JPH11237623A - 液晶装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 散乱板と鏡面反射層を持つ反射型液晶装置に
おいて、散乱板による表示のにじみ（ボケ）や混色など
を抑えた液晶装置を提供することにある。 【解決手段】 第１基板と第２基板との間に液晶層が挟
持され、前記第１基板の前記液晶層と異なる側に散乱板
と偏光板が順次配置され、前記第２基板の前記液晶層側
の面に反射層が形成されてなる液晶装置において、前記
散乱板と前記反射層の距離Ｌを３００μｍ≦Ｌ≦１００
０μｍとする。また、画素ピッチＰと前記距離Ｌとの関
係を１≦Ｌ／Ｐ≦１０とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶装置及びこの液
晶装置を用いた電子機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、反射型の液晶装置としては、２枚
の透明基板の間に液晶層を封止してなる液晶セルの背面
側に反射板を配置したものが多く利用されている。この
ような反射型の液晶装置においては、液晶層の種類や駆
動方式などに応じて、液晶セルの前後に偏光板を配置し
たり、液晶装置の前面側のみに偏光板を配置したり、偏
光板を全く必要としなかったりする場合がある。

【０００３】このような形式の反射型液晶装置において
は、外光が前面側の透明基板を通して液晶層に入射し、
裏面側の透明基板を透過して反射板にて反射された後、
再び裏面側の透明基板、液晶層、前面側の透明基板を通
過して視認される。この場合に、液晶層と反射板の反射
面の間には裏面側の透明基板の厚さ分だけ間隔が生じる
ため、外光の入射角度によっては入射時において通過す
る液晶層の画素領域もしくはドット領域と、反射後に通
過する液晶層の画素領域もしくはドット領域とが異なる
ので、いわゆる視差による表示のにじみやダブルイメー
ジなどが発生するという問題点がある。

【０００４】上記のような問題点を解決する手法として
は、特開平９−１１３８９３号公報に記載されているよ
うに、外光を反射させる反射板を液晶セルの内面に設け
て、視差をなくすというものがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、特開平９−
１１３８９３号公報に記載されている反射型の液晶装置
においては、異なる屈折率を有する２種類の微小領域か
ら構成される拡散板を液晶セルの前面に配置しているの
で、拡散板による表示のにじみ（ボケ）が発生するとい
う問題点がある。この拡散板は反射板の鏡面感や金属感
をなくし、外光の正反射方向でなくとも明るい表示を得
るために用いているわけであるが、この拡散板による散
乱のために、異なる各画素での異なる情報が人間の目で
認識されるまでに混在してしまう。つまり、隣り合う画
素で白表示と黒表示をそれぞれ行っていたとすると、拡
散板のために、白表示と黒表示の境界がわかりにくくな
り、表示がぼけてしまう。

【０００６】また、近年の携帯機器やＯＡ機器の発展に
伴って液晶表示のカラー化が要求されるようになってお
り、反射型液晶装置を用いるような機器においてもカラ
ー化が必要な場合が多い。ところが、上記公報に記載さ
れている液晶装置とカラーフィルタを組み合わせた方法
では、拡散板による散乱のために、表示のにじみ（ボ
ケ）が発生してしまい、十分な発色を得ることができな
いという問題点がある。

【０００７】その他、特開平７−２８０５５号公報や特
開平７−３６０６０号公報に記載されているように、散
乱板も液晶セル内面へ形成して、表示のにじみ（ボケ）
を抑制する方法が提案されているが、これはコスト高に
なったり、信頼性が低下したり、所望の散乱特性が得に
くいなどの問題があり、実用化には至っていない。

【０００８】そこで本発明は上記問題点を解決するもの
であり、反射型液晶装置の拡散板による表示のにじみ
（ボケ）や混色などを抑えた液晶装置を提供することに
ある。また、この液晶装置を用いた電子機器を提供する
ことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明が講じた手段は、以下の通りである。

【００１０】請求項１記載の液晶装置は、第１基板と第
２基板との間に液晶層が挟持され、前記第１基板の前記
液晶層と異なる側に散乱板と偏光板が順次配置され、前
記第２基板の前記液晶層側の面に反射層が形成されてな
る液晶装置において、前記散乱板と前記反射層の距離Ｌ
が、３００μｍ≦Ｌ≦１０００μｍであることを特徴と
する。

【００１１】この手段によれば、散乱板と反射層の距離
を実用的でかつできるだけ短くできるので、散乱板によ
る表示のにじみ（ボケ）を抑えることができる。散乱板
と反射層はできる限り近接させて配置するのが望ましい
が、例えば、図４に示すように散乱板４０３と反射層４
１１の間には、配向膜４１０（厚さ：約０．０１μｍ〜
約０．３μｍ）、液晶層４０９（厚さ：約２μｍ〜約１
０μｍ）、配向膜４０８（厚さ：約０．０１μｍ〜約
０．３μｍ）、透明電極４０７（厚さ：約０．１μｍ〜
約０．３μｍ）、保護膜または絶縁膜４０６（厚さ：約
０．５μｍ〜約２μｍ）、カラーフィルタ層４０５（厚
さ：約０．５μｍ〜約３μｍ）、ガラス基板４０４（厚
さ：約３００μｍ〜約１５００μｍ）などが介在する。
散乱板４０３と反射層４１１の距離Ｌに最も寄与が大き
いのはガラス基板４０４である。ガラス基板４０４は薄
くしすぎると、割れやすいという問題が生じる。このた
め、極端に薄くすることはできない。しかし、プラステ
ィックフィルムやプラスティック基板を用いると３００
μｍ以下も可能になる。

【００１２】１３２ｍｍ×２２０ｍｍの解像度チャート
の解像度２０００で描かれた印刷物と散乱板の距離をパ
ラメータとして、表示のレベル（ボケ）を調べた。この
結果を表１に示す。表中の○は表示のにじみが問題ない
レベル、△は表示のにじみが見られるが実用上問題のな
いレベル、×は表示のにじみが明らかに見られ問題のあ
るレベルを示している。表１の結果から、印刷物と散乱
板の距離が１０００μｍ以下のときに表示のにじみ（ボ
ケ）のない鮮明な表示が得られることがわかる。実用的
なガラスの厚さを考慮に入れると、散乱板と反射層の距
離Ｌの範囲は３００μｍ以上１０００μｍ以下である。
さらに好ましくは、３００μｍ以上７００μｍ以下の範
囲の距離Ｌがよい。散乱板と反射層の距離Ｌがこの範囲
にあると、非常に軽量で壊れにくく、鮮明な表示が得ら
れる。

【００１３】

【表１】

【００１４】次に、本発明に用いる散乱板について述べ
る。散乱板は積分球式光線透過率測定装置によって測定
された全光線透過率と散乱光透過率の比で求められる曇
価（ヘイズ）を適当に選択することによって、表示のに
じみ（ボケ）を抑制することができる。ヘイズが小さす
ぎると反射層の鏡面感や金属感が残ってしまい、明るく
高画質な表示が得られない。一方、ヘイズが大きすぎる
と表示のにじみ（ボケ）を抑えるのが困難となり、鮮明
でコントラストが高い高画質な表示が得られない。実験
によると、好ましいヘイズの範囲は、３０％以上６０％
以下であった。また、散乱板は、Ａｓｉａ Ｄｉｓｐｌ
ａｙ９５，ｐｐ５９９−ｐｐ６０２で東北大学内田教授
らが発表しているような、入射光側への散乱（後方散
乱）がなく、前方散乱が主であるものがより好ましい。
散乱板は、特開平９−１１３８９３号公報に記載されて
いるような指向性を持つ光制御フィルムでも構わない。

【００１５】請求項２記載の液晶装置は、第１基板と第
２基板との間に液晶層が挟持され、前記第１基板の前記
液晶層と異なる側に散乱板と偏光板が順次配置され、前
記第２基板の前記液晶層側の面に反射層が形成されてな
る液晶装置において、前記散乱板と前記反射層の距離Ｌ
と画素ピッチＰの関係が、１≦Ｌ／Ｐ≦１０であること
を特徴とする。

【００１６】この手段によれば、各画素の情報を混在さ
せずに認識することが可能となり、散乱板による表示の
にじみ（ボケ）を抑えることができる。画素ピッチＰを
２４０μｍ一定として、散乱板と反射層の距離Ｌを変え
て表示のにじみ（ボケ）を観察した実験結果を表２に示
す。表中の○は表示のにじみが問題ないレベル、△は表
示のにじみが見られるが実用上問題のないレベル、×は
表示のにじみが明らかに見られ問題のあるレベルを示し
ている。表２の結果から、散乱板と反射層の距離Ｌと画
素ピッチＰの関係が、１≦Ｌ／Ｐ≦１０であると、散乱
板による表示のにじみ（ボケ）を抑えることができる。
特に、工業的で実用的な範囲は、２≦Ｌ／Ｐ≦６であ
る。

【００１７】

【表２】

【００１８】請求項３に記載の液晶装置は、前記液晶層
が負の誘電異方性を有する液晶により形成されてなるこ
とを特徴とする。誘電率異方性が負の液晶を用いること
によって液晶は基板に対して垂直に配列する。電界の制
御により液晶（液晶分子）は傾き光の透過状態を制御す
ることができる。このような液晶を用いたことによって
視角特性が大幅に広がるという効果を有する。

【００１９】請求項４記載の液晶装置は、前記反射層が
画素電極を兼ねていることを特徴とする。

【００２０】この手段によれば、反射層の上に新たに絶
縁層や透明電極などを形成する必要がないので、反射層
と散乱板との距離を短くすることができる。また、反射
面が画素電極を兼ねているので、新たに画素電極を形成
する必要がなく、低コストで済む。

【００２１】請求項５記載の液晶装置は、前記第１基板
と前記偏光板の間に少なくとも１枚の位相差板を配置す
ることを特徴とする。

【００２２】この手段によれば、反射型表示において良
好な表示制御ができるとともに、光の波長分散に起因す
る色付きなどの色調への影響を低減することができる。
位相差板は、散乱板と反射層の距離Ｌを短くするという
観点から、偏光板と散乱板の間に配置することが望まし
い。

【００２３】請求項６記載の液晶装置は、前記反射層と
前記第１基板の間にカラーフィルタを形成したことを特
徴とする。

【００２４】この手段によれば、表示のにじみ（ボケ）
のない反射型カラー表示を実現することができる。カラ
ーフィルタは、３８０ｎｍ以上７８０ｎｍ以下の波長範
囲のすべての光に対して３０％以上の透過率を有してい
るのが好ましい。このようにすることで、明るい反射型
カラー表示を実現することができる。

【００２５】請求項７記載の電子機器は、請求項１から
６のいずれか記載の液晶装置を搭載したことを特徴とす
る。

【００２６】この手段によれば、散乱板による表示のに
じみ（ボケ）などのない反射型表示のできる液晶装置を
用いた電子機器を実現することができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】次に、添付図面を参照して本発明
に係る実施形態について説明する。

【００２８】（第１実施形態）図１は本発明に係る液晶
装置の第１実施形態の構造を示す概略縦断面図である。
この実施形態は基本的に単純マトリクス型の液晶表示装
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や他のセグメント型の装置、その他
の液晶装置にも適用することは可能である。

【００２９】この実施形態では、２枚の基板１０１、１
０２の間に液晶層１０５が枠状のシール材１０４によっ
て封止された液晶セルが形成されている。液晶層１０５
は、所定のツイスト角を持つネマチック液晶で構成され
ている。前方の透明基板１０１の内面上にはカラーフィ
ルタ１１０が形成され、このカラーフィルタには、Ｒ
（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色の着色層が所定パタ
ーンで配列されている。カラーフィルタの表面上には透
明な保護膜１１１が被覆されており、この保護膜の表面
上に複数のストライプ状の透明電極１１２がＩＴＯなど
により形成されている。透明電極１１２の表面上には配
向膜が形成され、所定方向にラビング処理が施されてい
る。また、前方の透明基板１０１の外面上に偏光板１０
６、位相差板２枚１０７、１０８、散乱板１０９が配置
されている。

【００３０】一方、後方基板１０２の内面上には、上記
カラーフィルタの着色層毎に形成されたストライプ状の
反射電極１０３が上記透明電極１１２と交差するように
複数配列されている。ＭＩＭ素子やＴＦＴ素子を備えた
アクティブマトリクス型の装置である場合には、各反射
電極１０３は矩形状に形成され、アクティブ素子を介し
て配線に接続される。この反射電極１０３はＣｒやＡｌ
などにより形成され、その表面は透明基板１０１の側か
ら入射する光を反射する反射面となっている。反射電極
１０３の表面上には上記と同様の配向膜が形成される。

【００３１】まず、反射型の表示について説明する。外
光は図１における偏光板１０６、位相差板２枚１０７、
１０８、散乱板１０９、カラーフィルタ１１０をそれぞ
れ透過し、液晶層１０５を通過後、反射電極１０３によ
って反射され、再び偏光板１０６から液晶セルの外へ出
射される。このとき、液晶層１０５への印加電圧によっ
て明状態と暗状態、及びその中間の明るさを制御する。
散乱板１０９は、反射電極１０３の鏡面感や金属感を白
濁させ、外光の正反射方向以外でも明るい表示を認識す
ることができるようにする効果がある。

【００３２】本実施形態で、散乱板と反射層の間に用い
たそれぞれの部材の厚さは、ガラス基板１０１が５５０
μｍ、カラーフィルタ層１１０が１μｍ、保護膜（絶縁
層）１１１が２μｍ、ＩＴＯ透明電極１１２が０．３μ
ｍ、配向膜が２層で０．２μｍ、液晶層１０５が７．５
μｍである。これらを合わせると、散乱板１０９と反射
層１０３の距離Ｌは、５６１μｍとなる。この液晶装置
は、散乱板による表示のにじみ（ボケ）を可能な限り抑
えているので、鮮明でコントラストが高く発色のよい反
射型の表示が得られた。

【００３３】上述したような本実施例の構成によれば、
散乱板による表示のにじみ（ボケ）などのない反射型カ
ラー液晶装置が実現できた。

【００３４】本実施形態では、反射層が画素電極を兼ね
ているが、反射層の上に保護膜または絶縁膜を形成して
からＩＴＯなどの透明電極を形成して、画素電極として
もよい。

【００３５】（第２実施形態）図２は本発明に係る液晶
装置の第２実施形態の構造を示す概略縦断面図である。
この実施形態は基本的に単純マトリクス型の液晶表示装
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や他のセグメント型の装置、その他
の液晶装置にも適用することは可能である。

【００３６】この実施形態では、２枚の基板２０１、２
０２の間に液晶層２０５が枠状のシール材２０４によっ
て封止された液晶セルが形成されている。液晶層２０５
は、負の誘電異方性を持つネマチック液晶で構成されて
いる。前方の透明基板の内面上にはカラーフィルタ２０
９が形成され、このカラーフィルタには、Ｒ（赤）、Ｇ
（緑）、Ｂ（青）の３色の着色層が所定パターンで配列
されている。カラーフィルタの表面上には透明な保護膜
２１０が被覆されており、この保護膜２１０の表面上に
複数のストライプ状の透明電極２１１がＩＴＯなどによ
り形成されている。透明電極２１１の表面上には液晶を
垂直に配向させる配向膜が形成され、所定方向にラビン
グ処理が施されている。このラビング処理によって、液
晶分子はラビング方向に約８５度のプレティルト角を有
している。

【００３７】一方、後方の基板２０２の内面上には、上
記カラーフィルタの着色層毎に形成されたストライプ状
の反射電極２０３が上記透明電極２１１と交差するよう
に複数配列されている。ＭＩＭ素子やＴＦＴ素子を備え
たアクティブマトリクス型の装置である場合には、各反
射電極２０３は矩形状に形成され、アクティブ素子を介
して配線に接続される。この反射電極２０３はＣｒやＡ
ｌなどにより形成され、その表面は透明基板２０１の側
から入射する光を反射する反射面となっている。反射電
極２０３の表面上には上記と同様の配向膜が形成され
る。なお、この配向膜にはラビング処理を施さない。

【００３８】反射電極２０３には、１．０重量％のＮｄ
を添加したＡｌを５００オングストロームの厚みでスパ
ッタした金属膜を用いた。前方の透明基板２０１の外面
上に偏光板２０６が配置され、偏光板２０６と透明電極
２１１との間に位相差板（１／４波長板）２０７と散乱
板２０８が配置されている。

【００３９】外光は図２における偏光板２０６、位相差
板２０７、散乱板２０８、カラーフィルタ２０９をそれ
ぞれ透過し、液晶層２０５を通過後、反射電極２０３に
よって反射され、再び偏光板２０６から液晶セルの外へ
出射される。このとき、液晶層２０５への印加電圧によ
って明状態と暗状態、及びその中間の明るさを制御す
る。

【００４０】この実施形態では、図３に示すように画素
ピッチＰを１８０μｍとし、１画素３０１はＲ（赤）、
Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３ドットからなる。また、散乱板
と反射層の間に用いたそれぞれの部材の厚さは、ガラス
基板が７００μｍ、カラーフィルタ層が２μｍ、保護膜
（絶縁層）が２μｍ、ＩＴＯ透明電極が０．２μｍ、配
向膜が２層で０．１μｍ、液晶層が５μｍである。これ
らを合わせると、散乱板と反射層の距離Ｌは、７０９．
３μｍとなる。このとき、画素ピッチＰと散乱板と反射
板の距離Ｌの関係は、Ｌ／Ｐ＝３．９である。この液晶
装置は、散乱板による表示のにじみ（ボケ）を可能な限
り抑えているので、鮮明でコントラストが高く発色のよ
い反射型の表示が得られた。

【００４１】上述したような本実施例の構成によれば、
散乱板による表示のにじみ（ボケ）などのない反射型カ
ラー液晶装置が実現できた。

【００４２】最後に、上記の各実施形態に用いるカラー
フィルタの着色層について述べる。各実施形態において
は、反射型表示を行う場合、入射光が一旦カラーフィル
タのいずれかの着色層を透過した後、液晶層を通過して
反射電極によって反射され、再び着色層を透過してから
放出される。したがって、通常の透過型の液晶装置とは
ことなり、カラーフィルタを二回通過することになるた
め、通常のカラーフィルタでは表示が暗くなる。そこ
で、各実施形態では、図５に示すように、カラーフィル
タのＲ、Ｇ、Ｂの各着色層の可視領域における最低透過
率５０１が３０〜５０％になるように淡色化して形成し
ている。着色層の淡色化は、着色層の膜厚を薄くした
り、着色層に混合する顔料若しくは染料の濃度を低くし
たりすることによってなされる。このことによって、反
射型表示を行う場合に表示の明るさを低下させないよう
に構成することができる。

【００４３】（第３実施形態）本発明の請求項６記載の
電子機器の例を３つ示す。本発明の液晶装置は、反射型
なので、様々な環境下で用いられ、しかも低消費電力が
必要とされる携帯機器に適している。例えば、図６
（ａ）は携帯電話であり、（ｂ）はウォッチであり、
（ｃ）は携帯情報機器である。本発明の液晶装置は散乱
板による表示のにじみ（ボケ）などがなく表示品質が高
いので、高精細な表示を必要とする場合には最適であ
る。近年、情報量の増大と情報インフラの整備によっ
て、携帯の頻度が高い電子機器が数多く製造・販売され
ている。このような電子機器の表示部には本発明の液晶
装置は最適であり、特にカラー表示が必要な時には非常
に発色のよい表示を可能にする。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、散
乱板と鏡面反射層を持つ反射型液晶装置において、拡散
板による表示のにじみ（ボケ）や混色などを抑えた鮮明
な表示を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液晶装置の第１実施形態の概略構
造を示す概略縦断面図である。

【図２】本発明に係る液晶装置の第２実施形態の概略構
造を示す概略縦断面図である

【図３】１画素の概略図である。

【図４】散乱板を用いた反射型液晶の概略縦断面図であ
る。

【図５】カラーフィルタの着色層毎の光透過率を示す図
である。

【図６】本発明に係る液晶装置を搭載した電子機器の概
略図である。

【符号の説明】

１０１、１０２、２０１、２０２、４０４、４１２ ガ
ラス基板 １０３、２０３ 反射電極 １０４、２０４ シール材 １０５、２０５、４０９ 液晶層 １０６、２０６、４０１ 偏光板 １０７、１０８、２０７、４０２ 位相差板 １０９、２０８、４０３ 散乱板 １１０、２０９、４０５ カラーフィルタ １１１、２１０、４０６ 保護膜 １１２、２１１、４０７ 透明電極 ３０１ １画素 ４０８、４１０ 配向膜 ４１１ 反射層 ５０１ 最低透過率

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１基板と第２基板との間に液晶層が挟
   持され、前記第１基板の前記液晶層と異なる側に散乱板
   と偏光板が配置され、前記第２基板の前記液晶層側の面
   に反射層が形成されてなる液晶装置において、前記散乱
   板と前記反射層との間の距離Ｌが、３００μｍ≦Ｌ≦１
   ０００μｍに設定されてなることを特徴とする液晶装
   置。
2. 【請求項２】 第１基板と第２基板との間に液晶層が挟
   持され、前記第１基板の前記液晶層と異なる側に散乱板
   と偏光板が配置され、前記第２基板の前記液晶層側の面
   に反射層が形成されてなる液晶装置において、前記散乱
   板と前記反射層との間の距離Ｌと画素ピッチＰとの関係
   が、１≦Ｌ／Ｐ≦１０に設定されてなることを特徴とす
   る液晶装置。
3. 【請求項３】前記液晶層が負の誘電異方性を有する液晶
   により形成されてなることを特徴とする請求項１または
   ２に記載の液晶装置。
4. 【請求項４】 前記反射層が画素電極を兼ねていること
   を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液
   晶装置。
5. 【請求項５】 前記第１基板と前記偏光板の間に少なく
   とも１枚の位相差板が配置されてなることを特徴とする
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液晶装置。
6. 【請求項６】 前記反射層と前記第１基板の間にカラー
   フィルタが形成されてなることを特徴とする請求項１乃
   至５のいずれか１項に記載の液晶装置。
7. 【請求項７】 請求項１から６のいずれか記載の液晶装
   置を搭載した電子機器。