JPH08166585A - 反射型液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 表示色のずれの発生を防ぎ、かつ、明状態時
に明るい表示を行うことが可能な反射型液晶表示装置を
提供する。 【構成】 液晶層８を挾んで対峙するように配置された
第１の基板１及び第２の基板２と、第１の基板１の液晶
層８側にそれぞれ設けられた第１の透明電極４及び第１
の配向膜６と、第２の基板２の液晶層８側に順次設けら
れた平坦化層１０で覆われたカラーフィルタ層９、第２
の透明電極５及び第２の配向膜７とを備えた反射型液晶
表示装置において、第１の基板１の光入射側（外側）に
偏光板３を設け、第２の基板２と平坦化層１０で覆われ
たカラーフィルタ層９との間に反射板１１を設けた。こ
れにより、入射光及び反射光の伝送光路長を短くし、入
射光の入射位置と反射光の出射位置との間隔Δｄ’を狭
め、入射光及び反射光が同一画素及び同一カラーフィル
タ層１０を通るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、反射型液晶表示装置に
係わり、特に、光入射側の（第１の）基板の外側にだけ
に偏光板を設け、反射側の（第２の）基板とカラーフィ
ルタ層との間に反射板を設けることにより、明状態の光
反射率を高くするようにした反射型液晶表示装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の反射型液晶表示装置は、液晶層を
挾んで対峙するように配置された第１及び第２の基板
と、第１の基板の液晶層側にそれぞれ設けられた第１の
透明電極及び第１の配向膜と、第１の基板の外側に設け
られた第１の偏光板と、第２の基板の液晶層側に順次設
けられたカラーフィルタ層、第２の透明電極及び第２の
配向膜と、第２の基板の外側に順次設けられた第２の偏
光板及び反射板とを備えた構造になっている。

【０００３】図６は、前記既知の反射型液晶表示装置の
一例を示す断面構成図であって、反射型液晶表示装置の
断面構成の極く一部を示すものである。

【０００４】図６において、２１は透明材料からなる光
入射側の（第１の）基板、２２は透明材料からなる反射
側の（第２の）基板、２３は第１の偏光板、２４は第２
の偏光板、２５は第１の透明電極、２６は第２の透明電
極、２７は第１の配向膜、２８は第２の配向膜、２９は
液晶層、３０はカラーフィルタ層、３１は平坦化層、３
２は金属反射板である。

【０００５】そして、第１の基板２１と第２の基板２２
は、液晶層２９を挾んで対峙するように構成配置され
る。第１の基板２１の光入射側（外側）には、第１の偏
光板２３が設けられ、第１の基板２１の液晶層２９側
（内側）には、一方方向に延びる第１の透明電極２５及
び第１の配向膜２７がそれぞれ設けられ、第１の配向膜
２７は第１の透明電極２５上及び第１の基板２１の露出
部を覆うように設けられている。第２の基板２２の外側
には、第２の偏光板２４を介して金属反射板３２が設け
られ、第２の基板２２の液晶層２９側（内側）には、平
坦化層３１で覆われたカラーフィルタ層３０が設けら
れ、カラーフィルタ層３０の上側、即ち、平坦化層３１
の上側には、第１の透明電極２５に直交方向に延びる第
２の透明電極２６及び第２の配向膜２８がそれぞれ設け
られ、この場合においても、第２の配向膜２８は第２の
透明電極２６上及び平坦化層３１の露出部を覆うように
設けられている。第１の透明電極２５と第２の透明電極
２６間には、交流駆動電源（図番なし）が接続され、ま
た、図６に図示されていないが、第１の基板２１と第１
の透明電極２５との間には、それぞれ薄膜トランジスタ
が配置されている。

【０００６】前記構成による既知の反射型液晶表示装置
においては、図６に図示されるような入射光が入射され
た場合、その光は、第１の偏光板２３、第１の基板２
１、第１の透明電極２５、第１の配向膜２７、液晶層２
９、第２の配向膜２８、第２の透明電極２６、カラーフ
ィルタ層３０及び平坦化層３１、第２の基板２２、第２
の偏光板２４をそれぞれ介して金属反射板３２に達し、
そこで反射される。次いで、この反射光は、第２の偏光
板２４、第２の基板２２、カラーフィルタ層３０及び平
坦化層３１、第２の透明電極２６、第２の配向膜２８、
液晶層２９、第１の配向膜２７、第１の透明電極２５、
第１の基板２１、第１の偏光板２３をそれぞれ介して反
射型液晶表示装置の外に反射光として放出され、観測者
によって観測される。この場合、光が透過する第１の透
明電極２５及び第２の透明電極２６間の液晶層２９（こ
の部分の液晶層２９はそれぞれ各別の画素を構成してい
る）が透明状態にあったときは、観測者が反射光を充分
に観測することができるのに対して、光が透過する第１
の透明電極２５及び第２の透明電極２６間の液晶層２９
（画素）が不透明状態にあったときは、観測者が反射光
を観測することができないものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記既知の反射型液晶
表示装置においては、観測者が反射型液晶表示装置の表
面からの反射光を観測する場合に、反射型液晶表示装置
の表面と直交する方向（真上方向）から観測する場合よ
りも、反射型液晶表示装置の表面に対して９０°以外の
角度方向（やや斜め方向）から観測する場合が多い。そ
して、反射型液晶表示装置の表面に対して９０°以外の
角度方向から観測する際には、反射型液晶表示装置の表
面における入射光の入射位置と反射光と出射位置とが異
なるようになり、入射光の入射位置と反射光と出射位置
との間隔は、図６に図示するように、Δｄのようにな
る。

【０００８】ところで、前記既知の反射型液晶表示装置
は、間隔Δｄがある程度以上に拡がると、図６の実線で
図示されるように、入射光が透過する画素と反射光が透
過する画素とが異なってしまったり、また、図６の点線
で図示されるように、入射光が透過するカラーフィルタ
層３０と反射光が透過するカラーフィルタ層３０とが異
なってしまったりするようになり、その結果、観測者が
反射光を観測する場合に、表示色にずれを生じてしまう
という問題がある。

【０００９】一方で、前記既知の反射型液晶表示装置
は、入射光及び反射光が第１の偏光板２３及び第２の偏
光板２４をそれぞれ透過し、都合、４回も偏光板を透過
することから、入射光及び反射光の偏光板２３、２４の
透過時の損失が大きくなってしまい、明状態時に明るい
表示を行うことができないという問題もある。

【００１０】本発明は、かかる問題点を除去するもので
あって、その目的は、表示色のずれの発生を防ぎ、か
つ、明状態時に明るい表示を行うことが可能な反射型液
晶表示装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、液晶層を挾んで対峙するように配置され
た第１及び第２の基板と、前記第１の基板の前記液晶層
側にそれぞれ設けられた第１の透明電極及び第１の配向
膜と、前記第２の基板の前記液晶層側に順次設けられた
カラーフィルタ層、第２の透明電極及び第２の配向膜と
を備えた反射型液晶表示装置において、前記第１の基板
の外側に偏光板を設け、前記第２の基板と前記カラーフ
ィルタ層との間に反射板を設けた手段を具備する。

【００１２】

【作用】前記手段においては、反射側の（第２の）基板
とカラーフィルタ層との間に反射板を設けるようにして
いるので、反射型液晶表示装置の表面に入射された入射
光は、偏光板、光入射側の（第１の）基板、第１の透明
電極、第１の配向膜、液晶層、第２の配向膜、第２の透
明電極、カラーフィルタ層をそれぞれ介して反射板に達
し、一方、反射板からの反射光は、カラーフィルタ層、
第２の透明電極、第２の配向膜、液晶層、第１の配向
膜、第１の透明電極、第１の基板、偏光板をそれぞれ介
して反射型液晶表示装置の外に反射光として放出され
る。

【００１３】このように、前記手段によれば、既知の反
射型液晶表示装置に比べて、第２の偏光板及び第２の基
板をそれぞれ２回づつ透過する分だけ入射光及び反射光
の伝送光路長が短縮されるので、入射光が反射型液晶表
示装置の表面に、既知の反射型液晶表示装置と同じ角度
で入射されたとしても、入射光の入射位置と反射光と出
射位置との間隔Δｄ’は、既知の反射型液晶表示装置に
おける同間隔Δｄに比べて短くなり、その分、入射光が
透過する画素と反射光が透過する画素とが異なる確率、
また、入射光が透過するカラーフィルタ層と反射光が透
過するカラーフィルタ層とが異なる確率がそれぞれ相当
に小さくなり、表示色のずれの発生を未然に防ぐことが
できる。

【００１４】また、前記手段においては、光入射側の
（第１の）基板の外側だけに偏光板を設け、反射側の
（第２の）基板に偏光板を設けていないので、入射光及
び反射光はそれぞれ１回づつ偏光板を透過するだけにな
る。

【００１５】このように、前記手段によれば、既知の反
射型液晶表示装置に比べて、偏光板を透過する光の透過
回数が半減するので、偏光板における光の透過損失を半
減させることができ、それによって明状態時に明るい表
示を行うことが可能になる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。

【００１７】図１は、本発明による反射型液晶表示装置
の第１の実施例を示す断面構成図であって、反射型液晶
表示装置の断面構成の極く一部を示すものである。

【００１８】図１において、１は透明材料からなる光入
射側の（第１の）基板、２は透明材料からなる反射側の
（第２の）基板、３は偏光板、４は第１の透明電極、５
は第２の透明電極、６は第１の配向膜、７は第２の配向
膜、８は液晶層、９はカラーフィルタ層、１０は平坦化
層、１１は金属反射板である。

【００１９】そして、第１の基板１と第２の基板２は、
液晶層８を挾んで対峙するように構成配置される。第１
の基板１の光入射側（外側）には、偏光板３が設けら
れ、第１の基板１の液晶層８側（内側）には、一方方向
に平行に延びる多数本の第１の透明電極４（図１には２
本だけが図示されている）及び第１の配向膜６がそれぞ
れ設けられ、第１の配向膜６は多数本の第１の透明電極
４上及び第１の基板１の露出部を覆うように設けられて
いる。第２の基板２の液晶層８側（内側）には、始め
に、金属反射板１１が設けられ、この金属反射板１１上
に平坦化層１０で覆われたカラーフィルタ層９が設けら
れ、カラーフィルタ層９の上側、即ち、平坦化層１０の
上側には、第１の透明電極４に直交方向に平行に延びる
多数本の第２の透明電極５（図１には１本だけが図示さ
れている）及び第２の配向膜７がそれぞれ設けられ、第
２の配向膜７は多数本の第２の透明電極５上及び平坦化
層１０の露出部を覆うように設けられている。第１の透
明電極４と第２の透明電極５間には、交流駆動電源（図
示なし）が接続され、また、第１の基板１と第１の透明
電極４との間には、それぞれ薄膜トランジスタ（図示な
し）が配置されている。この場合、金属反射板１１は、
例えば、第２の基板２上にアルミ蒸着によって形成され
る。液晶層８は、例えば、２４０°のねじれ角を有する
ものからなっている。また、カラーフィルタ層９は、レ
ッド（赤）、グリーン（緑）、ブルー（青）の各色をそ
れぞれ個別に透過させるものである。

【００２０】次いで、図２は、第１の実施例の反射型液
晶表示装置の動作を説明するための入射光及び反射光の
伝送光路付きの断面構成図であって、既知の反射型液晶
表示装置における伝送光路付きの断面構成図を示す図６
に対応するものである。

【００２１】図２において、図１に図示された構成要素
と同じ構成要素については同じ符号を付けている。この
場合、図２に図示の実線は、第１の実施例の反射型液晶
表示装置における光の伝送光路を示すものであり、一
方、図２に図示の点線は、既知の反射型液晶表示装置に
おける光の伝送光路を示すものである。

【００２２】図２を用い、前記構成による第１の実施例
の反射型液晶表示装置の動作について説明する。

【００２３】いま、図２に図示されるように入射光が入
射された場合、その光は、図２の実線に示されるよう
に、偏光板２３、第１の基板１、第１の透明電極４、第
１の配向膜６、液晶層８、第２の配向膜７、第２の透明
電極５、カラーフィルタ層９及び平坦化層１０をそれぞ
れ介して金属反射板１１に達し、そこで反射される。次
に、金属反射板１１からの反射光は、同じく図２の実線
に示されるように、カラーフィルタ層９及び平坦化層１
０、第２の透明電極５、第２の配向膜７、液晶層８、第
１の配向膜６、第１の透明電極４、第１の基板１、偏光
板３をそれぞれ介して反射型液晶表示装置の外に反射光
として放出され、その光が観測者によって観測される。
この場合に、入射光及び反射光が透過する第１の透明電
極４及び第２の透明電極５間の液晶層８（この部分の液
晶層８はそれぞれ各別の画素を構成している）が透明状
態にあったときは、観測者が反射光を充分に観測するこ
とができるのに対して、入射光及び反射光が透過する第
１の透明電極４及び第２の透明電極５間の液晶層８（前
述のように各別の画素を構成している）が不透明状態に
あったときは、観測者が反射光を観測することができな
いものであることは、既知の反射型液晶表示装置と同様
である。

【００２４】ここで、第１の実施例の反射型液晶表示装
置における光の伝送光路と、既知の反射型液晶表示装置
における光の伝送光路とを比べると、既知の反射型液晶
表示装置においては、図２に図示のように入射光が入射
された場合、その光は、カラーフィルタ層９及び平坦化
層１０を透過するまで、図２の実線に示される伝送光路
と同じであるが、それ以後は、図２の点線に示されるよ
うに、第２の基板１１及び第２の偏光板２４（図６参
照）を透過して金属反射板１１に達し、そこで反射され
る。次いで、金属反射板１１からの反射光は、同じく図
２の点線に示されるように、再び、第２の偏光板２４
（図６参照）及び第２の基板１１を透過した後に、カラ
ーフィルタ層９及び平坦化層１０、第２の透明電極５、
第２の配向膜７、液晶層８、第１の配向膜６、第１の透
明電極４、第１の基板１、偏光板３をそれぞれ介して反
射型液晶表示装置の外に反射光として放出される。

【００２５】このように、既知の反射型液晶表示装置に
おいては、光の伝送光路長が反射型液晶表示装置の厚み
の略２倍を下回ることがないため、反射型液晶表示装置
の表面における入射光の入射位置と反射光と出射位置と
の間隔Δｄは、比較的長いものになる。また、既知の反
射型液晶表示装置においては、入射光及び反射光がそれ
ぞれ偏光板３及び第２の偏光板２４（図６参照）を透過
するので、偏光板３及び第２の偏光板２４において光透
過損失が生じるようになる。

【００２６】一方、第１の実施例の反射型液晶表示装置
においては、前述のように、第２の基板１１及び第２の
偏光板２４（図６参照）を透過することがなく、光の伝
送光路長が反射型液晶表示装置の厚みの略２倍以下に短
縮されるようになるので、反射型液晶表示装置の表面に
おける入射光の入射位置と反射光と出射位置との間隔Δ
ｄ’は、前記間隔Δｄに比べてかなり短くなる。

【００２７】このように、第１の実施例の反射型液晶表
示装置においては、入射光が透過する画素（液晶層８）
と反射光が透過する画素（液晶層８）とが異なる確率が
既知の反射型液晶表示装置に比べて大幅に少なくなり、
また、入射光が透過するカラーフィルタ層１０と反射光
が透過するカラーフィルタ層１０とが異なる確率も既知
の反射型液晶表示装置に比べて大幅に少なくなるので、
表示色のずれの発生を大きく低減させることができる。
ちなみに、第１の実施例の反射型液晶表示装置によれ
ば、図２に図示の光の入射角度θが±３６°以内のとき
に、表示色のずれの発生が低減されるようになった。

【００２８】また、第１の実施例の反射型液晶表示装置
においては、入射光及び反射光がそれぞれ偏光板３を１
回づつ透過するに過ぎないので、偏光板３に生じる光透
過損失だけで済み、既知の反射型液晶表示装置に比べ
て、明状態の反射率を約２３％程度向上させることがで
きるようになった。

【００２９】続いて、図３は、本発明による反射型液晶
表示装置の第２の実施例を示す断面構成図であって、反
射型液晶表示装置の断面構成の極く一部を示すものであ
る。

【００３０】図３において、１２は薄膜トランジスタ
（ＴＦＴ）、１３はブラックマトリクスであり、その
他、図１に示された構成要素と同じ構成要素については
同じ符号を付けている。

【００３１】そして、薄膜トランジスタ１２は、第１の
基板１と第１の透明電極４との間に配置形成され、１画
素毎に１つの薄膜トランジスタ１２が配置形成される。
ブラックマトリクス１３は、第１の透明電極４間及び第
２の透明電極５間の第１の基板１上に配置形成される。
液晶層８には、９０°のねじれ角を有するものが用いら
れる。また、第２の実施例における他の構成は、図１に
図示の第１の実施例の構成と同じであるので、その余の
構成の説明については省略する。

【００３２】この第２の実施例の動作、特に、入射光及
び反射光が反射型液晶表示装置内を伝送されるする場合
の動作は、前述の第１の実施例の動作と殆んど同じであ
るので、第２の実施例の動作については、説明を省略す
る。

【００３３】この第２の実施例によれば、光の入射角度
θが±３４°以内のときに、表示色のずれの発生が低減
されるようになり、また、既知の反射型液晶表示装置に
比べて、明状態の反射率を約３３％程度向上させること
ができた。

【００３４】なお、この第２の実施例において、薄膜ト
ランジスタ１２だけを配置形成し、ブラックマトリクス
１３を設けないものを構成した場合には、光の入射角度
θが±２８°以内のときに、表示色のずれの発生が低減
されるようになり、また、既知の反射型液晶表示装置に
比べて、明状態の反射率を約３３％程度向上させること
ができた。

【００３５】次いで、図４は、本発明による反射型液晶
表示装置の第３の実施例を示す断面構成図であって、反
射型液晶表示装置の断面構成の極く一部を示すものであ
る。

【００３６】図４において、１４は位相差板であり、そ
の他、図１に示された構成要素と同じ構成要素について
は同じ符号を付けている。

【００３７】そして、位相差板１４は、第１の基板１と
偏光板３との間に設けられ、例えば、Δｎ・ｄが６００
ｎｍのものである。また、第３の実施例におけるその他
の構成は、図１に図示の第１の実施例の構成と同じであ
るので、その余の構成の説明については省略する。

【００３８】この第３の実施例の動作も、入射光及び反
射光が位相差板１４を透過して伝送される点を除けば、
前述の第１の実施例の動作と殆んど同じであるので、第
２の実施例の動作についても、説明を省略する。

【００３９】ここで、図５は、第３の実施例における分
光反射率を示す特性図であって、図５（ａ）は補色カラ
ーフィルタを用いない場合、図５（ｂ）は補色カラーフ
ィルタを用いた場合の特性を示すものである。

【００４０】図５（ａ）、（ｂ）において、縦軸は％で
表した反射率、横軸はｎｍで表した光波長である。

【００４１】図５（ａ）に示されるように、位相差板１
４を有する第３の実施例の反射型液晶表示装置は、光波
長が約５００ｎｍのとき、明状態において最高５０％程
度の分光反射率特性を得ることができた。

【００４２】また、図５（ｂ）に示されるように、位相
差板１４を有する第３の実施例の反射型液晶表示装置
に、カラーフィルタ１０としてシアン、マゼンタ、イエ
ローの補色型顔料を用い、混色加法表示を行うようにす
れば、光波長が約６００ｎｍのとき、明状態において最
高６０％以上の分光反射率特性を得ることができ、図５
（ａ）に示される位相差板１４を有する第３の実施例の
反射型液晶表示装置に比べて、明状態の明るさを約２５
％程度向上させることができた。

【００４３】なお、第３の実施例において、位相差板１
４の配置位置は、第１の基板１と偏光板３との間に設け
たものに限られるものではなく、第１の基板１内に設け
てもよく、また、第１の基板１の液晶層８側に設けるよ
うにしてもよい。

【００４４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、既知の反射型液晶表示装置に比べて、第２の偏光
板及び反射側の（第２の）基板をそれぞれ２回づつ透過
する分だけ入射光及び反射光の伝送光路長が短縮される
ので、入射光が反射型液晶表示装置の表面に、既知の反
射型液晶表示装置と同じ角度θで入射されたとしても、
入射光の入射位置と反射光と出射位置との間隔Δｄ’
は、既知の反射型液晶表示装置における同間隔Δｄに比
べてかなり短くなり、その分、入射光が透過する画素と
反射光が透過する画素とが異なる確率、また、入射光が
透過するカラーフィルタ層と反射光が透過するカラーフ
ィルタ層とが異なる確率がそれぞれ相当に小さくなり、
表示色のずれの発生を大きく低減できるという効果があ
る。

【００４５】また、本発明によれば、既知の反射型液晶
表示装置に比べて、偏光板を透過する光の透過回数が半
減するので、偏光板における光の透過損失を半減させる
ことができ、それによって明状態時に明るい表示を行う
ことができるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による反射型液晶表示装置の第１の実施
例を示す断面構成図である。

【図２】第１の実施例の反射型液晶表示装置の動作を説
明するための入射光及び反射光の伝送光路付きの断面構
成図である。

【図３】本発明による反射型液晶表示装置の第２の実施
例を示す断面構成図である。

【図４】本発明による反射型液晶表示装置の第３の実施
例を示す断面構成図である。

【図５】図４に図示の第３の実施例における分光反射率
を示す特性図である。

【図６】既知の反射型液晶表示装置の一例を示す断面構
成図である。

【符号の説明】

１ 光入射側の（第１の）基板 ２ 反射側の（第２の）基板 ３ 偏光板 ４ 第１の透明電極 ５ 第２の透明電極 ６ 第１の配向膜 ７ 第２の配向膜 ８ 液晶層 ９ カラーフィルタ層 １０ 平坦化層 １１ 金属反射板 １２ 薄膜トランジスタ（ＴＦＴ） １３ ブラックマトリクス １４ 位相差板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊東 理 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 藤井 達久 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所電子デバイス事業部内 (72)発明者 大平 智秀 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所電子デバイス事業部内 (72)発明者 文倉 辰紀 千葉県茂原市早野3681番地 日立デバイス エンジニアリング株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶層を挾んで対峙するように配置され
   た第１及び第２の基板と、前記第１の基板の前記液晶層
   側にそれぞれ設けられた第１の透明電極及び第１の配向
   膜と、前記第２の基板の前記液晶層側に設けられたカラ
   ーフィルタ層、第２の透明電極及び第２の配向膜とを備
   えた反射型液晶表示装置において、前記第１の基板の外
   側に偏光板を設け、前記第２の基板と前記カラーフィル
   タ層との間に反射板を設けたことを特徴とする反射型液
   晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記カラーフィルタ層は、平坦化膜で覆
   われていることを特徴とする請求項１に記載の反射型液
   晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記カラーフィルタ層は、シアン、マゼ
   ンタ、イエローの補色顔料を用いたものであることを特
   徴とする請求項２に記載の反射型液晶表示装置。
4. 【請求項４】 前記第１の基板と前記偏光板との間に１
   枚以上の位相差板を挿入配置したことを特徴とする請求
   項１乃至３のいずれかに記載の反射型液晶表示装置。
5. 【請求項５】 前記第１の基板と前記第１の透明電極及
   び第１の配向膜との間に薄膜トランジスタを形成配置し
   たことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の
   反射型液晶表示装置。
6. 【請求項６】 前記第１の透明電極の間の前記第１の基
   板上にブラックマトリクス層を配置したことを特徴とす
   る請求項１乃至５のいずれかに記載の反射型液晶表示装
   置。