがｘ＝0.28、ｙ＝0.31であった。十分に色を認識でき、明るい表示である。
（実施例38）
実施例38は、反射板を一対の基板間に備え、偏光板を１枚だけ配置したことを特徴とする反射型カラー液晶装置において、または、前記反射板が鏡面反射板であり、かつ入射光側に位置する基板の外面に散乱板を備えたことを特徴とする反射型カラー液晶装置において、金属配線上の液晶も画素部の液晶と同様に配向している反射型カラー液晶装置に関するが、まず反射型モノクロ液晶装置に関する例を２つ紹介する。これらはいずれもカラーフィルタの付加により、反射型カラー液晶装置として利用できる。
〈第１の例〉
第70図は第１の例における反射型液晶装置の要部を示した図である。7001は散乱板、7002は上側偏光板、7003は上側基板、7004は液晶、7005は下側基板、7006は下側偏光板、7007は鏡面反射板、7008は対向電極（走査線）、7009は信号線、7010は画素電極、7011はMIM素子である。液晶7004はセル内で90度にねじっており、偏光板7002と7006の吸収軸は近接する界面の液晶7004の遅相軸に一致するTNモードである。液晶7004の厚さｄと複屈折率Δｎの積Δｎ×ｄは0.48μｍである。散乱板には実施例37の第３の例と同様のものを使用した。
画素と画素の間隔を信号線に直交、平行の両方向共に160μｍとし、信号線の幅を10μｍ、信号線と画素電極の間隙を10μｍ、隣り合う画素電極と画素電極の間隔を10μｍとした。
以上の構成の反射型液晶装置で、信号線7009上及び対向電極7008の画素部以外の領域も画素電極7010上の領域と同様にラビング処理を施して液晶を配列させたところ、室内において基板法線方向での白表示時の明るさが23％、コントラストが1:14であり、天井灯の正反射方向での白表示の明るさが43％、コントラストが1:11であった。
ところで金属電極上は画素電極のITOとは塗れ性が異なるため、配向膜を塗布してもはじかれることが多い。このような場合、即ち信号線7009上に配向処理を施さないときには、室内において基板法線方向での白表示時の明るさが19％、コントラストが1:14であり、天井灯の正反射方向での白表示の明るさが40％、コントラストが1:11であった。
いずれの場合も高コントラストと非常に明るい表示を得ることが出来るが、金属配線上も配向処理することによりさらに明るい表示を得ることが出来た。
〈第２の例〉
第71図は第２の例における反射型液晶装置No.1とNo.3の要部を示した図である。7101は散乱板、7102は上側偏光板、7103は上側基板、7104は液晶、7105は下側基板、7106は鏡面反射板、7107は対向電極（走査線）、7108は信号線、7109は画素電極、7110はMIM素子である。画素と画素の間隔を信号線に直交、平行の両方向共に160μｍとし、信号線の幅を10μｍ、信号線と画素電極の間隙を10μｍ、隣り合う画素電極と画素電極の間隔を10μｍとした。
第61図に第２の例における反射型液晶装置No.1からNo.3の偏光板等の軸方向を示す。6101は上側偏光板6002の透過軸方向、6103は上側基板6003のラビング方向、6103は下側基板6007のラビング方向であり、6104が上側偏光板6002の透過軸方向6101の水平と成す角度θ１、6105が上側基板6003のラビング方向6102の水平と成す角度θ２、6106が下側基板6007のラビング方向6103の水平と成す角度θ３である。
第72図は第２の例における反射型液晶装置のNo.2とNo.4の要部を示した図である。7201は散乱板、7202は位相差板、7203は上側偏光板、7204は上側基板、7205は液晶、7206は下側基板、7207は鏡面反射板、7208は対向電極（走査線）、7209は信号線、7210は画素電極、7211はMIM素子である。画素と画素の間隔を信号線に直交、平行の両方向共に160μｍとし、信号線の幅を10μｍ、信号線と画素電極の間隙を10μｍ、隣り合う画素電極と画素電極の間隔を10μｍとした。
第63図に第２の例における反射型液晶装置No.4からNo.6の偏光板等の軸方向を示す。6301は上側偏光板6202の透過軸方向、6302は位相差板6203の遅相軸芳香、6303は上側基板6204のラビング方向、6304は下側基板6208のラビング方向であり、6305が上側偏光板6202の透過軸方向6301の水平と成す角度θ１、6306が上側基板6204のラビング方向6303の水平と成す角度θ２、6307が下側基板6208のラビング方向6304の水平と成す角度θ３、6308が位相差板6203の遅相軸方向6302の水平と成す角度θ４である。
散乱板には実施例37の第３の例と同様のものを使用した。
以上の構成の反射型液晶装置で、No.1とNo.2は画素部以外の領域にも配向処理を施したものであり、No.3とNo.4は画素部だけに配向処理を施したものとした。
液晶7205のΔｎ×ｄ、偏光板等の角度、位相差板の位相差を以下の表８に示す。

またその特性を以下の表９に示す。

いずれの例も高コントラストで明るい表示を得ることが出来るが、画素部以外の領域にも配向処理を施すことによりさらに明るい表示を得ることが出来た。
（実施例39）
実施例39は、表示がノーマリホワイト型である反射型カラー液晶装置に関するが、まず反射型モノクロ液晶装置に関する例を紹介する。これはカラーフィルタの付加により、反射型カラー液晶装置として利用できる。
第59図は、実施例39の反射型液晶装置No.1、No.2の断面図である。まず構成を説明する。5901は散乱板、5902は上側偏光板、5903は上側基板、5904は上側電極、5905は液晶、5906は下側電極、5907は下側基板、5908は下側偏光板、5909は鏡面反射板である。液晶5905はセル内で90度にねじっており、No.1は偏光板5902、5908の吸収軸が近接する界面の液晶5905の遅相軸に一致、No.2は偏光板5902の吸収軸、5908の吸収軸がそれぞれ近接する界面の液晶5905の遅相軸に一致するTNモードである。液晶5905の厚さｄと複屈折率Δｎの積Δｎ×ｄは0.48μｍである。
散乱板には実施例37の第３の例と同様のものを使用した。
第73図は実施例37の反射型液晶装置の電圧透過率特性を示す図である。ここで7301はNo.1の電圧に対する透過率の変化の様子であり、7302はNo.2の電圧に対する透過率の変化の様子である。No.1はノーマリーホワイト、No.2はノーマリーブラックの表示である。
以上の構成の反射型液晶装置は、No.1は室内において、基板法線方向での白表示時の明るさが25％、コントラストが1:15であり、天井灯の正反射方向での白表示の明るさが45％、コントラストが1:12であった。No.2は室内において、基板法線方向での白表示時の明るさが23％、コントラストが1:15であり、天井灯の正反射方向での白表示の明るさが42％、コントラストが1:13であった。
双方共に十分なコントラストと明るい表示が得られるが、ノーマリーホワイトモードの方がより明るい表示が得られる。これは画素外の領域が明るさに寄与するためであり、また斜め方向から入射した光を透過しやすい視角特性を有するためである。
（実施例40）
以上の実施例１から39における反射型カラー液晶装置で表示を行う際には、従来の透過型カラー液晶装置では存在しなかった問題が生じる。それは単独のドットでは十分に発色せず、色を表示するためにはある程度広い領域にわたって同一色を表示する必要があるということである。これはカラーフィルタの色が淡いことや、液晶層と反射板との間に距離があって（実施例36から39を除く）、隣のドットの色が混じりやすいことなどが原因である。
従って白地に赤い文字を表示するような使い方よりは、白地に黒色の文字を表示してその背景の一部を赤にするような使い方、即ちマーカーのような使い方が適している。しかしながら単独の画素で十分に発色しないということは、逆に言えばカラー液晶装置でありながら容易に白黒表示ができるということでもある。
実施例40の反射型カラー液晶装置は、１ドットで１画素を構成することを特徴とする。画素とは表示に必要な機能を実現できる最小単位のことであり、通常のカラー液晶装置では、１画素は赤緑青各１ドット計３ドットで構成される。従って480×640画素のVGAの表示を行うためには、480×640×３ドットが必要であった。シアンと赤の２色カラーフィルタを用いる場合には、480×640×２ドットが必要であった。しかしながら実施例40は、カラー液晶装置でありながら480×640画素でVGA表示を行うことができる。
実施例40の構成は、例えば実施例５等と同様である。ただ表示を行う場合に次のような工夫をする。第74図に一例を示したので、この図に沿って説明する。ここには16×48画素が図示されている。（ａ）はカラーフィルタの配列を示す図であり、赤（「Ｒ」で示した）とシアン（「Ｃ」で示した）がモザイク状に並んでいる。また（ｂ）と（ｃ）はオンドットとオフドットの分布を示す図である。オンドットは暗表示であるためハッチングで示した。（ｂ）の表示は、カラーフィルタ配列を無視して「LCD」という形にオンさせたものであるが、先に述べたようにこの反射型カラー液晶装置は単独のドットでは十分に発色しないため、白地に黒く「LCD」と表示されて見える。従ってVGAの解像度で白黒表示が可能である。一方（ｃ）の表示は、（ｂ）の背景のシアン色ドットだけをオンしたもので、赤字に黒く「LCD」と表示されて見える。このように10ドットあるいはそれよりも広い面積にわたって同一色を表示すると、色を表示することが可能になる。
このようなマーカーとしての使い方以外にも、例えば地図情報を表示する場合に、特定の路線だけを着色することも、道路幅が数ドットあれば可能になる。またパソコン画面のアイコン等もある程度の面積があるため、カラー表示することが可能である。
（実施例41）
以上の実施例１から40における反射型カラー液晶装置を電子機器のディスプレイとして採用した。
図75は、実施例１から40における反射型カラー液晶装置を採用した電子機器の一例を示す図である。これはいわゆるPDA（Personal Digital Assistant）であって、携帯情報端末の一種である。7501は反射型カラー液晶装置であり、その前面にはペン入力のためのタブレットを装着した。PDA用のディスプレイには、従来反射型モノクロ液晶装置、あるいは透過型カラー液晶装置が利用されていた。これらを反射型カラー液晶装置で置き換えることによって、前者に比べるとカラー表示による情報量の飛躍的増大というメリットが、また後者に比べると電池寿命の長期化と小型軽量化というメリットがあった。
第76図は、実施例41の電子機器において、周囲光を観察者に効率よく反射できるよう、表示部が本体に対し動かせるよう取り付けた電子機器の一例を示す図である。これはいわゆるデジタルスチルカメラである。7601は反射型カラー液晶装置であって、本体に対してその角度が変えられるように取り付けてある。また図示されていないが、レンズはこの反射型カラー液晶装置取り付け部の裏側にある。デジタルスチルカメラ用のディスプレイには、従来透過型カラー液晶装置が利用されていた。これを反射型カラー液晶装置に置き換えることによって、電池寿命の長期化と小型化はもちろんのこと、直射日光下での視認性が格段に向上した。なぜならば、透過型カラー液晶装置はバックライトの明るさが限られているため直射日光下で表面反射が大きくなると見えにくくなるが、反射型カラー液晶装置は周囲光が明るくなるほど表示も明るくなるからである。この周囲光を有効に利用するためにも、液晶装置の角度が変えられるように取り付けることが有効である。
反射型カラー液晶装置は、上記電子機器以外にもパームトップPCやサブノートPC、ノートPC、ハンディーターミナル、カムコーダ、液晶テレビ、ゲーム機、電子手帳、携帯電話、ページャといった携帯性を重視する様々な電子機器に応用できる。
産業上の利用可能性
以上述べたように、本発明によれば、TNやSTNといった偏光板を利用する液晶表示モードを用い、これを明るいカラーフィルタと組み合わせることによって、従来よりも明るく鮮やかな色が表示できる反射型カラー液晶装置を提供し、またこれを利用した電子機器を提供することができる。

Claims (8)

1. 一対の基板を対向配置してなり、複数色のカラーフィルタを備えた反射型カラー液晶装置において、
   前記複数色のカラーフィルタは、いずれのカラーフィルタも450nmから660nmの波長範囲の全ての波長の光に対して30％以上の透過率を有することを特徴とする反射型カラー液晶装置。
2. 請求項１に記載の反射型カラー液晶装置において、
   前記複数のカラーフィルタは、いずれのカラーフィルタも450nmから660nmの波長範囲の全ての波長の光に対して50％以上の透過率を有することを特徴とする反射型カラー液晶装置。
3. 請求項１に記載の反射型カラー液晶装置において、
   前記複数のカラーフィルタは、いずれのカラーフィルタも450nmから660nmの波長範囲の全ての波長の光に対して60％以上の透過率を有することを特徴とする反射型カラー液晶装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の反射型カラー液晶装置において、
   前記複数のカラーフィルタは、互いに補色の関係にあるカラーフィルタを含むことを特徴とする反射型カラー液晶装置。
5. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の反射型カラー液晶装置において、
   前記複数のカラーフィルタは、赤系、青系及び緑系のカラーフィルタを備えることを特徴とする反射型カラー液晶装置。
6. 一対の基板と、該一対の基板間に挟持した液晶と、各々色が異なる複数のカラーフィルタと、反射板を有し、バックライトが配置されてなる反射型カラー液晶装置において、
   前記反射板は半透過反射板であって、バックライトと前記液晶との間に配置され、
   前記複数のカラーフィルタは、いずれのカラーフィルタも450nmから660nmの波長範囲の全ての波長の光に対して30％以上の透過率を有することを特徴とする反射型カラー液晶装置。
7. 表示部として請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の反射型カラー液晶装置を備えたことを特徴とする電子機器。
8. 請求項７に記載の電子機器において、周囲光を観察者に効率よく反射できるよう、前記反射型カラー液晶装置の表示部が本体に対して動かせるように取り付けられていることを特徴とする電子機器。

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