JPH0611711A

JPH0611711A - 反射型液晶表示装置

Info

Publication number: JPH0611711A
Application number: JP4169540A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Uchida; 龍男内田; Hidehiro Seki; 秀廣関; Seiichi Mitsui; 精一三ツ井; Kozo Nakamura; 浩三中村; Tadashi Kimura; 直史木村
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1992-06-26
Filing date: 1992-06-26
Publication date: 1994-01-21
Anticipated expiration: 2013-07-02
Also published as: JP2771392B2

Abstract

(57)【要約】【目的】表示品位が良好で、高精彩な液晶表示装置を
提供する。【構成】ガラス基板２上には合成樹脂材料からなる大
突起４および小突起５が形成される。大突起４および小
突起５の底部直径Ｄ１，Ｄ２は、それぞれ例として５μ
ｍおよび３μｍに定められ、これらの間隔Ｄ３は例とし
て少なくとも２μｍ以上に定められる。これらの突起
４，５を被覆し、突起４，５の間の凹所を埋めて平滑化
膜６が形成される。平滑化膜６上にはアルミニウムなど
の金属材料からなる反射金属膜７が形成される。この反
射金属膜７は、長手の帯状に複数列に亘って形成され
る。これらガラス基板２に、突起４，５、平滑化膜６お
よび反射金属膜７が、反射板８を構成する。前記反射金
属膜７上には、配向膜９が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、直視式のバックライト
を用いない反射型液晶表示装置に関し、さらに詳しくは
ワードプロセッサやいわゆるノート型パーソナルコンピ
ュータなどのオフィスオートメーション機器や、各種映
像機器およびゲーム機器などに好適に実施される反射型
液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ワードプロセッサやラップトップ
型パーソナルコンピュータあるいはポケットテレビと称
される携帯型テレビジョン受信機などへの液晶表示装置
の応用が急速に進展している。特に液晶表示装置の中で
も、外部から入射した光を反射させて表示を行う反射型
液晶表示装置は、光源となるバックライトが不要である
ため消費電力が低く、かつ薄型、軽量化が可能であり、
注目されている。

【０００３】従来から、反射型液晶表示装置には、ＴＮ
（ツイステッドネマティック）方式、およびＳＴＮ（ス
ーパーツイステッドネマティック）方式が用いられてい
る。ＴＮ方式は、１組の偏光板の間に、一対のガラス基
板と、各ガラス基板表面に形成された透明電極と、ガラ
ス基板間に封入された液晶層とを含んでなる液晶表示素
子を配置し、この液晶表示素子の光学的性質、すなわち
電圧無印加時の旋光特性と、電圧印加時の旋光解消特性
とを利用して白黒表示を行うものである。

【０００４】また、カラー表示に関しては、液晶表示素
子内にたとえば赤色、青色、緑色などの各色毎のカラー
フィルタを設け、電圧の無印加時／印加時に対応する液
晶表示素子の光スイッチング特性を利用し、加色混合に
よって比較的少色のカラー表示を行うマルチカラー表
示、あるいは基本的に任意の色彩を表示可能なフルカラ
ー表示を実現するようにしている。このような反射型液
晶表示装置は、現在、駆動方式としてアクティブマトリ
ックス駆動方式や単純マトリックス駆動方式が用いら
れ、例として携帯可能ないわゆるポケット液晶テレビジ
ョン受信機の表示装置として採用されている。

【０００５】ワードプロセッサなどのオフィスオートメ
ーション機器における表示装置として広く採用されてい
る表示方式は、液晶が前記ＴＮ方式の液晶と類似の液晶
表示原理を有し、液晶分子の捩れ角を１８０〜２７０度
に設定する前記ＳＴＮ方式が挙げられる。このＳＴＮ方
式の特徴は、液晶分子の捩れ角を９０度以上に増大さ
せ、液晶表示素子の複屈折効果によって生ずる楕円偏光
に対する偏光板の透過軸の設定角度を最適化することに
よって、電圧印加に伴う急激な分子配向変形を、液晶の
複屈折変化に対応させ、しきい値以上で急峻な光学的変
化を呈する光学特性を表示に利用するものである。した
がって、単純マトリックス駆動方式の高マルチプレクス
駆動に適するものである。

【０００６】一方、このＳＴＮ方式の短所としては、液
晶の複屈折によって表示の背景色として黄緑や濃紺の着
色を呈することである。この着色現象の改善策として、
表示用ＳＴＮ液晶表示素子に光学補償用液晶表示素子
や、ポリカーボネイトなどの高分子で形成される位相差
板を重ね合わせることによって色補償を行い、白黒表示
に近い表示可能とする液晶表示装置が提案されている。
このような着色補償を行う構成の液晶表示素子がいわゆ
るペーパーホワイト型液晶表示装置として用いられてい
る。なお、ＴＮ方式およびＳＴＮ方式の液晶表示装置の
詳細な動作原理は、日本学術振興会第１４２委員会編
「液晶デバイスハンドブック」１９８９、第３２９頁〜
第３４６頁に記載されており、周知の技術である。

【０００７】これらのＴＮ方式あるいはＳＴＮ方式の液
晶表示素子を反射型液晶表示装置として適用しようとす
ると、表示方式の原理の点で液晶表示素子を一対の偏光
板で挟む構成にし、その外側に反射板を設置する必要が
ある。このため、液晶表示素子に用いられるガラス基板
の厚さのために、使用者がガラス基板を見る角度、すな
わちガラス基板の法線方向と前記使用者が液晶表示素子
を見る方向とのなす角度によって視差が生じ、表示が二
重に認識されるという問題点がある。

【０００８】また、従来のＴＮ方式あるいはＳＴＮ方式
など、液晶の複屈折を電界で制御し、光シャッタ機能を
利用して表示を行う場合、このような表示方式の液晶表
示装置において偏光板を１枚とした場合、前述した、反
射型液晶表示装置としての原理上、コントラストのある
表示、すなわち白黒表示を実現することは不可能であ
る。

【０００９】ここで、偏光板１枚と１／４波長板とを用
いた反射型ＴＮ（４５度ツイスト型）方式の液晶表示装
置が、特開昭５５−４８７３３に開示されている。この
先行技術は、４５度捩れた液晶層を用い、印加される電
界の制御によって、入射直線偏光の偏波面を、１／４波
長板の光軸に平行な状態と４５度捩れた状態との２つの
状態を実現し、白黒表示を行う。液晶表示素子の構成
は、入射光側から、偏光子、４５度ツイスト液晶表示素
子、１／４波長板および反射板である。また、米国特許
４，７０１，０２８には、偏光板１枚と、１枚波長板
と、垂直配向液晶表示素子とを組み合わせた反射型垂直
配向液晶表示装置が開示されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開昭５５−４８７３３に記載されている液晶表示装置で
は、液晶層と反射板との間に１／４反射板を設ける必要
があるため、原理上、液晶表示素子の内部に反射膜を構
成することができない。したがって、構成を簡略化、小
型化することが困難であるという課題を有している。ま
た、表示に関する基本原理はＴＮ方式と同一であるた
め、電気光学特性の急峻性はＴＮ方式と同様である。す
なわち、表示品位に関してコントラストの向上や前述し
た電気光学特性の急峻性の向上を図ることが困難である
という課題を有している。

【００１１】また、前記米国特許４，７０１，０２８に
記載されている垂直配向型液晶表示装置は、下記の問題
点を有している。

【００１２】液晶層の垂直配向、特に傾斜垂直配向は
分子の姿勢に関する制御が極めて困難であり、このよう
な制御を実現する構成が複雑になり、量産化に不適であ
る。垂直配向は配向規制力が弱く、応答速度が遅い。垂直配向を用いた場合、駆動時にダイナミックスキャ
ッタリングが発生することがあり、表示動作の信頼性の
点で問題がある。

【００１３】本発明の目的は、上述の技術的課題を解消
し、視差がなく、高精彩で表示品位の高い反射型液晶表
示装置を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、液晶素子の光
の入射側に偏光子を配置してなる反射型液晶表示装置に
おいて、液晶素子は少なくとも透明電極を形成した絶縁
性基板と、一方の表面が滑らかな凹凸を有し、当該一方
表面に光反射面が形成され、前記透明電極と協働して表
示駆動する対向電極が形成された鏡面性の光反射部材
と、当該絶縁性基板と当該反射部材との間に封入され、
液晶分子の配向が平行配向またはツイスト配向のいずれ
かに選ばれた液晶層とを備え、前記偏光子と液晶素子と
の間に光学位相補償部材が配設されることを特徴とする
反射型液晶表示装置である。

【００１５】また本発明は、前記液晶素子のリターデー
ションΔｎ₁ｄ₁（Δｎ₁；液晶層の光学異方性、ｄ₁；液
晶層の層厚）と、光学位相補償部材のリターデーション
Δｎ₂ｄ₂（Δｎ₂；光学位相補償部材の光学異方性、
ｄ₂；光学位相補償部材の厚さ）とが、電圧Ｖ１の印加
時に４００〜７００ｎｍの範囲の光の波長λに対して、

【００１６】

【数３】｜Δｎ₁ｄ₁−Δｎ₂ｄ₂｜／λ＝ｍ／２±０．１（ｍ＝０，１，２，…）のときに光透過状態、また電圧Ｖ２印加時に波長４００
〜７００ｎｍの範囲の光の波長λに対して、

【００１７】

【数４】｜Δｎ₁ｄ₁−Δｎ₂ｄ₂｜／λ＝０．２５＋ｍ／２±０．１（ｍ＝０，１，２，…）のときに遮光状態となるように選ばれ、前記液晶層に印
加される電界により、数値｜Δｎ₁ｄ₁−Δｎ₂ｄ₂｜／λ
を変化させるようにしたことを特徴とする。

【００１８】また本発明は、前記液晶素子のリターデー
ションΔｎ₁ｄ₁と、光学位相補償部材のリターデーショ
ンΔｎ₂ｄ₂とが、電圧の無印加時に４００〜７００ｎｍ
の範囲の光の波長λに対して、前記第３式を満足するよ
うに選ばれ、前記液晶層に印加される電界により、数値
｜Δｎ₁ｄ₁−Δｎ₂ｄ₂｜／λを変化させるようにしたこ
とを特徴とする。

【００１９】また本発明は、前記液晶素子のリターデー
ションΔｎ₁ｄ₁と、光学位相補償部材のリターデーショ
ンΔｎ₂ｄ₂とが、電圧の無印加時に４００〜７００ｎｍ
の範囲の光の波長λに対して、前記第４式を満足するよ
うに選ばれ、前記液晶層に印加される電界により、数値
｜Δｎ₁ｄ₁−Δｎ₂ｄ₂｜／λを変化させるようにしたこ
とを特徴とする。

【００２０】また本発明は、前記光反射部材の光反射面
を形成する光反射膜が、前記液晶層側に臨んでいること
を特徴とする。

【００２１】また本発明は、前記光反射面が、前記絶縁
性基板上に形成された透明電極に対向する電極面として
定められることを特徴とする。

【００２２】また本発明は、前記光学位相補償部材が、
一対の透明基板と、各透明基板上に形成された透明電極
と、各透明基板間に封入された液晶層とを備えてなる液
晶素子であることを特徴とする。

【００２３】また本発明は、前記光学位相補償部材が、
高分子延伸フィルムであることを特徴とする。

【００２４】また本発明は、前記光反射面の上に、前記
光反射部材の表面に構成される凹凸を吸収する透明な平
坦化層を設け、この平坦化層の上に透明電極を形成し、
当該透明電極が前記絶縁性基板上に形成された透明電極
に対向する電極として定められることを特徴とする。

【００２５】また本発明は、前記絶縁性基板上、または
絶縁性基板上に形成された透明電極上のいずれかにカラ
ーフィルタ層を形成したことを特徴とする。

【００２６】

【作用】以下、本発明の反射型液晶表示装置の表示原理
を説明する。本発明の反射型液晶表示装置への入射光
は、偏光子、光学位相補償部材および液晶層を介して反
射部材に到達し、反射部材で反射されて液晶層、光学位
相補償部材および偏光子を介して出射する。ここで、偏
光子から出射して得られる直線偏光が、光学補償部材と
液晶層とを通過した後、楕円偏光となり、このときの楕
円偏光の位相差δは、

【００２７】

【数５】δ＝（２π／λ）（Δｎ₁ｄ₁−Δｎ₂ｄ₂）のように表される。ここで、記号λは光の波長、記号Δ
ｎ₁ｄ₁は液晶層のリターデーション、記号Δｎ₂ｄ₂は光
学位相補償部材のリターデーション、記号Δｎ₁，Δｎ₂
は液晶層および光学位相補償部材の光学異方性（複屈折
率）、記号ｄ₁，ｄ₂は液晶層および光学位相補償部材の
厚さをそれぞれ示す。

【００２８】上記第５式の値δをいわゆる１／４波長条
件と、３／４波長条件とに設定したときに、入射光が遮
光される。すなわち、前記条件は一般には前記第４式に
示す数式、｜Δｎ₁ｄ₁−Δｎ₂ｄ₂｜／λ＝０．２５＋ｍ
／２の成立として表される。液晶層のリターデーション
の波長分散を考慮して、波長範囲が４００ｎｍ〜７００
ｎｍの間、すなわち可視の波長範囲で、前記第４式をお
おむね満足するように光学位相補償部材の特性を設定す
ればよい。

【００２９】光学位相補償部材に入射した偏光子からの
直線偏光は、前記第４式を満足した光学位相補償部材お
よび液晶層を通過して、たとえば右回りの円偏光となっ
て、前記反射部材で反射し、左回りの円偏光となる。一
方、液晶層を通過して左回りの円偏光となっている場合
には、反射部材で反射し右回りの円偏光となる。

【００３０】これにより、反射部材からの反射光は再び
液晶層および光学補償部材を通過することにより、入射
時に液晶層を通過する前の直線偏光とは直交する直線偏
光となり、偏光子により遮光される。

【００３１】また、前記第３式｜Δｎ₁ｄ₁−Δｎ₂ｄ₂｜
／λ＝ｍ／２を満足するように光学異方性Δｎ₂および
厚さｄ₂の条件を、光学位相補償部材が満足した場合に
は、偏光子を通過して光学位相補償部材に入射した直線
偏光は、光学位相補償部材および液晶層を通過した後で
も偏光方向が平行な直線偏光のままであり、したがって
反射部材で反射後、あるいは当該反射光が再び液晶層お
よび光学反射部材を通過した後も、やはり偏光方向が平
行な直線偏光の偏光状態を維持する。したがって出射光
は偏光子を通過する。これら遮光状態および光の通過状
態を利用して表示を行うことができる。

【００３２】このような表示原理の場合、光反射部材が
偏光性を保持しない場合には、前述したような右回りの
円偏光から左回りの円偏光への変換、またはこの逆の変
換が効率的に行われなくなり、コントラストが低下す
る。

【００３３】偏光性を保持する反射部材としては、平坦
な鏡面反射部材があるが、これは外部の物体がそのまま
映るため、表示が見にくくなる。本件出願人は反射板作
製法として、既に特許出願を提出している。この特許出
願では、基板に感光性樹脂を塗布しパターン化し、さら
に熱処理を行って凸部を滑らかな形状に変形した後、そ
の上に反射面を形成したものである。この方法によれば
凸部を滑らかに形成できるため、多重反射が少なく、偏
光性を保持した明るい反射面とすることができる。この
ような反射部材を用いることにより、鏡面性、すなわち
光の偏光性の保持と拡散性とを兼ね備えた反射板を得る
ことができる。

【００３４】

【実施例】図１は本発明の一実施例の反射型液晶表示装
置（以下、液晶表示装置と略す）１の断面図であり、図
２は液晶表示装置１におけるガラス基板２の平面図であ
る。本実施例の液晶表示装置１は例として単純マトリク
ス方式である。液晶表示装置１は、一対の透明なガラス
基板２，３を備え、ガラス基板２上には後述する合成樹
脂材料からなる大突起４および小突起５がそれぞれ多数
形成される。大突起４および小突起５の底部直径Ｄ１，
Ｄ２は、それぞれ例として５μｍおよび３μｍに定めら
れ、これらの間隔Ｄ３は例として少なくとも２μｍ以上
に定められる。

【００３５】これらの突起４，５を被覆し、突起４，５
の間の凹所を埋めて平滑化膜６が形成される。平滑化膜
６の表面は、突起４，５の影響を受け、滑らかな曲面状
に形成される。平滑化膜６上にはアルミニウム、ニッケ
ル、クロムあるいは銀などの金属材料からなる反射金属
膜７が形成される。この反射金属膜７は、図２に示すよ
うに図２左右方向に長手の帯状に複数列に亘って形成さ
れる。これらガラス基板２に突起４，５、平滑化膜６お
よび反射金属膜７が、光反射部材である反射板８を構成
する。前記反射金属膜７上には、配向膜９が形成され
る。

【００３６】前記ガラス基板２と対向するガラス基板３
の表面には、前記反射金属膜７の長手方向と直交する方
向に長手の帯状であって、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化
物）などからなる透明電極１０が複数列に亘って形成さ
れる。反射金属膜７と透明電極１０とでマトリックス電
極構造が形成されている。透明電極１０が形成されたガ
ラス基板３を被覆して配向膜１１が形成され、相互に対
向するガラス基板２，３の周縁部は後述するシール材１
２で封止される。配向膜９，１１間には、例として誘電
異方性Δεが正である液晶材料、例としてメルク社製、
商品名ＺＬＩ４７９２などの液晶層１３を封入する。

【００３７】前記ガラス基板３の液晶層１３と反対側に
は、ポリカーボネイト製の延伸フィルム（光学異方性Δ
ｎ₂、厚さｄ₂）からなる光学位相補償部材である光学補
償板１４を設け、さらにその上に例として単体透過率４
８％の偏光板１５を配置する。

【００３８】前記反射金属膜７および透明電極１０に
は、それぞれ走査回路１６およびデータ回路１７の一方
が接続される。走査回路１６およびデータ回路１７は、
マイクロプロセッサなどの制御回路１８の制御により、
表示内容に対応する表示データに基づいて反射金属膜７
および透明電極１０を走査しつつ、電圧発生回路１９か
らの表示電圧Ｖ１または非表示電圧Ｖ２を印加し表示を
実現する。

【００３９】図３は偏光板１５、光学補償板１４および
液晶層１３の光学的構成を示す図である。すなわち、偏
光板１５の吸収軸あるいは透過軸の軸方向Ｌ１に対し
て、光学補償板１４の遅相軸の軸方向Ｌ２が時計回り方
向になす角度θ１は、例として４５度に定められる。一
方、液晶層１３の図１に示す液晶分子２０の配向方向Ｌ
３が、前記軸方向Ｌ１に対して反時計回りになす角度θ
２は、例として４５度に定められる。

【００４０】図４は図１に示す反射板８の製造工程を説
明する断面図である。図４（１）に示されるように、本
実施例では厚さｔ１（例として１．１ｍｍ²のガラス基
板２（コーニング社製、商品名７０５９）を用いる。ガ
ラス基板２上に、例として東京応化社製、商品名ＯＦＰ
Ｒ−８００などの感光性樹脂材料を、５００ｒｐｍ〜３
０００ｒｐｍでスピンコートし、レジスト層２１を形成
する。本実施例では、好適には２５００ｒｐｍで３０秒
間スピンコートし、厚さｔ２（例として１．５μｍ）の
レジスト膜２１を成膜する。

【００４１】次に、レジスト膜２１が成膜されたガラス
基板２を９０℃で３０分間焼成し、次に図４（２）に示
すように、後述する大小２種類の円形のパターンが多数
形成されたフォトマスク２２を配置して露光し、例とし
て東京応化社製、商品名ＮＭＤ−３の２．３８％溶液か
らなる現像液で現像を行い、図４（３）に示されるよう
にガラス基板２の表面に、高さの異なる大突起２３およ
び小突起２４を形成した。このように、高さの異なる２
種類以上の突起を形成する理由は、突起の頂上と谷とで
反射した光の干渉による反射光の色付きを防ぐためであ
る。

【００４２】前記フォトマスク２２は、これによって形
成される図２に示す大突起４および小突起５の配列状態
に示すように、直径Ｄ１（例として５μｍ）と、直径Ｄ
２（例として３μｍ）の円がランダムに配置された構成
であり、各円の間隔Ｄ３は少なくとも２μｍ以上である
ように選ばれる。なお、フォトマスク２２のパターンは
これに限定されるものではない。図４（３）の製造段階
のガラス基板２を、２００℃で１時間加熱し、図４
（４）に示されるように突起２３，２４の頂部を若干程
度溶融して円弧状に形成した。さらに図４（５）に示す
ように、図４（４）の製造段階のガラス基板２上に、前
記感光性樹脂材料と同一の材料を１０００ｒｐｍ〜３０
００ｒｐｍでスピンコートする。本実施例では好適には
２０００ｒｐｍでスピンコートする。これにより、各突
起２３，２４の間の凹所が埋められ、形成された平滑化
膜６の表面を比較的緩やかでかつ滑らかな曲面状に形成
することができる。

【００４３】さらに、平滑化膜６の表面にアルミニウ
ム、ニッケル、クロムあるいは銀などの金属薄膜を膜厚
ｔ３（例として０．０１〜１．０μｍ）程度に形成す
る。本実施例ではアルミニウムをスパッタリングして、
反射金属膜７を形成する。

【００４４】各ガラス基板２，３上に、ポリイミド樹脂
膜を形成し、２００℃で１時間焼成する。この後、前記
液晶分子２０を配向させるためのラビング処理を行う。
これにより配向膜９，１１が形成される。これらのガラ
ス基板２，３間を封止するシール材１２は、例として直
径６μｍのスペーサを混入した接着性シール材をスクリ
ーン印刷することによって形成される。

【００４５】このようにして形成される反射板８と、前
記透明電極１０および配向膜１１が形成されたガラス基
板３とを組み合わせるに際して、ガラス基板２，３間に
直径５．５μｍのスペーサを散布し、液晶層の層厚の規
制を行う。前記液晶層１３は、ガラス基板２，３を対向
して、前記シール材１２で貼り合わせた後、真空脱気す
ることにより、封入される。このような液晶層１３の屈
折率異方性Δｎ₁は０．０９４、層厚ｄ₁は例として５．
５μｍであるので、この液晶層１３のリターデーション
Δｎ₁ｄ₁は５１７ｎｍである。

【００４６】図５は、本実施例の液晶表示装置１の電圧
／反射率特性を示すグラフである。波長λが５５０ｎｍ
の光を入射させたときに、数値（Δｎ₁ｄ₁−Δｎ₂ｄ₂）
／λ＝０．２５、０．３、０．５となるように、前記光
学補償板１４のリターデーションΔｎ₂ｄ₂をそれぞれ選
定した。各数値の場合毎に、図５の特性曲線２５，２
６，２７が得られる。すなわち、特性曲線２５は、前記
第４式において、ｍ＝０の場合に対応し、特性曲線２７
は前記第３式において、ｍ＝１の場合に対応する。

【００４７】特性曲線２６は前記第３式および第４式の
いずれをも満足しないので、電圧無印加時において反射
板８からの反射光が液晶表示装置１から出射する特性曲
線２７あるいは反射光が遮光される特性曲線２５の場合
の中間的な状態を示し、電圧Ｖ１のとき第３式および第
４式の一方を満足し、電圧Ｖ２のとき第３式および第４
式の他方を満足し、このとき好ましい表示品位が実現さ
れる。すなわち、本実施例では前記第３式および第４式
が満足されるように、光学補償板１４あるいは液晶層１
３のリターデーションを選択することにより、高い表示
品位が実現できることが理解される。

【００４８】本実施例に関する本件発明者の実験によれ
ば、電圧を印加した場合、液晶表示装置１の法線方向に
関して角度３０度だけ傾斜した方向から入射した光に対
する前記法線方向の反射率は最大約４５％であり、最大
コントラスト比は７であった。このときのコントラスト
比を決定するための基準となる部材として酸化マグネシ
ウムＭｇＯの標準白色板を用いた。なお、図５のグラフ
で反射率が小さくなるのは、数値（Δｎ₁ｄ₁−Δｎ
₂ｄ₂）／λが±０．２５のときであり、反射率が最大の
場合は、数値（Δｎ₁ｄ₁−Δｎ₂ｄ₂）／λが０．５とな
る場合である。これらの２つの状態を用いることによ
り、白黒の表示を実現することができる。

【００４９】本実施例では前記第３式でｍ＝１、第４式
でｍ＝０の場合のみ示したが、変数ｍが他の数値の場合
でも同様な効果を発揮することが確認された。なお、こ
こでは、第３式および第４式ともに、液晶層とフィルム
とのリターデーションの差が、ある特定の値を示した場
合に、効果が現れることを示したが、実際には、液晶層
の厚みやフィルムの層厚のばらつきによって、この値は
変化する。そこで、この値がばらついたときに、コント
ラストにどの程度影響するかを調べたところ、第３式お
よび第４式ともに±０．１以下の範囲では、大きな影響
は現れず、充分実用に耐え得ることが判った。

【００５０】図６は本実施例の液晶表示装置１の動作を
説明する図であり、説明の便宜のため、液晶表示装置１
を分解して示す。図６（１）に示す遮光動作時では、入
射光２８は偏光板１５を通過すると偏光板１５の前記軸
方向Ｌ１と平行な直線偏光２９となる。直線偏光２９
が、前記第２式を満足する光学補償板１４および液晶層
１３を通過して、例として右回りの円偏光３０となる。
この円偏光３０は反射板８で反射し左回りの円偏光３１
となる。この円偏光３１は、前記第４式を満足するリタ
ーデーションをそれぞれ有する液晶層１３および光学補
償板１４を通過すると、前記入射時の直線偏光２９の方
向と直交する方向の偏光面を有する直線偏光３２とな
る。この直線偏光３２は偏光板１５によって遮光され
る。すなわち、反射板８からの反射光は遮光される。

【００５１】これに対し、液晶層１３を通過して右回り
の円偏光となる場合には、当該円偏光は反射板８で反射
すると左回りの円偏光となる。

【００５２】一方、図６（２）に示す光透過動作時に
は、光学補償部材１４と液晶層１３との各リターデーシ
ョンΔｎ₂ｄ₂，Δｎ₁ｄ₁は、前記第３式を満足するよう
に選ばれる。このとき、入射光２８は偏光板１５を通過
すると、前記軸方向Ｌ１と平行な直線偏光２９となる。
この直線偏光２９は、前記第３式を満足するように定め
られる光学補償板１４と液晶層１３とを通過しても同様
な偏光状態を保持する。液晶層１３を通過した直線偏光
２９が反射板８で反射しても同様な直線偏光状態を保持
し、液晶層１３および光学補償板１４を通過した後でも
同様である。したがってこの反射光は偏光板１５を通過
し出射する。

【００５３】本実施例では光学補償板１４としてポリカ
ーボネイト製の延伸フィルムを用いたが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、例としてポリビニルアルコ
ール（ＰＶＡ）あるいはポリメチルメタアクリレート
（ＰＭＭＡ）などの延伸フィルムも使用することができ
る。また、一対のガラス基板の表面に配向膜をそれぞれ
形成し、各配向膜間に液晶層を封入して平行配向させた
液晶素子も、光学位相補償板として用いることができ
る。この場合の液晶層のリターデーションも、前述した
第３式および第４式で規定される値とする。また、液晶
分子は、表示素子の液晶分子に直交するように配置され
る。

【００５４】本実施例の反射型液晶表示装置１では、反
射板８の反射金属膜７を形成した面が液晶層１３側に配
置されているので、液晶表示装置１を観測する場合の視
差が解消され、良好な表示画面が得られる。さらに液晶
表示装置１がアクティブマトリクス駆動される構成の場
合に、スイッチング素子として用いられる薄膜トランジ
スタやＭＩＭ（金属−絶縁膜−金属）構造の非線形素子
などに接続される絵素電極として用いられる場合も、前
述したように良好な表示品位が実現できることが確認さ
れている。

【００５５】また、電気光学特性の急峻性を増大するた
めには、液晶層１３のリターデーションΔｎ₁ｄ₁は、場
所によらず均一であることが望ましい。厳密にいえば反
射板８に前述したような突起４，５による凹凸が存在す
ると、突起４，５の頂上と突起４，５の間の底部とでは
液晶層１３の膜厚が異なり、結果としてリターデーショ
ンも異なる。このため、本件発明者は、図１に示す反射
板８の反射金属膜７の上に反射金属膜７の表面凹凸を埋
めて平坦化するために、例としてアクリル樹脂からなる
平坦化層を追加し、さらにこの上にＩＴＯなどの透明電
極を前記反射金属膜７と同様な形状に形成して、表示用
電極とした。このようにすれば前記平坦化層の表面にお
ける突部の高低差を０．１μｍとすることができる。

【００５６】このようにすることにより、電気光学特性
の急峻性を格段に向上できることが確認された。この場
合、平坦化層としては無機材料、有機材料を問わず、平
坦化能力のある透明な膜ならその材料を問うことなく使
用することができる。これにより、走査線１００本以上
の単純マルチプレックス駆動が可能となることが確認さ
れた。

【００５７】また、本実施例におけるガラス基板２に代
えて、例としてシリコン基板のような不透明基板でも同
様な効果が発揮できることが確認されている。このよう
なシリコン基板を前述の実施例におけるガラス基板２と
して用いる場合には、前述した走査回路１６、データ回
路１７、制御回路１８および電圧発生回路１９などの回
路素子を、シリコン基板上に集積化して形成できる利点
を有している。

【００５８】本発明の他の実施例として、ガラス基板
２，３の間で２４０度ツイストしたネマティック液晶
（例としてチッソ株式会社製、商品名ＳＤ−４１０７）
を液晶層１３として用いる場合が挙げられる。この実施
例では、図１に示す構造における光学補償板１４とし
て、ポリカーボネイト製の延伸フィルムを用い、前記第
３式および第４式の条件を満足するように、液晶層１３
および光学補償板１４のリターデーションΔｎ₁ｄ₁，Δ
ｎ₂ｄ₂を調整した。他の構成要素は図１に示す構成と同
様な構成を用いた。このような構成によれば、本件発明
者の実験によると、表示コントラストは１／２００デュ
ーティ駆動の場合で６であり、視差のない良好な表示特
性が実現された。

【００５９】この実施例では、液晶層１３に２４０度ツ
イストした液晶を用いたが、本発明はこれに限定される
ものではなく、どのようなツイスト角の液晶材料であっ
ても、あるいはツイストしていない液晶材料であって
も、電界によりリターデーションを制御できる特性を有
する液晶材料であればいずれも本発明に実施可能であ
る。また、光学補償板１４として、リターデーションが
設定可能であり、そのようなリターデーションを前記第
３式および第４式の条件を満足するように最適に設定で
きる液晶材料を用いても、本発明は実現可能となる。

【００６０】本発明は以上の実施例に限定されるもので
はなく、さらに広く反射型の光制御装置に応用が可能で
ある。また、一方の基板にカラーフィルタ層を形成する
ことにより、マルチカラーあるいはフルカラー表示が可
能となる。

【００６１】

【発明の効果】以上のように本発明に従えば、入射光
は、偏光子、光学位相補償部材および液晶層を介して反
射部材に到達し、反射部材で反射されて液晶層、光学位
相補償部材および偏光子を介して出射するようにした。
ここで、偏光子から出射して得られる直線偏光が、光学
補償部材と液晶層とを通過した後、楕円偏光となり、こ
の楕円偏光の位相差δは、前記第３式で定められる。

【００６２】第３式における数値（Δｎ₁ｄ₁−Δｎ
₂ｄ₂）／λを液晶層に印加される電界で調整することに
より、光スイッチング動作を実現できる。すなわち、光
反射部材を液晶素子の内部に構成し、しかも光反射部材
の反射面の凹凸における突部を滑らかに形成できるた
め、多重反射が少なく、偏光性を保持した明るい反射面
とすることができる。このような反射部材を用いること
により、光の偏光性の保持と拡散性とを兼ね備えた反射
板を得ることができる。すなわち、視差を解消できると
ともに、高精彩で表示品位の高い反射型液晶表示装置を
実現できる。

【００６３】また、液晶分子を平行配向またはツイスト
配向とすることによって、応答速度が速く、表示動作の
信頼性が高く、かつ量産化に適した反射型液晶表示装置
を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の液晶表示装置１の断面図で
ある。

【図２】ガラス基板２の平面図である。

【図３】液晶表示装置１の光学的特性を説明する図であ
る。

【図４】反射板８の製造工程を説明する断面図である。

【図５】液晶表示装置１の電圧ー反射率特性を説明する
グラフである。

【図６】本実施例の液晶表示装置１の表示動作を説明す
る図である。

【符号の説明】

１液晶表示装置２，３ガラス基板４，５突起６平滑化膜７反射金属膜８反射板９，１１配向膜１０透明電極１３液晶層１４光学補償板１５偏光板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中村浩三大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者木村直史大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶素子の光の入射側に偏光子を配置し
てなる反射型液晶表示装置において、液晶素子は少なくとも透明電極を形成した絶縁性基板
と、一方の表面が滑らかな凹凸を有し、当該一方表面に光反
射面が形成され、前記透明電極と協働して表示駆動する
対向電極が形成された鏡面性の光反射部材と、当該絶縁性基板と当該反射部材との間に封入され、液晶
分子の配向が平行配向またはツイスト配向のいずれかに
選ばれた液晶層とを備え、前記偏光子と液晶素子との間に光学位相補償部材が配設
されることを特徴とする反射型液晶表示装置。
【請求項２】前記液晶素子のリターデーションΔｎ₁
ｄ₁（Δｎ₁；液晶層の光学異方性、ｄ₁；液晶層の層
厚）と、光学位相補償部材のリターデーションΔｎ₂ｄ₂
（Δｎ₂；光学位相補償部材の光学異方性、ｄ₂；光学位
相補償部材の厚さ）とが、電圧Ｖ１の印加時に４００〜
７００ｎｍの範囲の光の波長λに対して、【数１】｜Δｎ₁ｄ₁−Δｎ₂ｄ₂｜／λ＝ｍ／２±０．１（ｍ＝０，１，２，…）のときに光透過状態、また電圧Ｖ２印加時に波長４００
〜７００ｎｍの範囲の光の波長λに対して、【数２】｜Δｎ₁ｄ₁−Δｎ₂ｄ₂｜／λ＝０．２５＋ｍ／２±０．１（ｍ＝０，１，２，…）のときに遮光状態となるように選ばれ、前記液晶層に印
加される電界により、数値｜Δｎ₁ｄ₁−Δｎ₂ｄ₂｜／λ
を変化させるようにした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。
【請求項３】前記液晶素子のリターデーションΔｎ₁
ｄ₁と、光学位相補償部材のリターデーションΔｎ₂ｄ₂
とが、電圧の無印加時に４００〜７００ｎｍの範囲の光
の波長λに対して、前記第１式を満足するように選ば
れ、前記液晶層に印加される電界により、数値｜Δｎ₁
ｄ₁−Δｎ₂ｄ₂｜／λを変化させるようにしたことを特
徴とする請求項１に記載の反射型液晶表示装置。
【請求項４】前記液晶素子のリターデーションΔｎ₁
ｄ₁と、光学位相補償部材のリターデーションΔｎ₂ｄ₂
とが、電圧の無印加時に４００〜７００ｎｍの範囲の光
の波長λに対して、前記第２式を満足するように選ば
れ、前記液晶層に印加される電界により、数値｜Δｎ₁
ｄ₁−Δｎ₂ｄ₂｜／λを変化させるようにしたことを特
徴とする請求項１に記載の反射型液晶表示装置。
【請求項５】前記光反射部材の光反射面を形成する光
反射膜が、前記液晶層側に臨んでいることを特徴とする
請求項１〜４のいずれかに記載の反射型液晶表示装置。
【請求項６】前記光反射面が、前記絶縁性基板上に形
成された透明電極に対向する電極面として定められるこ
とを特徴とする請求項１に記載の反射型液晶表示装置。
【請求項７】前記光学位相補償部材が、一対の透明基
板と、各透明基板上に形成された透明電極と、各透明基
板間に封入された液晶層とを備えてなる液晶素子である
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。
【請求項８】前記光学位相補償部材が、高分子延伸フ
ィルムであ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。
【請求項９】前記光反射面の上に、前記光反射部材の
表面に構成される凹凸を吸収する透明な平坦化層を設
け、この平坦化層の上に透明電極を形成し、当該透明電
極が前記絶縁性基板上に形成された透明電極に対向する
電極として定められる請求項１に記載の反射型液晶表示
装置。
【請求項１０】前記絶縁性基板上、または絶縁性基板
上に形成された透明電極上のいずれかにカラーフィルタ
層を形成した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。