JP2000356768A

JP2000356768A - カラーフィルター及び液晶表示装置

Info

Publication number: JP2000356768A
Application number: JP2000110344A
Authority: JP
Inventors: Kenji Nakao; 健次中尾; Katsuhiko Kumakawa; 克彦熊川; Tsuyoshi Kamimura; 強上村; Hisahide Wakita; 尚英脇田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-04-13
Filing date: 2000-04-12
Publication date: 2000-12-26

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】透過型と反射型を兼用する液晶表示素子で
は、明るさが十分にとれない。【解決手段】背面光源を有するカラー表示の液晶表示
装置において、表示面の各画素の表示色に対応した、非
吸収型のカラーフィルターを有し、該非吸収型のカラー
フィルターは、所定の波長の光を透過し、その補色を反
射する干渉フィルターを用いる。また、反射型モードと
透過型モードでは互いに異なった表示モード（ノーマリ
ーホワイト又はノーマリーブラック）を用いる。また、
干渉フィルターの構造に工夫を凝らす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カラーフィルター
及び液晶表示装置（あるいは素子や表示部）に関し、特
に携帯型情報端末等に用いられるもの、更には透過、反
射両用形式のものに関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置には、大きく分けて透過型
と反射型がある。

【０００３】先ず、透過型であるが、一般に用いられて
いる透過型カラー液晶ディスプレイ（表示装置）は、吸
収型のカラーフィルターを用いている。これは、図１に
示すのような構造である。本図において、１１は、下部
に反射板（図示せず）等を設けた導光板である。１２
は、偏光板である。１４は、背景（下）側基板である。
１５は、前面（上、操作したり、表示面を見たりする人
が居る）側基板である。１７は、前面側の偏光板であ
る。６１は、Ｒ（赤）透過の吸収型（赤以外の波長は吸
収する）カラーフィルターである。６２は、Ｇ（緑）透
過の吸収型カラーフィルターである。６３は、Ｂ（青）
透過の吸収型カラーフィルターである。２１は、サイド
ライトあるいはバックライトとしての光源である。

【０００４】ただし、これら各部の基本的な作用、構
造、材料等はいずれもいわゆる周知技術である。このた
めそれらの一般的な説明は省略する。また、実際には、
以上の他にいずれかの基板には画素用や画素駆動用のＴ
ＦＴ（薄膜トランジスタ）が形成され、上下の基板の液
晶層に向いた面には透明導電膜や配向膜が設けられてい
る。しかし、これらもいわゆる周知技術であり、更に本
発明の趣旨に直接の関係はない。このため、それらの図
示や説明も省略する。

【０００５】以下、原則として本発明の趣旨に直接関係
する部分、作用等についてのみ説明する。

【０００６】次に、液晶パネルの背面に配置されたバッ
クライトは、いわゆる白色光源（全ての波長の光を人の
目に特定の色彩が目立たない割合で含む）である。ここ
で、各画素には当該画素の担う色彩に応じた所定の色だ
けを透過し他の色は吸収する吸収型のカラーフィルター
を設置してある。これによりＲ、Ｇ、Ｂ各色の表示を行
っている。

【０００７】ところが、この吸収型のカラーフィルター
を用いると、大よそ光の２／３、場合によってはそれ以
上を吸収してしまうため、その損失がきわめて高い。そ
こで、吸収型のカラーフィルターに換えて干渉フィルタ
ーを用いることが提案されている（例えば特開平１１−
３８３９７号、特開平１０−１９７８５９号、特願平９
−２７３０４２号）。ここに干渉フィルターとは、特定
の色を透過させ、残りの光を反射させるものである。そ
して、当該画素にとって不必要な色彩の光を光源側に反
射させるが、この反射された光は導光板１１の下部の反
射板等で表示面に再度反射されるため、この反射光は表
示のため再利用されることとなる。その結果、光の利用
効率が向上し、消費電力の低減や輝度の向上が得られ
る。

【０００８】特開平１１−３８３９７号は、反射型液晶
素子に応用した例である。特開平１０−１９７８５９号
は、カラーフィルターの下に干渉フィルターを形成する
方式である。特願平９−２７３０４２号は、干渉フィル
ターを用いた色分離バックライトの例である。

【０００９】なお、ここに干渉フィルターは一般的には
多層膜で形成されるが、近年ではコレステリック液晶を
固化させて形成するタイプの物も提案されている。（な
おこれについては、例えば「第６回ＨＬＣ研究成果発表
会第１頁コレステリック液晶を用いたカラーフィル
ターの開発（大日本印刷( 株) 守谷徳久）」参照。）次に、反射型であるが、一般に多く用いられている反射
型のカラー液晶ディスプレイ（表示装置）も同様に吸収
型の反射板を用いている。これは図２に示すような構造
であり、液晶パネルの背面側の基板に所定の色のみを反
射し、他の色は吸収する反射板７１を形成し、所定の色
を明るく表示する画素のみがその色を反射し、所定の色
を明るく表示する画素のみがその色を反射板が表示面側
（見る人側）へ反射しその色は吸収し、明るく表示しな
い画素は円光板や液晶層が光を断（吸収）するものであ
る。なお本図において、図１に示すのと同じ作用、構造
等の部品、部分等には同じ符号を付してある。そして、
このことは後に説明する本発明の実施の形態の液晶表示
装置も同様である。なおまた、本図の７１は、反射板兼
電極である。

【００１０】なお、後の実施の形態にも関係するので、
念のため記載するが、このタイプにおいては、透過光は
表示のために液晶層を往復、すなわち２回通過してい
る。

【００１１】以上の他、反射型と透過型の中間的なもの
として、半透過型液晶ディスプレイがある。これは図１
に示す液晶ディスプレイの背面側基板１４の上面若しく
は下面にハーフミラーを配置し、ある程度の光を透過さ
せ、またある程度の光を反射させるものである。このタ
イプの液晶表示素子は、ＡＣ電源が使用できる場合には
透過型で用い、電池で駆動する場合には省電力の反射型
として用いたものであり、特に携帯情報端末等に広く用
いられている。

【００１２】更に、近年になって反射型と透過型を兼用
するタイプの公表がある（シャープ９９年４月１日新聞
発表）。これは従来の半透過型を改良し、画素単位に部
分的に反射板を作り込むことを特徴としている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
液晶表示素子では、明るさが十分にとれない。そもそ
も、液晶表示装置では偏光を利用するため、単なる黒白
表示であっても原則として光の利用効率は１／２程度に
低下する。

【００１４】特に、反射型と透過型を兼用するためには
さらに明るさが低下する。今話しを簡単にするため、例
えばハーフミラーの透過率が５０％とすれば、透過型の
場合にはバックライトの明るさの５０％だけを用い、反
射型の場合には反射光の５０％のみを用いている。結
局、どちらも光の利用率を半減させる。これは反射板を
画素に作り込んだ場合も同じである。（なお実際には、
バックライトを使用する透過型の方は、反射型としての
使用に比較すれば輝度に余裕がありうるため、透過率は
５０未満のことが多いであろう。）更にカラーフィルターが光吸収型のものを用いているた
め、２／３、場合によってはそれ以上の光が利用されて
いない。このため、カラー表示においては、光の利用効
率は原則として１／６程度に低下する。上述のハーフミ
ラーを使用したものならば、下手をすると光の利用効率
は１／１２程度にもなりかねない。

【００１５】その対策としての干渉フィルターを用いる
方式では、斜めから見ると色が変わって見える。すなわ
ち、干渉フィルターは周期性をもった多層膜等で形成さ
れ、この膜厚に対応した波長を選択的に反射するもので
ある。従って、斜めから見ると、フィルターの実効膜厚
が大きくなり透過する波長が変化する。

【００１６】このため、透過型、反射型を問わず、特に
両方兼用した型そして特にカラー表示の液晶表示装置に
おいて、消費電力が少なくしかも表示を明るくすること
が望まれていた。

【００１７】また、表示面を見る方向によって色彩が変
化したりしない、しかも彩度も良好にすることが望まれ
ていた。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を
解決することを目的としてなされたものであり、カラー
フィルターとして非吸収型フィルターを使用する。

【００１９】また、反射型と透過型の表示を行うように
している。

【００２０】また、反射型としての使用のため、画素部
とは別個にバックライトやサイドライト等の背面光源を
消したりすることを可能としている。

【００２１】また、非吸収型フィルターとして干渉フィ
ルターを使用している。

【００２２】また本発明は、液晶層の有する変調特性
は、反射型のモードと透過型のモードとで光が通過する
液晶層の厚さ（通過距離）が異なるため、何れのモード
でも明るく、コントラストも優れるようにしている。

【００２３】また、カラーフィルターが多層膜で形成さ
れた干渉フィルターであり、更にその多層膜の法線方向
が、基板法線方向に対して傾いている。

【００２４】具体的には以下のようにしている。

【００２５】１の発明においては、バックライト、投射
用の強力な光源等の背面光源を有するカラー表示の液晶
表示装置（含む、投射ディスプレイ）において、表示面
（投射ディスプレイならば、厳密には表示に使用される
フィルムとしての面）の各画素のデルタ、モザイク、ス
トライプ等分担する表示色に対応してのカラーフィルタ
ーは、透明樹脂内に色素を分散させることにより所定の
色以外の光を吸収する従来のカラーフィルターでなく、
所定の色は透過し他の色は反射する非吸収型のカラーフ
ィルター（注、３原色表示に限定されない）を使用して
いる。

【００２６】他の発明においては、スイッチの切り換え
等で表示モードが反射型と透過型との切り換え可能な兼
用液晶表示装置（既述の如く、素子、携帯機器の表示部
を含む）としている。

【００２７】他の発明においては、反射型として使用す
るため、バックライトの光量を断（０）とする等調整可
能としている。

【００２８】他の発明においては、非吸収型のカラーフ
ィルターは、多層膜からなる等の干渉型カラーフィルタ
ーであり、赤等所定の色の光のみ透過し、その補色は反
射する。

【００２９】他の発明においては、反射型ではＣＭＹの
色表示を行ない、透過型ではＲＧＢの色表示を行う。ま
たこのため、所定の切換え回路等をも有している。

【００３０】他の発明においては、反射型と透過型に応
じて最適な表示をなすべく、操作によりＴＦＴをＯＮ、
ＯＦＦを逆にする等して表示とネガ反転させることが可
能となっている。

【００３１】他の発明においては、透過型と反射型の表
示モードの切り換えが可能な液晶表示装置において、反
射型として使用時には、白やカラー表示の際にはそのた
めに表示面側から入射した光あるいは各画素により定ま
った色の光を反射する反射手段と、透過型としての使用
時には、白や各画素により定まった色の光を透過させる
透過手段とを有している。

【００３２】他の発明においては、使用する液晶の型に
より透過型では反射型に比較して表示用の光が液晶層に
より偏光角を変化させる変調量が少なくなるのを補償す
るため、透過型では変調用電圧信号を大にしている。

【００３３】他の発明においては、透過型として使用す
る表示用光が通過する部分の液晶層が厚くなるよう、当
該部のセルが厚くされている。

【００３４】他の発明においては、透過型時の変調量が
大きくなるように変調用電圧を上げ、また高い電圧に応
じて大きく変調する液晶を使用している。

【００３５】他の発明においては、反射手段の反射光と
透過手段の透過光とが補色の関係となるようにしてあ
り、表示モードの切り換えで液晶層の変調も切り換える
ようにしている。

【００３６】他の発明においては、反射手段、透過手段
は非吸収型であり、特に干渉フィルターとしている。

【００３７】他の発明においては、干渉フィルターは多
層膜よりなり、更に見る角度によりカラー表示に乱れが
生じないよう、各画素の多層膜の表面に見る者から見て
左右上下方向等に傾いて形成されている。

【００３８】他の発明においては、多層膜にコレステリ
ック液晶を使用している。

【００３９】他の発明においては、コレステリック液晶
を使用した干渉フィルターは、コレステリック液晶と高
分子の複合体としている。

【００４０】他の発明においては、反射型と透過型の兼
用ではないが、ともかくフルカラー、２色カラー、モノ
クロ等の表示に使用するため、非吸収型のカラーフィル
ターを使用している。更に、このカラーフィルターに上
述の各発明群と同じ工夫を凝らしている。

【００４１】

【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態に
基づいて説明する。

【００４２】（第１の実施の形態）本実施の形態は、透
過型のカラー液晶表示装置に関する。

【００４３】図３に、本実施の形態の液晶表示素子の断
面を示す。本図において、１３は、λ／４板たる位相差
板である。１８は、Ｒ透過、Ｃ反射の干渉フィルターで
ある。１９は、Ｇ透過、Ｍ反射の干渉フィルターであ
る。２０は、Ｂ透過、Ｙ反射の干渉フィルターである。

【００４４】なお、これらの干渉フィルターについて
は、後の実施の形態にて詳しく説明する。

【００４５】本実施の形態の液晶表示素子の基本的な構
造、例えば基板間に液晶を挟持した液晶パネルの背面に
バックライトユニットを設置しているのは、図１に示す
ものと同じである。ただし、背面側に基板に干渉フィル
ターを各画素毎に形成しているのが異なる。なお、この
カラーフィルターはＴＦＴトランジスタを形成したアク
ティブマトリクス基板上に形成しているが、これは既述
の理由により図示は省略してある。

【００４６】さて、図１に示すカラーフィルターの役を
担うのは、上述の特性を有する干渉フィルターとしてい
る。なお、ここで、シアン、マジェンタ（マゼンタ）、
イエローとは、それぞれ緑と青、赤と青、赤と緑の混合
である。なおまた、念のため記載するならば、赤とシア
ン、緑とマジェンタ、青とイエローはそれぞれ補色にな
る。ただし、これらもいわゆる周知事項なので、これ以
上の説明は省略する。

【００４７】また、使用する液晶層は４５度ツイストの
ツイストネマチック構造とした。この基で、電圧を印加
しない状態では液晶層はλ／４板として作用する。一方
電圧を印加した状態では、液晶が電界方向に並ぶため、
このλ／４板の効果は消失する。そして、この電界のス
イッチング（ＯＮ、ＯＦＦあるいは開、閉）によって表
示を行うものである。

【００４８】上側の基板１５には、偏光板１７をその吸
収軸がラビング方向に平行になるように貼り付けた。下
面側の基板１１には、λ／４板１３と偏光板１２を張り
付け、この偏光板の方向は表側の偏光板の方向に直交す
るようにした。

【００４９】この構成により、透過型ではノーマリーブ
ラック、反射型ではノーマリーホワイトの液晶素子とな
る。ここに、ノーマリーブラックとは電圧を印加しない
状態で黒表示（表示面側に光が行かない）となるモード
である。また、ノーマリーホワイトとは、電圧を印加し
ない状態で白表示（表示面側に光が行く。従って、カラ
ー表示ならば当該画素の分担する色の光が行く。このた
め、色彩学上の白の表示に限定されない。）となるモー
ドである。

【００５０】以下、この液晶表示素子の作用について説
明する。

【００５１】図４に、透過型の作用を示す。ここでは、
バックライトを点灯している。本図では３種の画素Ｒ、
Ｇ、Ｂを示しているが、この各画素にはカラーフィルタ
ーとしてそれぞれＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）を透過
するだけでなく、他の色の光を反射する干渉フィルター
を使用した。バックライトは白色光であるが、カラーフ
ィルターは所定の色の光しか通さないだけでなく、その
他の色の光をバックライト側へ反射する。そして、この
反射された色の光は表示面全てが反射光と同じ色の画素
が全くないということは少ないであろうため、バックラ
イト部内で再度反射され、いずれは所定のカラーフィル
ターを通って表に現れる。そうでなくても、直接、間接
的にバックライトの昇温そして発光に利用される。この
ため、光のロスは吸収型のカラーフィルターに比べると
格段に少ないこととなる。

【００５２】例えば、ここでＲの画素だけに電圧を印加
したとすると、液晶層はノーマリーブラックであるため
に、電圧の印加された画素すなわちＲの画素だけがＲの
光を通す。また、Ｇ、Ｂは表面の偏光板で吸収される。
このためＲのみが通過し、表示はＲＧＢ色表示における
「赤」となる。

【００５３】図５に、反射型の作用を示す。この場合、
バックライトは消し、操作者側から室内光等の外光が入
射している。また、Ｒの画素のみに電圧が印加されてい
るものとする。

【００５４】外光は白色である。ここで、画素に形成さ
れているカラーフィルターは干渉フィルターであるた
め、前述した透過する色の補色を反射する。従ってこの
場合、ＲのカラーフィルターはＧとＢの混合であるＣ
（シアン）を反射する。しかしこのＲの画素には電圧が
印加されている。このとき、液晶層は反射型素子として
はノーマリーホワイトであるため、電圧が印加してある
画素では黒表示となる。すなわち、光は吸収されてしま
う。

【００５５】従って、反射したＣは偏光板１７で吸収さ
れる。逆に、ＧとＢの画素では干渉フィルターはそれぞ
れＭ（マジェンタ：ＲとＢの混合）、Ｙ（イエロー：Ｒ
とＧの混合）が反射され、これらの画素には電圧が印加
されていないため、ノーマリーホワイトの素子では吸収
されない。よってこのＭとＹは反射される。このため、
反射型ではＭとＹが反射され、これは個々の画素が小さ
いためＣＭＹ色表示における「赤」の表示となる。

【００５６】さて、バックライトを使用しない反射型で
は色純度よりも明るさを重視するためＣＭＹ色表示が望
ましい。逆に、バックライトを使用する透過型では色純
度を重視するＲＧＢ色表示が望ましい。そして、本実施
の形態ではその要請にうまく適合する。

【００５７】更に、実際の使用においては両方式を併合
したが、この場合でも表示は非常に良好であった。

【００５８】また、本実施の形態の液晶表示装置は携帯
情報端末のような持ち歩く機器への応用に適しており、
電源容量に余裕のある場合にはバックライトを点灯し、
電池残量が少ない場合にはバックライトを消したり、減
光可能としたりすることができるようにしている。具体
的には、電池容量や外部の明るさ等に応じてバックライ
トの電圧を下げたり、２個のバックライトのうち１個の
み点灯したりすることを可能としている。

【００５９】なお、本実施の形態では、４５°ツイスト
のツイストネマチック液晶モードを用いたが、このモー
ドに限るものではないのは勿論である。すなわち、例え
ば垂直配向液晶や、ＯＣＢ液晶、ＳＴＮ液晶、強誘電性
液晶、ＥＣＢ液晶等を用いてもよい。

【００６０】また、本実施の形態では、液晶層の挙動そ
のものは反射型ではノーマリーホワイト、透過型ではノ
ーマリーブラックとしたが、この逆にしてもよい。な
お、このときには、偏光板の貼り付け角度を調整し、必
要に応じて位相差フィルムを挿入する必要がある。

【００６１】また、反射型、透過型双方とも、ノーマリ
ーホワイトとしても良く、逆にノーマリーブラックとし
ても良い。ただし、これらの場合には、反射時と透過時
とで逆のネガ表示になるため、使用状況に合わせて表示
データをネガ反転させる機能をつける必要がある。

【００６２】またこの場合、本実施の形態ではバックラ
イトを画素の駆動とは独立に消灯可能の機能を付加した
が、これと連動させるようにしても良い。これらの場合
の回路構成の基本を図６に示す。本図において、８０
は、切換えスイッチである。８１は、サイドライト２１
の電源スイッチである。２つの８２は、表示モードを反
転させためのスイッチである。８３は、電源の電池であ
る。８４は、サイドライトを除く電力消費部、例えば表
示部（のＴＦＴ）やキーボード等である。また、点線は
制御信号線である。そして、操作者の切換えスイッチ８
０の操作により、上述の作用が発揮される。すなわち、
サイドライトの点灯、消灯に伴い、表示部のＴＦＴの駆
動電圧も逆になる。なお、本図はあくまでも原理であ
り、従って実際には多少の相違もあるのは勿論である。

【００６３】反射型と透過型を常にノーマリーホワイト
で表示する等、双方とも同じモードで駆動すると、図６
に示す反転機構等やわざわざは図示していないが各種の
調整機器等は必要なくなり、更にこれは当たり前のこと
であるが、液晶セルの設計も楽になる。しかし、反射の
ための外光と透過のためのバックライトからの光が混在
する場合には、そして現実にはこれが普通であるが、互
いに相殺しあってコントラストを低下させる。すなわ
ち、互いに逆のモードを用いるのはコントラストの面か
らは有利であり、互いに同じモードを用いると設計の面
からは有利である。

【００６４】ところで、本実施の形態で、干渉フィルタ
ーが、透過型と反射型では補色、すなわち逆の特性を発
揮することに着目し、更に液晶素子の動作が透過型と反
射型とで逆になるように偏光板を配置することにより、
矛盾のない動作となるようにしている。これにより、光
のロスを最小限に留め、しかも明るい液晶表示素子とな
った。

【００６５】（第２の実施の形態）本実施例の形態は、
吸収型のカラーフィルターを用いた透過型と反射型兼用
の液晶表示素子である。図７に、本実施の形態の液晶表
示装置の断面を示す。この液晶素子そのものは、先の第
１の実施の形態と同様に裏面にバックライトを有してい
る。ただし、以下の点が相違する。

【００６６】まず第１に、各画素の半分の面積に反射板
を形成した。本図４１が、各画素の下部の基板１４側に
形成された半分の面積の反射板である。

【００６７】第２に、この反射板４１を形成した領域に
はＣ４３、Ｍ４５、Ｙ４７の吸収型カラーフィルターを
それぞれ形成した。ここに吸収型カラーフィルターと
は、他の色、具体的には補色は吸収してしまうフィルタ
ーのことである。

【００６８】第３に、この反射板を形成していない領域
には透過部であり、Ｒ４４，Ｇ４６，Ｂ４８の吸収型カ
ラーフィルターを形成した。

【００６９】以上の基で、偏光板１２、１７と位相差板
１３の配置を先の第１の実施の形態と同様にして、反射
型ではノーマリーホワイト、透過型でノーマリーブラッ
クを実現した。

【００７０】さて、先の実施の形態では、λ／４板相当
の位相変調を行う液晶素子を用いた。この場合、反射型
では液晶層を２回通過するため合計λ／２の変調を行
う。透過型では１回のみ通過するためλ／４の変調しか
実現できない。このため反射型で最適な偏光板配置にす
ると、透過型では透明状態の透過率が十分に得られな
い。と言って、下部の位相差板を充分な透過率になるよ
うな物にすると、今度は黒表示の場合に多少光が透過す
ることとなる。

【００７１】そこで本実施の形態では、透過型の領域と
反射型の領域を別々に形成し、透過型のセルを厚くして
いる。セルを厚くすると、それだけ位相変調の量を多く
することができる。ここで反射型領域のセル厚を２μ
ｍ、透過型領域を４μｍとすることで位相変調の量を最
適化した。これによって、透過型でも反射型でも最適な
透過率を得ることができ、最適なコントラストを得た。

【００７２】なお、このセル厚さの異なる領域を形成す
るために、本実施の形態では透明な樹脂７２をカラーフ
ィルターを形成しない基板上に形成した。更に、この樹
脂層の上には透明電極４２を形成した。なお、この樹脂
層はカラーフィルター基板に形成してもよい。また、カ
ラーフィルターの厚みを、厚くしてもよい。

【００７３】また、本実施の形態ではカラー表示型で説
明したが、白黒モノクロ型でも良い。このときにはカラ
ーフィルターは必要ない。

【００７４】なお、本発明は位相変調方式の表示に限る
ものではない。例えば、ゲストホスト等の位相変調によ
らない表示方式では、この様にセル厚さを変更する必要
はない。

【００７５】（第３の実施の形態）本実施の形態では、
液晶層に垂直配向型の液晶を用いるものであり、その他
は先の第１の実施の形態と同じである。なお、偏光板と
位相差板の配置は垂直配向液晶に合わせて調整してい
る。

【００７６】前述のごとく、先の第１の実施の形態で
は、透過型での明るさが十分に得られない。さて、垂直
配向型の液晶は、電圧を印加すると液晶が傾斜し、複屈
折量が増加するデバイスである。このため、透過型で
は、印加電圧を大にして、複屈折を増加させることがで
きる。

【００７７】本実施の形態では、反射型として使用する
モードや電池の余裕が少ない場合には比較的低電圧の４
ｖで駆動し、透過型として使用するモードでは電源に余
裕があれば比較的大きな８ｖで液晶を駆動させ、なけれ
ば４ｖで駆動させる。なお、この切り換えはバックライ
トの点灯スイッチとも連動させているが、別途操作者の
操作によることも可能である。ただし、この回路構成等
はサイドランプのＯＮ、ＯＦＦに換えて電源の電圧の高
低の切り換えがなされる等の他は基本的には図６に示す
のと同じであり、またその他の回路も簡単である。従っ
て、この相違する部分のみを図８に示す。本図におい
て、８５は追加の電池であり、８６はバックライトライ
トや液晶の駆動電圧切換え用のスイッチである。

【００７８】これらにより、反射型モードでは低消費電
力で明るく、透過型では電源の如何等に応じて、消費電
力こそ増大するが明るさは最適となる使用が可能とな
る。

【００７９】なお、本実施の形態の特徴は、駆動する電
圧を反射型と透過型で異ならせることにあり、このため
使用する液晶は何も垂直配向型に限定されないのは勿論
である。

【００８０】また、電源はアダプターこそ必要であろう
が商用電源にする等なにも電池でなくてもよいのは、勿
論である。

【００８１】（第４の実施の形態）本実施の形態は、先
の第１の実施の形態で用いた干渉型カラーフィルターに
関する。

【００８２】本実施の形態の干渉型カラーフィルター
は、１画素内に傾斜の違う領域を作ることで、見る方向
によって発生する色変わりを解決するものである。

【００８３】本実施の形態の干渉型カラーフィルターの
形成法を以下に説明する。

【００８４】ガラス基板５２上にアクリル樹脂をコーテ
ィングした後、このアクリル樹脂に凹凸５１を形成し
た。凹凸の形成にはエッチングを用いたが、プレスを用
いてもよい。この凹凸は傾斜が左右対称になるようにし
た。図では左右のみの対称性を示したが、左右のみなら
ず紙面に直交する方向にも本傾斜構造を形成しても良
い。また形状はこの構造に限るものではない。

【００８５】この上に多層膜による干渉フィルターを蒸
着で形成した。このとき、液晶パネルの各画素に対応し
てＲ、Ｇ、Ｂ各色の干渉フィルターを作り分けた。

【００８６】ここで干渉フィルターが基板に対して斜め
に形成されており、各画素内でその傾斜する方向が異な
っていることが特徴である。図９に、この構造を概念的
に示す。

【００８７】上述の理由により、干渉フィルターは観察
する角度によって色が変わる。しかし、本実施の形態の
ものは、角度の異なる領域が複数あるため個々の角度の
領域では色が変わっても全体では複数の色が混合し、フ
ィルターとしては色変わりが少なくなる。

【００８８】以上は、干渉フィルターの多層膜を蒸着で
形成したが、その他コレステリック液晶のように多層構
造を有する液晶材料を固化させてもよい。そしてこの場
合にも、層に複数の傾きを形成するために、基板に凹凸
を形成しておけば良い。図１０に、この干渉フィルター
を示す。本図の（ａ）は、１画素の多層膜が４方向に傾
いている様子を示す。本図の（ｂ）は、コレステリック
液晶分子５３を高分子５４が固めている様子を概念的に
示す。

【００８９】本図の（ｂ）の他、コレステリック液晶を
固化させたカプセルを高分子中に分散させた高分子分散
型液晶として、層方向にバラツキが発生する様にしても
良い。

【００９０】以上本発明をその幾つかの実施の形態に基
づいて説明してきたが、本発明は何もこれらに限定され
ないのは勿論である。すなわち、例えば以下のようにし
ても良い。

【００９１】１）図１１に示すごとく、波長５０００Å
程度で反射率と透過率が急激に変化する、そして特性の
相反する２種の非吸収型カラーフィルターを使用して、
青赤の２色表示を行うようにしている。

【００９２】２）基板としてガラスや石英ではなく、樹
脂板、樹脂フィルター、アルミをラミネートした樹脂フ
ィルム等を使用している。

【００９３】

【発明の効果】以上の説明で判るように、本発明によれ
ば、光のロスを最小限に留め、明るい反射型、透過型兼
用の液晶表示装置を実現できる。

【００９４】また、電池の余裕に応じての表示が可能で
あり、携帯性に優れた液晶表示装置となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の透過型液晶表示素子の断面構造図であ
る。

【図２】従来の反射型液晶表示素子の断面構造図であ
る。

【図３】本発明の第１の実施の形態としての液晶表示
素子の断面構造図である。

【図４】上記実施の形態の液晶表示素子の光透過型と
しての使用時の作用を概念的に示した図である。

【図５】上記実施の形態の液晶表示素子の光反射型と
しての使用時の作用を概念的に示した図である。

【図６】ネガ反転に連動しての背面光源の消灯がなさ
れる等の回路の原理を示す図である。

【図７】本発明の第２の実施の形態としての液晶表示
素子の断面構造図である。

【図８】駆動電圧調整機構（回路）を示す図である。

【図９】本発明の第５の実施の形態としての干渉フィ
ルターの構造を概念的に示した図である。

【図１０】コレステリック液晶を使用した多層膜の干
渉フィルターの概念図である。

【図１１】２色表示の場合の干渉フィルターの特性を
示す図である。

【符号の説明】

１１導光板１２偏光板１３位相差板（λ／４板）１４背面側基板１５前面側基板１６液晶層１７偏光板１８干渉フィルター（Ｒ透過、Ｃ反射）１９干渉フィルター（Ｇ透過、Ｍ反射）２０干渉フィルター（Ｂ透過、Ｙ反射）２１サイドライト、バックライト４１画素毎の反射板４２透明電極４３吸収型カラーフィルター（Ｃ透過）４４吸収型カラーフィルター（Ｒ透過）４５吸収型カラーフィルター（Ｍ透過）４６吸収型カラーフィルター（Ｇ透過）４７吸収型カラーフィルター（Ｙ透過）４８吸収型カラーフィルター（Ｂ透過）５１干渉フィルター５２基板５３コレステリック液晶５４高分子６１従来の吸収型カラーフィルター（Ｒ透過）６２従来の吸収型カラーフィルター（Ｇ透過）６３従来の吸収型カラーフィルター（Ｂ透過）７１反射電極７２透明樹脂層８０切換えスイッチ８１サイドライトの電源スイッチ８２表示モード反転スイッチ８３電源の電池８４表示部のＴＦＴ等８５追加の電池８６追加の電池様スイッチ

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【手続補正書】

【提出日】平成１２年７月２６日（２０００．７．２
６）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０２Ｆ 1/133 ５３５Ｇ０２Ｆ 1/133 ５３５ 1/1334 1/1334 1/13357 Ｇ０９Ｆ 9/30 ３４９ＡＧ０９Ｆ 9/30 ３４９Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５３０ (72)発明者上村強大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者脇田尚英大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】背面光源を有するカラー表示の液晶表示
装置において、表示面の各画素の表示色に対応したそして非吸収型のカ
ラーフィルターを有していることを特徴とする液晶表示
装置。
【請求項２】上記液晶表示装置は、反射型と透過型とを兼用した兼用液晶表示装置であるこ
とを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】上記液晶表示装置は、反射型として使用するため上記背面光源の光量を各画素
の駆動とは独立に調整可能な背面光源調整手段を有して
いることを特徴とする請求項２記載の液晶表示装置。
【請求項４】前記非吸収型のカラーフィルターは、所定の波長の光を透過し、その補色を反射する干渉型カ
ラーフィルターであることを特徴とする請求項１、請求
項２若しくは請求項３記載の液晶表示装置。
【請求項５】反射型の表示ではＣＭＹの色表示を行
い、透過型の表示ではＲＧＢの色表示を行うことを特徴
とする請求項２若しくは請求項３記載の液晶表示装置。
【請求項６】反射型の表示ではＣＭＹの色表示を行
い、透過型の表示ではＲＧＢの色表示を行うことを特徴
とする請求項４記載の液晶表示装置。
【請求項７】上記液晶表示装置は、表示をネガ反転させる表示反転手段を有していることを
特徴とする請求項２若しくは請求項３記載の液晶表示装
置。
【請求項８】上記液晶表示装置は、表示をネガ反転させる表示反転手段を有していることを
特徴とする請求項４記載の液晶表示装置。
【請求項９】上記液晶表示装置は、表示をネガ反転させる表示反転手段を有していることを
特徴とする請求項５記載の液晶表示装置。
【請求項１０】透過型と反射型の表示モードの切換え
が可能な液晶表示装置において、所定の電圧信号によって光を変調する液晶層と、反射型としての表示のため表示面側から入射し、液晶層
を通過した光を反射する反射手段と、透過型としての表示のため液晶層の反表示面側から入射
した光を透過させる透過手段と、反射型の表示モードと透過型の表示モードとで、前記液
晶層による光の変調が逆になるよう上記所定の電圧信号
を制御する表示用電圧信号反転手段とを有していること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項１１】透過型と反射型の表示モードの切換え
が可能な液晶表示装置において、所定の電圧信号によって光を変調する液晶層と、反射型としての表示のため表示面側から入射し、液晶層
を通過した光を反射する反射手段と、透過型としての表示のため液晶層の反表示面側から入射
した光を透過させる透過手段と、反射型の表示モードのときが透過型の表示モードのとき
よりも、前記液晶層による光の変調特性が大きいよう上
記所定の電圧信号を制御する表示用電圧信号制御手段と
を有している液晶表示装置。
【請求項１２】前記液晶層の充たされたセルは、反射型の表示モードとして使用する場合に光が通過する
液晶層の存在する部分のセルの厚さよりも透過型の表示
モードとしての使用する場合に光が通過する液晶層の存
在する部分のセル厚が大きい表示モード対応厚さ型セル
であることを特徴とする請求項１０記載の液晶表示装
置。
【請求項１３】透過型と反射型の表示モードの切換え
が可能な液晶表示装置において、所定の電圧信号によって光を変調する液晶層と、反射型としての表示のため表示面側から入射し、液晶層
を通過した光を反射する反射手段と、透過型としての表示のため液晶層の反表示面側から入射
した光を透過させる透過手段と、反射型の表示モードと透過型の表示モードとの各々にお
いて、前記液晶層による光の変調が各々最適となるよう
に、表示モードに応じて印加する基準電圧値を切り換え
るモード対応変調用電圧切換え手段を有していることを
特徴とする液晶表示装置。
【請求項１４】上記液晶表示装置は、透過型の表示モードのため背面光源を有し、前記モード対応変調用電圧切換え手段に対する透過型の
表示モード、反射型の表示モード等に対するユーザの操
作に対応して前記背面光源を点灯し、消灯する等の表示
モード対応背面光源スイッチとを有していることを特徴
とする請求項１３記載の液晶表示装置。
【請求項１５】各画素毎に、前記反射手段と、前記透
過手段は、各々その反射光とその透過光が補色関係にあ
る補色型反射手段、補色型透過手段であることを特徴と
する請求項１０、請求項１１、請求項１２、請求項１３
若しくは請求項１４記載の液晶表示装置。
【請求項１６】上記液晶表示手段はカラー表示装置で
ありこのため、前記反射手段と前記透過手段は各々、カラー表示対応反射手段とカラー表示対応透過手段であ
ることを特徴とする請求項１０、請求項１１、請求項１
２、請求項１３若しくは請求項１４記載の液晶表示装
置。
【請求項１７】前記反射手段と前記透過手段は各々、非吸収型の反射手段及び非吸収型の透過手段であること
を特徴とする請求項１６記載の液晶表示装置。
【請求項１８】前記非吸収型の反射手段及び非吸収型
の透過手段は各々、干渉フィルターであることを特徴とする請求項１７記載
の液晶表示装置。
【請求項１９】前記干渉フィルターは、多層膜で形成され、更に多層膜の表面は基板面に対して
異なる角度で傾いた複数の小区画よりなる視る角度補償
型多層膜干渉フィルターであることを特徴とする請求項
１８記載の液晶表示装置。
【請求項２０】上記多層膜は、コレステリック液晶製多層膜であることを特徴とする請
求項１９記載の液晶表示装置。
【請求項２１】多層膜からなる干渉フィルターをカラ
ーフィルターとして使用した液晶表示装置であって、各画素のカラーフィルターとしての上記多層膜が、その
表面は基板面に対して異なる角度で傾いている複数の領
域を有している視る角度補償型多層膜であることを特徴
とする液晶表示装置。
【請求項２２】上記多層膜は、コレステリック液晶より形成されていることを特徴とす
る請求項２１記載の液晶表示装置。
【請求項２３】前記コレステリック液晶の多層膜は、高分子と液晶との複合体で形成されたものであることを
特徴とする請求項２２記載の液晶表示装置。