JP2001033780A - 反射型カラー液晶表示装置 - Google Patents
反射型カラー液晶表示装置Info
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- G02F1/139—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent
- G02F1/1396—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent the liquid crystal being selectively controlled between a twisted state and a non-twisted state, e.g. TN-LC cell
- G02F1/1398—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent the liquid crystal being selectively controlled between a twisted state and a non-twisted state, e.g. TN-LC cell the twist being below 90°
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 白表示時及び黒表示時の無彩色化に加えて、
中間調表示時の無彩色化も同時に実現し、色再現性を高
めることにある。 【解決手段】 スイッチング素子と反射電極１０４とを
備えた複数の画素をマトリクス状に配置したアクティブ
マトリクス基板と、該基板とガラス基板との間に封入し
た液晶層１０３と、位相板１０２と、偏光板１０１とか
らなる反射型カラー液晶表示装置において、ノーマリブ
ラック表示方式であって、位相板と液晶層との間におけ
る光のストークスパラメータ（Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3）のＳ1−
Ｓ2面への射影がほぼ直線であり、かつ、反射電極の反
射面における偏光状態が何れの波長のにおいてもほぼ円
偏光であると共に、液晶層の厚みと屈折率異方性との積
である液晶層のリターデーションが１５０ｎｍ以上でか
つ３４０ｎｍ以下であり、液晶層のツイスト角度１１３
が２０度以上でかつ７０度以下とする。
中間調表示時の無彩色化も同時に実現し、色再現性を高
めることにある。 【解決手段】 スイッチング素子と反射電極１０４とを
備えた複数の画素をマトリクス状に配置したアクティブ
マトリクス基板と、該基板とガラス基板との間に封入し
た液晶層１０３と、位相板１０２と、偏光板１０１とか
らなる反射型カラー液晶表示装置において、ノーマリブ
ラック表示方式であって、位相板と液晶層との間におけ
る光のストークスパラメータ（Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3）のＳ1−
Ｓ2面への射影がほぼ直線であり、かつ、反射電極の反
射面における偏光状態が何れの波長のにおいてもほぼ円
偏光であると共に、液晶層の厚みと屈折率異方性との積
である液晶層のリターデーションが１５０ｎｍ以上でか
つ３４０ｎｍ以下であり、液晶層のツイスト角度１１３
が２０度以上でかつ７０度以下とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、反射型カラー液晶
表示装置に係り、特に、あらゆる階調において色再現を
実現する液晶表示の技術に関する。
表示装置に係り、特に、あらゆる階調において色再現を
実現する液晶表示の技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】反射型液晶ディスプレイは、液晶本来の
低消費電力の特徴を備えたディスプレイであり、携帯情
報端末機器等、駆動時間に対する要求が強い機器におい
ては必須のデバイスである。しかしながら、現在主流の
白黒表示の反射型液晶ディスプレイでは表示できる情報
量に限りがあり、また、画像情報を扱うのが困難である
等の問題点がある。今後の携帯情報端末機器等の市場の
拡大のためにも、高性能な反射型カラー液晶ディスプレ
イが望まれている。特開平１０−１５４８１７号公報に
は、ツイスト角度が４５°，６３°，９０°の場合にお
けるセルパラメータの開示がされている。また、特開平
６−１１７１１号公報には、表面が滑らかな凹凸を有し
た鏡面電極を有し、偏光子と液晶素子と光学位相補償部
材とからなる反射型液晶表示装置についての開示があ
る。この反射型液晶表示装置においては、液晶素子のリ
ターデーションと光学位相補償部材のリターデーション
との差を波長で除した量が、ｍを正の整数として、ｍ／
２±０．１のときに光透過状態、０．２５＋ｍ／２±
０．１のときに遮光状態となるように、液晶素子ならび
に光学位相補償部材のリターデーションを選定してい
る。上記何れの技術開示においても、白あるいは黒表示
時の何れかの無彩色化はある程度考慮されているが、白
表示及び黒表示、さらには全階調に渡る無彩色化は考慮
されていない。したがって、このような条件の液晶ディ
スプレイにおいて白から黒へ連続的に変化するグラデー
ション表示を行うと、中間の階調において着色が生じ、
表示品質の低下を招くことになる。
低消費電力の特徴を備えたディスプレイであり、携帯情
報端末機器等、駆動時間に対する要求が強い機器におい
ては必須のデバイスである。しかしながら、現在主流の
白黒表示の反射型液晶ディスプレイでは表示できる情報
量に限りがあり、また、画像情報を扱うのが困難である
等の問題点がある。今後の携帯情報端末機器等の市場の
拡大のためにも、高性能な反射型カラー液晶ディスプレ
イが望まれている。特開平１０−１５４８１７号公報に
は、ツイスト角度が４５°，６３°，９０°の場合にお
けるセルパラメータの開示がされている。また、特開平
６−１１７１１号公報には、表面が滑らかな凹凸を有し
た鏡面電極を有し、偏光子と液晶素子と光学位相補償部
材とからなる反射型液晶表示装置についての開示があ
る。この反射型液晶表示装置においては、液晶素子のリ
ターデーションと光学位相補償部材のリターデーション
との差を波長で除した量が、ｍを正の整数として、ｍ／
２±０．１のときに光透過状態、０．２５＋ｍ／２±
０．１のときに遮光状態となるように、液晶素子ならび
に光学位相補償部材のリターデーションを選定してい
る。上記何れの技術開示においても、白あるいは黒表示
時の何れかの無彩色化はある程度考慮されているが、白
表示及び黒表示、さらには全階調に渡る無彩色化は考慮
されていない。したがって、このような条件の液晶ディ
スプレイにおいて白から黒へ連続的に変化するグラデー
ション表示を行うと、中間の階調において着色が生じ、
表示品質の低下を招くことになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、白表
示時及び黒表示時の無彩色化に加えて、中間調表示時の
無彩色化も同時に実現し、色再現性の高い反射型カラー
液晶表示装置を提供することにある。
示時及び黒表示時の無彩色化に加えて、中間調表示時の
無彩色化も同時に実現し、色再現性の高い反射型カラー
液晶表示装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、スイッチング素子と反射電極とを備えた複数の画素
をマトリクス状に配置したアクティブマトリクス基板
と、透明電極を備えたガラス基板と、アクティブマトリ
クス基板とガラス基板との間に封入した液晶層と、位相
板と、偏光板とからなる反射型カラー液晶表示装置にお
いて、液晶層に印加する電圧の低電圧側で黒画像を表示
し、高電圧側のある電圧において白画像を表示するノー
マリブラック表示方式であって、位相板と液晶層との間
における光のストークスパラメータ（Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3）
のＳ1−Ｓ2面への射影がほぼ直線であり、かつ、反射電
極の反射面における偏光状態が何れの波長のにおいても
ほぼ円偏光とする。ここで、液晶層の厚みと屈折率異方
性との積である液晶層のリターデーションが１５０ｎｍ
以上でかつ３４０ｎｍ以下であり、液晶層のツイスト角
度が２０度以上でかつ７０度以下とし、好適な高コント
ラスト比の反射型カラー液晶表示装置を実現する。ここ
で、液晶層の厚みと屈折率異方性との積である液晶層の
リターデーションが２００ｎｍ以上でかつ３００ｎｍ以
下であり、液晶層のツイスト角度が４０度以上でかつ５
５度以下であり、偏光板の透過軸とガラス基板側の液晶
配向方向とのなす角度が−３２度以上でかつ−１６度以
下であり、偏光板の透過軸と位相板の遅相軸とのなす角
度である位相板方位角が７０度以上でかつ８１度以下で
あり、位相板のリターデーションが３２０ｎｍ以上でか
つ４３０ｎｍ以下とし、より高コントラスト比の反射型
カラー液晶表示装置を実現する。ここで、液晶層の厚み
と屈折率異方性との積である液晶層のリターデーション
がほぼ２５０ｎｍであり、液晶層のツイスト角度がほぼ
５０度であり、偏光板の透過軸とガラス基板側の液晶配
向方向とのなす角度がほぼ−２６度であり、偏光板の透
過軸と位相板の遅相軸とのなす角度である位相板方位角
がほぼ７６度であり、位相板のリターデーションがほぼ
３８０ｎｍとし、全ての階調で無彩色表示が可能であ
り、色再現性に優れる反射型カラー液晶表示装置を実現
する。また、スイッチング素子と反射電極とを備えた複
数の画素をマトリクス状に配置したアクティブマトリク
ス基板と、透明電極を備えたガラス基板と、アクティブ
マトリクス基板とガラス基板との間に封入した液晶層
と、位相板と、偏光板とからなる反射型カラー液晶表示
装置において、液晶層に印加する電圧の低電圧側で白画
像を表示し、高電圧側のある電圧において黒画像を表示
するノーマリホワイト表示方式であって、位相板と前記
液晶層との間における光のストークスパラメータ
（Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3）のＳ1−Ｓ2面への射影がほぼ直線で
あり、かつ、反射電極の反射面における偏光状態が何れ
の波長のにおいてもほぼ直線偏光とする。ここで、液晶
層の厚みと屈折率異方性との積である液晶層のリターデ
ーションが２００ｎｍ以上でかつ４５０ｎｍ以下であ
り、液晶層のツイスト角度が５０度以上でかつ６５度以
下であり、偏光板の透過軸とアクティブマトリクス基板
側の液晶配向方向とのなす角度がほぼ０度ないし９０度
であり、アクティブマトリクス基板側の液晶配向方向と
位相板の遅相軸とのなす角度である位相板方位角が４４
度以上でかつ７６度以下であり、位相板のリターデーシ
ョンが６９ｎｍ以上でかつ２５５ｎｍ以下とし、好適な
高コントラスト比の反射型カラー液晶表示装置を実現す
る。ここで、液晶層の厚みと屈折率異方性との積である
液晶層のリターデーションが２５０ｎｍ以上でかつ４５
０ｎｍ以下であり、液晶層のツイスト角度が５５度以上
でかつ６０度以下であり、偏光板の透過軸とアクティブ
マトリクス基板側の液晶配向方向とのなす角度がほぼ０
度ないし９０度であり、アクティブマトリクス基板側の
液晶配向方向と位相板の遅相軸とのなす角度である位相
板方位角が４７度以上でかつ７５度以下であり、位相板
のリターデーションが９１ｎｍ以上でかつ２５１ｎｍ以
下とし、より高コントラスト比の反射型カラー液晶表示
装置を実現する。ここで、液晶層の厚みと屈折率異方性
との積である液晶層のリターデーションがほぼ４００ｎ
ｍであり、液晶層のツイスト角度が約５５度以上でかつ
約６０度以下であり、偏光板の透過軸とアクティブマト
リクス基板側の液晶配向方向とのなす角度がほぼ０度な
いし９０度であり、アクティブマトリクス基板側の液晶
配向方向と位相板の遅相軸とのなす角度である位相板方
位角が約７３度以上でかつ約７４度以下であり、位相板
のリターデーションが約１６０ｎｍ以上でかつ約２００
ｎｍ以下とし、全ての階調で無彩色表示が可能であり、
色再現性に優れる反射型カラー液晶表示装置を実現す
る。また、スイッチング素子と反射電極とを備えた複数
の画素をマトリクス状に配置したアクティブマトリクス
基板と、透明電極を備えたガラス基板と、アクティブマ
トリクス基板とガラス基板との間に封入した液晶層と、
位相板と、偏光ビームスプリッタとからなる反射型カラ
ー液晶表示装置において、液晶層に印加する電圧の低電
圧側で黒画像を表示し、高電圧側のある電圧において白
画像を表示するノーマリホワイト表示方式であって、液
晶層の厚みと屈折率異方性との積である液晶層のリター
デーションが２００ｎｍ以上でかつ４５０ｎｍ以下であ
り、液晶層のツイスト角度が５０度以上でかつ６５度以
下であり、偏光板の透過軸とアクティブマトリクス基板
側の液晶配向方向とのなす角度がほぼ０度ないし９０度
であり、アクティブマトリクス基板側の液晶配向方向と
位相板の遅相軸とのなす角度である位相板方位角が４４
度以上でかつ７６度以下であり、位相板のリターデーシ
ョンが６９ｎｍ以上でかつ２５５ｎｍ以下とする。ここ
で、前記した反射型カラー液晶表示装置に、三原色光を
時間分割で切換えて照射する光源を備え、光源の前記時
間分割で切換えのタイミングに同期して各三原色に対応
した画像の表示を行う。
に、スイッチング素子と反射電極とを備えた複数の画素
をマトリクス状に配置したアクティブマトリクス基板
と、透明電極を備えたガラス基板と、アクティブマトリ
クス基板とガラス基板との間に封入した液晶層と、位相
板と、偏光板とからなる反射型カラー液晶表示装置にお
いて、液晶層に印加する電圧の低電圧側で黒画像を表示
し、高電圧側のある電圧において白画像を表示するノー
マリブラック表示方式であって、位相板と液晶層との間
における光のストークスパラメータ（Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3）
のＳ1−Ｓ2面への射影がほぼ直線であり、かつ、反射電
極の反射面における偏光状態が何れの波長のにおいても
ほぼ円偏光とする。ここで、液晶層の厚みと屈折率異方
性との積である液晶層のリターデーションが１５０ｎｍ
以上でかつ３４０ｎｍ以下であり、液晶層のツイスト角
度が２０度以上でかつ７０度以下とし、好適な高コント
ラスト比の反射型カラー液晶表示装置を実現する。ここ
で、液晶層の厚みと屈折率異方性との積である液晶層の
リターデーションが２００ｎｍ以上でかつ３００ｎｍ以
下であり、液晶層のツイスト角度が４０度以上でかつ５
５度以下であり、偏光板の透過軸とガラス基板側の液晶
配向方向とのなす角度が−３２度以上でかつ−１６度以
下であり、偏光板の透過軸と位相板の遅相軸とのなす角
度である位相板方位角が７０度以上でかつ８１度以下で
あり、位相板のリターデーションが３２０ｎｍ以上でか
つ４３０ｎｍ以下とし、より高コントラスト比の反射型
カラー液晶表示装置を実現する。ここで、液晶層の厚み
と屈折率異方性との積である液晶層のリターデーション
がほぼ２５０ｎｍであり、液晶層のツイスト角度がほぼ
５０度であり、偏光板の透過軸とガラス基板側の液晶配
向方向とのなす角度がほぼ−２６度であり、偏光板の透
過軸と位相板の遅相軸とのなす角度である位相板方位角
がほぼ７６度であり、位相板のリターデーションがほぼ
３８０ｎｍとし、全ての階調で無彩色表示が可能であ
り、色再現性に優れる反射型カラー液晶表示装置を実現
する。また、スイッチング素子と反射電極とを備えた複
数の画素をマトリクス状に配置したアクティブマトリク
ス基板と、透明電極を備えたガラス基板と、アクティブ
マトリクス基板とガラス基板との間に封入した液晶層
と、位相板と、偏光板とからなる反射型カラー液晶表示
装置において、液晶層に印加する電圧の低電圧側で白画
像を表示し、高電圧側のある電圧において黒画像を表示
するノーマリホワイト表示方式であって、位相板と前記
液晶層との間における光のストークスパラメータ
（Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3）のＳ1−Ｓ2面への射影がほぼ直線で
あり、かつ、反射電極の反射面における偏光状態が何れ
の波長のにおいてもほぼ直線偏光とする。ここで、液晶
層の厚みと屈折率異方性との積である液晶層のリターデ
ーションが２００ｎｍ以上でかつ４５０ｎｍ以下であ
り、液晶層のツイスト角度が５０度以上でかつ６５度以
下であり、偏光板の透過軸とアクティブマトリクス基板
側の液晶配向方向とのなす角度がほぼ０度ないし９０度
であり、アクティブマトリクス基板側の液晶配向方向と
位相板の遅相軸とのなす角度である位相板方位角が４４
度以上でかつ７６度以下であり、位相板のリターデーシ
ョンが６９ｎｍ以上でかつ２５５ｎｍ以下とし、好適な
高コントラスト比の反射型カラー液晶表示装置を実現す
る。ここで、液晶層の厚みと屈折率異方性との積である
液晶層のリターデーションが２５０ｎｍ以上でかつ４５
０ｎｍ以下であり、液晶層のツイスト角度が５５度以上
でかつ６０度以下であり、偏光板の透過軸とアクティブ
マトリクス基板側の液晶配向方向とのなす角度がほぼ０
度ないし９０度であり、アクティブマトリクス基板側の
液晶配向方向と位相板の遅相軸とのなす角度である位相
板方位角が４７度以上でかつ７５度以下であり、位相板
のリターデーションが９１ｎｍ以上でかつ２５１ｎｍ以
下とし、より高コントラスト比の反射型カラー液晶表示
装置を実現する。ここで、液晶層の厚みと屈折率異方性
との積である液晶層のリターデーションがほぼ４００ｎ
ｍであり、液晶層のツイスト角度が約５５度以上でかつ
約６０度以下であり、偏光板の透過軸とアクティブマト
リクス基板側の液晶配向方向とのなす角度がほぼ０度な
いし９０度であり、アクティブマトリクス基板側の液晶
配向方向と位相板の遅相軸とのなす角度である位相板方
位角が約７３度以上でかつ約７４度以下であり、位相板
のリターデーションが約１６０ｎｍ以上でかつ約２００
ｎｍ以下とし、全ての階調で無彩色表示が可能であり、
色再現性に優れる反射型カラー液晶表示装置を実現す
る。また、スイッチング素子と反射電極とを備えた複数
の画素をマトリクス状に配置したアクティブマトリクス
基板と、透明電極を備えたガラス基板と、アクティブマ
トリクス基板とガラス基板との間に封入した液晶層と、
位相板と、偏光ビームスプリッタとからなる反射型カラ
ー液晶表示装置において、液晶層に印加する電圧の低電
圧側で黒画像を表示し、高電圧側のある電圧において白
画像を表示するノーマリホワイト表示方式であって、液
晶層の厚みと屈折率異方性との積である液晶層のリター
デーションが２００ｎｍ以上でかつ４５０ｎｍ以下であ
り、液晶層のツイスト角度が５０度以上でかつ６５度以
下であり、偏光板の透過軸とアクティブマトリクス基板
側の液晶配向方向とのなす角度がほぼ０度ないし９０度
であり、アクティブマトリクス基板側の液晶配向方向と
位相板の遅相軸とのなす角度である位相板方位角が４４
度以上でかつ７６度以下であり、位相板のリターデーシ
ョンが６９ｎｍ以上でかつ２５５ｎｍ以下とする。ここ
で、前記した反射型カラー液晶表示装置に、三原色光を
時間分割で切換えて照射する光源を備え、光源の前記時
間分割で切換えのタイミングに同期して各三原色に対応
した画像の表示を行う。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。図２に、本発明を適用する反射型カラ
ー液晶表示装置の断面図を示す。反射型カラー液晶表示
装置は、スイッチング素子と、複数の画素をマトリクス
状に配置し、かつ、各々の画素に表面形状が滑らかな凹
凸である凹凸反射電極１０４ａが形成されたアクティブ
マトリクス基板１２２と、カラーフィルタ１２１や図示
していない透明電極などが形成されているガラス基板１
２０と、アクティブマトリクス基板１２２とガラス基板
１２０との間に封入した液晶層１０３と、位相板１０２
と、偏光板１０１からなる反射型カラー液晶ディスプレ
イパネルである。反射型カラー液晶ディスプレイパネル
は、照明等の外光を光源とし、パネルへの入射光１０５
を位相板１０２と液晶層１０３において位相変調し、凹
凸反射電極１０４ａで反射散乱され、再び液晶層１０３
と位相板１０２によって位相変調され、偏光板１０１を
介してパネルより出射する反射光１０６の強弱により画
像を形成するディスプレイである。
用いて説明する。図２に、本発明を適用する反射型カラ
ー液晶表示装置の断面図を示す。反射型カラー液晶表示
装置は、スイッチング素子と、複数の画素をマトリクス
状に配置し、かつ、各々の画素に表面形状が滑らかな凹
凸である凹凸反射電極１０４ａが形成されたアクティブ
マトリクス基板１２２と、カラーフィルタ１２１や図示
していない透明電極などが形成されているガラス基板１
２０と、アクティブマトリクス基板１２２とガラス基板
１２０との間に封入した液晶層１０３と、位相板１０２
と、偏光板１０１からなる反射型カラー液晶ディスプレ
イパネルである。反射型カラー液晶ディスプレイパネル
は、照明等の外光を光源とし、パネルへの入射光１０５
を位相板１０２と液晶層１０３において位相変調し、凹
凸反射電極１０４ａで反射散乱され、再び液晶層１０３
と位相板１０２によって位相変調され、偏光板１０１を
介してパネルより出射する反射光１０６の強弱により画
像を形成するディスプレイである。
【０００６】図１は、本発明の第１の実施形態であり、
反射型カラー液晶表示装置を構成する各光学素子におけ
る光学軸の相対関係ならびに光学特性を決定するパラメ
ータについて説明する。図１では、反射型カラー液晶デ
ィスプレイパネルの構成部材のうち、偏光板１０１と、
位相板１０２と、液晶層１０３と、反射電極１０４とを
模式的に示す。偏光板１０１の透過軸１０７方向を基準
として、他の各光学素子の光学軸の方位を定義する。角
度の符号は反時計周りを正とする。位相板１０２の遅相
軸１０８と透過軸１０７方向とのなす角を位相板方位角
度１０９とする。液晶層１０３のパラメータとしては、
ガラス基板１２０側の液晶の配向方向である上側液晶配
向方向１１０と、アクティブマトリクス基板１２２側の
液晶の配向方向である下側液晶配向方向１１１と、上下
液晶配向方向のなす角に相当するツイスト角度１１３
と、上側液晶配向方向１１０と透過軸１０７とのなす角
である液晶配向角度１１２とがある。上側液晶配向方向
１１０と下側液晶配向方向１１１を示す矢印の方位はラ
ビング方向を示す。また、液晶層１０３のパラメータと
して、液晶層１０３の厚みと屈折率異方性の積であるリ
ターデーションがある。あるいはまた、位相板１０２の
リターデーションも同様にパラメータである。以上のよ
うに、反射型液晶セルの光学特性を決定するパラメータ
は５種類（液晶層１０３のツイスト角度１１３，液晶配
向角度１１２，液晶層１０３のリターデーション，位相
板１０２のリターデーション，位相板方位角度１０９）
挙げられる。これらのパラメータの最適値を求めるため
には何らかの最適化アルゴリズムが必要である。
反射型カラー液晶表示装置を構成する各光学素子におけ
る光学軸の相対関係ならびに光学特性を決定するパラメ
ータについて説明する。図１では、反射型カラー液晶デ
ィスプレイパネルの構成部材のうち、偏光板１０１と、
位相板１０２と、液晶層１０３と、反射電極１０４とを
模式的に示す。偏光板１０１の透過軸１０７方向を基準
として、他の各光学素子の光学軸の方位を定義する。角
度の符号は反時計周りを正とする。位相板１０２の遅相
軸１０８と透過軸１０７方向とのなす角を位相板方位角
度１０９とする。液晶層１０３のパラメータとしては、
ガラス基板１２０側の液晶の配向方向である上側液晶配
向方向１１０と、アクティブマトリクス基板１２２側の
液晶の配向方向である下側液晶配向方向１１１と、上下
液晶配向方向のなす角に相当するツイスト角度１１３
と、上側液晶配向方向１１０と透過軸１０７とのなす角
である液晶配向角度１１２とがある。上側液晶配向方向
１１０と下側液晶配向方向１１１を示す矢印の方位はラ
ビング方向を示す。また、液晶層１０３のパラメータと
して、液晶層１０３の厚みと屈折率異方性の積であるリ
ターデーションがある。あるいはまた、位相板１０２の
リターデーションも同様にパラメータである。以上のよ
うに、反射型液晶セルの光学特性を決定するパラメータ
は５種類（液晶層１０３のツイスト角度１１３，液晶配
向角度１１２，液晶層１０３のリターデーション，位相
板１０２のリターデーション，位相板方位角度１０９）
挙げられる。これらのパラメータの最適値を求めるため
には何らかの最適化アルゴリズムが必要である。
【０００７】以下において、最適化アルゴリズムについ
て述べる。まず、電圧がほぼ０Ｖｒｍｓのときに黒画像
表示を行うための液晶セルの特徴について、図１を用い
て述べる。入射光１０５のうち、偏光板１０１によって
透過軸１０７と直交する偏光成分は吸収され、透過軸１
０７と平行な偏光成分のみが通過する。入射偏光は位相
板１０２及び液晶層１０３を通過し、反射板１０４によ
って反射される。この反射偏光は、再び液晶層１０３及
び位相板１０２を通過し、偏光板１０１に入射する。黒
画像表示となるためには、反射偏光が偏光板１０１によ
ってほぼ完全に吸収される必要がある。したがって、反
射偏光は、ほぼ直線偏光でかつその偏光方向は入射偏光
方向と直交していることが必要である。また、無彩色な
表示を行うためには、全ての色で同時にこの条件を満た
す必要がある。対称性から、この条件を満たすために
は、反射板１０４上での偏光状態が円偏光である必要が
ある。しかも、無彩色な表示を行うために、各波長にお
いて同時にこの条件を満たす必要がある。この観点か
ら、次に述べるような最適化アルゴリズムを見出した。
まず、液晶層１０３の条件（ツイスト角度φ及びリター
デーションｄΔｎ）（ｄは液晶層１０３のセルギャッ
プ、Δｎは液晶分子の屈折率異方性）を求めるため、反
射型の光路のうち反射電極１０４以降について考えた。
すなわち、反射電極１０４上での偏光状態が液晶層１０
３と位相板１０２を通過した後、偏光板１０１で吸収さ
れる条件を求める。後述のように、液晶層１０３のパラ
メータ２項目（ツイスト角度φ及びリターデーションｄ
Δｎ）が最適化されると、他の３項目（液晶配向角度１
１２、位相板１０２のリターデーション、位相板方位角
度１０９）のパラメータはほぼ自動的に求めることがで
きる。
て述べる。まず、電圧がほぼ０Ｖｒｍｓのときに黒画像
表示を行うための液晶セルの特徴について、図１を用い
て述べる。入射光１０５のうち、偏光板１０１によって
透過軸１０７と直交する偏光成分は吸収され、透過軸１
０７と平行な偏光成分のみが通過する。入射偏光は位相
板１０２及び液晶層１０３を通過し、反射板１０４によ
って反射される。この反射偏光は、再び液晶層１０３及
び位相板１０２を通過し、偏光板１０１に入射する。黒
画像表示となるためには、反射偏光が偏光板１０１によ
ってほぼ完全に吸収される必要がある。したがって、反
射偏光は、ほぼ直線偏光でかつその偏光方向は入射偏光
方向と直交していることが必要である。また、無彩色な
表示を行うためには、全ての色で同時にこの条件を満た
す必要がある。対称性から、この条件を満たすために
は、反射板１０４上での偏光状態が円偏光である必要が
ある。しかも、無彩色な表示を行うために、各波長にお
いて同時にこの条件を満たす必要がある。この観点か
ら、次に述べるような最適化アルゴリズムを見出した。
まず、液晶層１０３の条件（ツイスト角度φ及びリター
デーションｄΔｎ）（ｄは液晶層１０３のセルギャッ
プ、Δｎは液晶分子の屈折率異方性）を求めるため、反
射型の光路のうち反射電極１０４以降について考えた。
すなわち、反射電極１０４上での偏光状態が液晶層１０
３と位相板１０２を通過した後、偏光板１０１で吸収さ
れる条件を求める。後述のように、液晶層１０３のパラ
メータ２項目（ツイスト角度φ及びリターデーションｄ
Δｎ）が最適化されると、他の３項目（液晶配向角度１
１２、位相板１０２のリターデーション、位相板方位角
度１０９）のパラメータはほぼ自動的に求めることがで
きる。
【０００８】図４に、最適化アルゴリズムのフローチャ
ートを示す。各状態における偏光状態を表すためには、
ストークスパラメータを用いるのが便利である。ストー
クスパラメータは、偏光状態を三次元空間の座標で表す
指標であり、例えば「応用光学II 鶴田匡夫著 培風館
発行」にその詳細が記載されている。したがって、スト
ークスパラメータの座標の模式図も同時に示した。以
下、図４を用いて、具体的にアルゴリズムについて述べ
る。まず初めに、反射電極１０４上における円偏光を液
晶層１０３に入射し、液晶層１０３のツイスト角度なら
びにリターデーションに応じて位相変調がなされる。ス
トークスパラメータが表す座標は、三次元空間上で直径
が１の球面上に位置する。この球面はポアンカレ球と称
される。液晶層１０３を通過後の楕円偏光のポアンカレ
球上の座標（Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3）を調べる。位相板１０２
を用いて各波長の楕円偏光を直線偏光に変換するために
は、各波長の楕円偏光のポアンカレ球上の座標のＳ1−
Ｓ2面上への射影が直線上にあることが必要である。各
波長の楕円偏光のポアンカレ球上の座標のＳ1−Ｓ2面上
への射影を直線でフィッティングし、位相板１０２の方
位角度θならびにリターデーションｄPCΔｎPCを算出す
る。その結果を用いて先の楕円偏光（Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3）
を直線偏光化（Ｓ1’，Ｓ2’，Ｓ3’）する。直線偏光
の条件（Ｓ3’＝０）から偏光板１０１の方位角度θ’
を求め、黒表示の輝度（Ｓ0”）を算出する。このよう
に、液晶層１０３のツイスト角度φ及びリターデーショ
ンｄΔｎを最適化することにより、他の３つのパラメー
タをほぼ一義的に求めることができるのが本アルゴリズ
ムの特長である。また、アルゴリズムの説明の中でも述
べるが、位相板１０２の方位角θ及び偏光板１０１の方
位角度θ’は、アルゴリズムの便宜上電極上の液晶配向
方向を基準にとった角度とする。したがって、このアル
ゴリズムで求められた位相板１０２の方位角θ及び偏光
板１０１の方位角度θ’は図１に定義した角度である位
相板方位角１０９ならびに液晶配向角度１１２に適宜変
換する必要がある。これは、以下の本発明の他の実施形
態においても同様である。
ートを示す。各状態における偏光状態を表すためには、
ストークスパラメータを用いるのが便利である。ストー
クスパラメータは、偏光状態を三次元空間の座標で表す
指標であり、例えば「応用光学II 鶴田匡夫著 培風館
発行」にその詳細が記載されている。したがって、スト
ークスパラメータの座標の模式図も同時に示した。以
下、図４を用いて、具体的にアルゴリズムについて述べ
る。まず初めに、反射電極１０４上における円偏光を液
晶層１０３に入射し、液晶層１０３のツイスト角度なら
びにリターデーションに応じて位相変調がなされる。ス
トークスパラメータが表す座標は、三次元空間上で直径
が１の球面上に位置する。この球面はポアンカレ球と称
される。液晶層１０３を通過後の楕円偏光のポアンカレ
球上の座標（Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3）を調べる。位相板１０２
を用いて各波長の楕円偏光を直線偏光に変換するために
は、各波長の楕円偏光のポアンカレ球上の座標のＳ1−
Ｓ2面上への射影が直線上にあることが必要である。各
波長の楕円偏光のポアンカレ球上の座標のＳ1−Ｓ2面上
への射影を直線でフィッティングし、位相板１０２の方
位角度θならびにリターデーションｄPCΔｎPCを算出す
る。その結果を用いて先の楕円偏光（Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3）
を直線偏光化（Ｓ1’，Ｓ2’，Ｓ3’）する。直線偏光
の条件（Ｓ3’＝０）から偏光板１０１の方位角度θ’
を求め、黒表示の輝度（Ｓ0”）を算出する。このよう
に、液晶層１０３のツイスト角度φ及びリターデーショ
ンｄΔｎを最適化することにより、他の３つのパラメー
タをほぼ一義的に求めることができるのが本アルゴリズ
ムの特長である。また、アルゴリズムの説明の中でも述
べるが、位相板１０２の方位角θ及び偏光板１０１の方
位角度θ’は、アルゴリズムの便宜上電極上の液晶配向
方向を基準にとった角度とする。したがって、このアル
ゴリズムで求められた位相板１０２の方位角θ及び偏光
板１０１の方位角度θ’は図１に定義した角度である位
相板方位角１０９ならびに液晶配向角度１１２に適宜変
換する必要がある。これは、以下の本発明の他の実施形
態においても同様である。
【０００９】以下、アルゴリズムについて詳述する。円
偏光を液晶層１０３に入射すると、液晶層１０３からの
出射光の電場ベクトルは、次式で表される。
偏光を液晶層１０３に入射すると、液晶層１０３からの
出射光の電場ベクトルは、次式で表される。
【数１】 ここで、Ｊ∞はジョーンズ行列であり、次式で表され
る。
る。
【数２】 ここで、
【数３】
【数４】
【数５】
【数６】 ここで、φは液晶層１０３のツイスト角度、ｄは液晶層
１０３のセルギャップ、Δｎは液晶分子の屈折率異方
性、λは波長である。式（２）から式（６）を用いて式
（１）を計算すると、次のようになる。
１０３のセルギャップ、Δｎは液晶分子の屈折率異方
性、λは波長である。式（２）から式（６）を用いて式
（１）を計算すると、次のようになる。
【数７】 上式より液晶層１０３からの出射光のストークスパラメ
ータを求めると、次式のようになる。
ータを求めると、次式のようになる。
【数８】
【数９】
【数１０】
【数１１】 ポアンカレ球上の座標のＳ1−Ｓ2面上への射影が波長λ
に対して直線になる条件は、液晶層１０３の各ツイスト
角度φ及びリターデーションｄΔｎにおいて、
に対して直線になる条件は、液晶層１０３の各ツイスト
角度φ及びリターデーションｄΔｎにおいて、
【数１２】 を用いてフィッテイングを行い、その自乗平均誤差を最
小にする条件について、数値的に探索を行うことにより
求めた。位相板１０２の方位角θは、式（１２）の傾き
ｐから次式のように求められる。
小にする条件について、数値的に探索を行うことにより
求めた。位相板１０２の方位角θは、式（１２）の傾き
ｐから次式のように求められる。
【数１３】 ここで、θは反射電極１０４上の液晶分子の配向方向と
位相板１０２の進相軸とのなす角度である。また、０≦
ｔａｎ~ 1ｐ＜ｎである。位相板１０２からの出射光のス
トークスパラメータＳ0’，Ｓ1’，Ｓ2’，Ｓ3’は、次
式のように求められる。
位相板１０２の進相軸とのなす角度である。また、０≦
ｔａｎ~ 1ｐ＜ｎである。位相板１０２からの出射光のス
トークスパラメータＳ0’，Ｓ1’，Ｓ2’，Ｓ3’は、次
式のように求められる。
【数１４】 ここで、Гは位相板１０２通過後の固有偏光間の位相差
であり、位相板１０２の厚さｄPC及び屈折率異方性Δｎ
PCを用いて、Г＝２πｄPCΔｎPC／λと表される。さら
に、偏光板１０１通過後の光強度Ｓ0”は、次式によう
に求められる。
であり、位相板１０２の厚さｄPC及び屈折率異方性Δｎ
PCを用いて、Г＝２πｄPCΔｎPC／λと表される。さら
に、偏光板１０１通過後の光強度Ｓ0”は、次式によう
に求められる。
【数１５】 ここで、θ’は反射電極１０４上の液晶分子の配向方向
と偏光板１０１の透過軸とのなす角度であり、ある波長
λに対し、次式のように求められる。
と偏光板１０１の透過軸とのなす角度であり、ある波長
λに対し、次式のように求められる。
【数１６】 また、位相板１０２のリターデーションｄPCΔｎPCは、
Ｓ3’＝０の条件から次式で与えられる。
Ｓ3’＝０の条件から次式で与えられる。
【数１７】 以下の計算においては、光源としてＥ光源を用いた。位
相板１０２にはポリカーボネートを用い、計算にはその
物性値を用いた。
相板１０２にはポリカーボネートを用い、計算にはその
物性値を用いた。
【００１０】図５に、上記のアルゴリズムを用いて電圧
０Ｖｒｍｓのときの反射率の計算結果を示す。この図５
は、電圧０Ｖｒｍｓのときの等反射率曲線（反射率０．
１％，０．２％，０．３％，・・・）を表している。先
に述べたように、本アルゴリズムで独立に変動させるパ
ラメータは、液晶層１０３のリターデーションとツイス
ト角度であるので、図５の横軸及び縦軸は夫々液晶層１
０３のリターデーションとツイスト角度である。位相板
１０２のリターデーションと、位相板１０２の方位角
と、液晶配向角度については、夫々の条件ごとに最適化
された値を用いている。最も反射率の低くなる液晶セル
の条件は、液晶層１０３のリターデーションが概ね３４
０ｎｍ以下であり、ツイスト角度が約２０°以上でかつ
７０°以下である。液晶層１０３のリターデーションが
１５０ｎｍよりも小さい領域においても反射率が０．４
％以下の条件が得られる。しかしながら、液晶層１０３
のリターデーションの電圧変化量は、黒画像表示のとき
と白画像表示のときの差が最大で約４分の１波長の位相
変化である。したがって、白画像表示の反射率を十分高
くするために、液晶層１０３のリターデーションとして
４分の１波長の位相変化に相当するリターデーション
（波長５５０ｎｍでは１３７．５ｎｍ）以上が必要であ
る。実際には、電圧を液晶セルに印加しても全ての液晶
分子が完全に電圧印加方向に揃うわけではないので、液
晶層１０３のリターデーション値は４分の１波長よりは
大きく、１５０ｎｍ以上は必要であると考えられる。し
たがって、液晶層１０３のリターデーションは１５０ｎ
ｍ以上でかつ３４０ｎｍ以下が好適な条件と云える。さ
らには、黒表示の反射率として０．１％以下が得られる
条件がコントラスト比の観点からはより望ましく、液晶
層１０３のリターデーションとして１５０ｎｍ以上でか
つ３２５ｎｍ以下、ツイスト角度として４０°以上でか
つ５５°以下がより好適な条件と云える。
０Ｖｒｍｓのときの反射率の計算結果を示す。この図５
は、電圧０Ｖｒｍｓのときの等反射率曲線（反射率０．
１％，０．２％，０．３％，・・・）を表している。先
に述べたように、本アルゴリズムで独立に変動させるパ
ラメータは、液晶層１０３のリターデーションとツイス
ト角度であるので、図５の横軸及び縦軸は夫々液晶層１
０３のリターデーションとツイスト角度である。位相板
１０２のリターデーションと、位相板１０２の方位角
と、液晶配向角度については、夫々の条件ごとに最適化
された値を用いている。最も反射率の低くなる液晶セル
の条件は、液晶層１０３のリターデーションが概ね３４
０ｎｍ以下であり、ツイスト角度が約２０°以上でかつ
７０°以下である。液晶層１０３のリターデーションが
１５０ｎｍよりも小さい領域においても反射率が０．４
％以下の条件が得られる。しかしながら、液晶層１０３
のリターデーションの電圧変化量は、黒画像表示のとき
と白画像表示のときの差が最大で約４分の１波長の位相
変化である。したがって、白画像表示の反射率を十分高
くするために、液晶層１０３のリターデーションとして
４分の１波長の位相変化に相当するリターデーション
（波長５５０ｎｍでは１３７．５ｎｍ）以上が必要であ
る。実際には、電圧を液晶セルに印加しても全ての液晶
分子が完全に電圧印加方向に揃うわけではないので、液
晶層１０３のリターデーション値は４分の１波長よりは
大きく、１５０ｎｍ以上は必要であると考えられる。し
たがって、液晶層１０３のリターデーションは１５０ｎ
ｍ以上でかつ３４０ｎｍ以下が好適な条件と云える。さ
らには、黒表示の反射率として０．１％以下が得られる
条件がコントラスト比の観点からはより望ましく、液晶
層１０３のリターデーションとして１５０ｎｍ以上でか
つ３２５ｎｍ以下、ツイスト角度として４０°以上でか
つ５５°以下がより好適な条件と云える。
【００１１】図６から図９に、代表的な液晶層１０３及
び位相板１０２の条件、各光学素子の光学軸の相対角度
について、それぞれツイスト４０°４５°５０°５５°
の電圧−反射率を計算した結果を示す。何れの条件にお
いても良好な白黒表示が得られることが分かる（印加電
圧０Ｖｒｍｓ−反射率０％のとき、黒表示）。表１（図
２７）に、夫々のパラメータ条件（液晶層１０３のリタ
ーデーション、ツイスト角度、液晶配向角度、位相板１
０２のリターデーション、位相板方位角度）を示す。同
時にコントラスト比も示しておく。各代表的条件間の補
間を行うことにより、容易に各代表的条件間の任意の条
件を求めることが可能である。
び位相板１０２の条件、各光学素子の光学軸の相対角度
について、それぞれツイスト４０°４５°５０°５５°
の電圧−反射率を計算した結果を示す。何れの条件にお
いても良好な白黒表示が得られることが分かる（印加電
圧０Ｖｒｍｓ−反射率０％のとき、黒表示）。表１（図
２７）に、夫々のパラメータ条件（液晶層１０３のリタ
ーデーション、ツイスト角度、液晶配向角度、位相板１
０２のリターデーション、位相板方位角度）を示す。同
時にコントラスト比も示しておく。各代表的条件間の補
間を行うことにより、容易に各代表的条件間の任意の条
件を求めることが可能である。
【００１２】図１０から図１３に、図６から図９に示し
た電圧−反射率特性に沿ってｘ−ｙ色度座標を計算した
結果を示す。全体的な傾向として、白表示は概ね光源の
色度と同等な色度に位置し、黒表示になるにつれ大きく
色度変化する。これは青から紫方向に色度変化する結果
である。また、一見黒表示側で色度変化量が多く思われ
るが、これは黒表示の反射率が低く、僅かな反射スペク
トルの形状の波長依存性を反映した結果であり、各条件
において十分なコントラスト比が得られていることから
も、何れの条件も画像表示には申し分ないと考えられ
る。白表示と黒表示の中間位置が中間階調になる。さら
に、黒表示における色度座標も光源の色度座標に十分近
い位置にあればなおよい。具体的には、液晶層１０３の
リターデーションが約２５０ｎｍ、ツイスト角度が約５
０度、液晶配向角度が約−２６度、位相板１０２のリタ
ーデーションが約３７９ｎｍ、位相板方位角度が約７６
度である（図１２）。これらの値は中心値を示してお
り、ある程度の変動幅を有する値である。
た電圧−反射率特性に沿ってｘ−ｙ色度座標を計算した
結果を示す。全体的な傾向として、白表示は概ね光源の
色度と同等な色度に位置し、黒表示になるにつれ大きく
色度変化する。これは青から紫方向に色度変化する結果
である。また、一見黒表示側で色度変化量が多く思われ
るが、これは黒表示の反射率が低く、僅かな反射スペク
トルの形状の波長依存性を反映した結果であり、各条件
において十分なコントラスト比が得られていることから
も、何れの条件も画像表示には申し分ないと考えられ
る。白表示と黒表示の中間位置が中間階調になる。さら
に、黒表示における色度座標も光源の色度座標に十分近
い位置にあればなおよい。具体的には、液晶層１０３の
リターデーションが約２５０ｎｍ、ツイスト角度が約５
０度、液晶配向角度が約−２６度、位相板１０２のリタ
ーデーションが約３７９ｎｍ、位相板方位角度が約７６
度である（図１２）。これらの値は中心値を示してお
り、ある程度の変動幅を有する値である。
【００１３】図１において、便宜的に各光学素子を四角
形で現したが、これは例えば基板に対する偏光板の透過
軸方向等を規定するものではない。各光学素子の光学軸
の相対的な角度の関係を定義するものである、基板に対
する各光学素子の光学軸の角度は、反射型カラー液晶表
示装置の使用方法と視野角特性との関係から最適な角度
が決定される。ここでいう視野角特性とは、反射型カラ
ー液晶表示装置の表示面の法線方向から表示画像を見た
ときの特性を基準としたときの各表示特性（輝度、コン
トラスト比等）における表示面の法線方向からずれた方
向から見たときの特性変化の角度依存性である。第１の
実施形態における反射型カラー液晶表示装置の電圧に対
する反射率の特性は、低電圧側で黒画像表示を行い、高
電圧側のある電圧において白画像表示を行うノーマリブ
ラック型である。
形で現したが、これは例えば基板に対する偏光板の透過
軸方向等を規定するものではない。各光学素子の光学軸
の相対的な角度の関係を定義するものである、基板に対
する各光学素子の光学軸の角度は、反射型カラー液晶表
示装置の使用方法と視野角特性との関係から最適な角度
が決定される。ここでいう視野角特性とは、反射型カラ
ー液晶表示装置の表示面の法線方向から表示画像を見た
ときの特性を基準としたときの各表示特性（輝度、コン
トラスト比等）における表示面の法線方向からずれた方
向から見たときの特性変化の角度依存性である。第１の
実施形態における反射型カラー液晶表示装置の電圧に対
する反射率の特性は、低電圧側で黒画像表示を行い、高
電圧側のある電圧において白画像表示を行うノーマリブ
ラック型である。
【００１４】図３は、図２の反射型カラー液晶表示装置
に示す凹凸反射電極１０４ａに代えて散乱板１２３を位
相板１０２とガラス基板１２０との間に配置する断面図
を示す。ここで、反射電極１０４の表面は平坦形状をな
す。なお、散乱板１２３の配置はこれに限定されること
はなく、例えば偏光板１０１と位相板１０２との間に配
置してもよい。また、偏光板１０１ないし位相板１０２
自体が散乱性を持つ部材を用いてもよい。また、散乱板
１２３は偏光板１０１ないし位相板１０２の接着剤を兼
ねてもよい。また、図２及び図３においては、カラーフ
ィルタ１２１はガラス基板１２０側に設けてあるが、ア
クティブマトリクス基板１２２側に設けてもよい。
に示す凹凸反射電極１０４ａに代えて散乱板１２３を位
相板１０２とガラス基板１２０との間に配置する断面図
を示す。ここで、反射電極１０４の表面は平坦形状をな
す。なお、散乱板１２３の配置はこれに限定されること
はなく、例えば偏光板１０１と位相板１０２との間に配
置してもよい。また、偏光板１０１ないし位相板１０２
自体が散乱性を持つ部材を用いてもよい。また、散乱板
１２３は偏光板１０１ないし位相板１０２の接着剤を兼
ねてもよい。また、図２及び図３においては、カラーフ
ィルタ１２１はガラス基板１２０側に設けてあるが、ア
クティブマトリクス基板１２２側に設けてもよい。
【００１５】図１４は、本発明の第２の実施形態であ
り、反射型カラー液晶表示装置を構成する各光学素子に
おける光学軸の相対関係ならびに光学特性を決定するパ
ラメータについて説明する。本実施形態の第１の実施形
態との相違点は、第１の実施形態の表示方式がノーマリ
ブラックであるのに対し、ノーマリホワイトであること
である。無彩色白表示を実現するためには、反射電極１
０４上で全波長光が直線偏光にできる限り近い状態にな
っていることが必要である。つまり、反射電極１０４と
偏光板１０１の間の光学条件が位相差０ないし理想的な
１／２波長板であればよい。また、位相変調の波長依存
性を小さく抑えるためには旋光性を利用するのが有効で
ある。したがって、反射電極１０４上の直線偏光の偏光
方向と反射電極１０４上の液晶分子の配向方向は平行な
いし直行した状態を仮定する。以下では、反射電極１０
４上の直線偏光の偏光方向と反射電極１０４上の液晶分
子の配向方向が平行である場合について述べる。
り、反射型カラー液晶表示装置を構成する各光学素子に
おける光学軸の相対関係ならびに光学特性を決定するパ
ラメータについて説明する。本実施形態の第１の実施形
態との相違点は、第１の実施形態の表示方式がノーマリ
ブラックであるのに対し、ノーマリホワイトであること
である。無彩色白表示を実現するためには、反射電極１
０４上で全波長光が直線偏光にできる限り近い状態にな
っていることが必要である。つまり、反射電極１０４と
偏光板１０１の間の光学条件が位相差０ないし理想的な
１／２波長板であればよい。また、位相変調の波長依存
性を小さく抑えるためには旋光性を利用するのが有効で
ある。したがって、反射電極１０４上の直線偏光の偏光
方向と反射電極１０４上の液晶分子の配向方向は平行な
いし直行した状態を仮定する。以下では、反射電極１０
４上の直線偏光の偏光方向と反射電極１０４上の液晶分
子の配向方向が平行である場合について述べる。
【００１６】図１５に、無彩色白表示条件の最適化アル
ゴリズムのフローチャートを示す。無彩色白表示条件の
最適化アルゴリズムの、無彩色黒表示のそれからの変更
点は、１）反射電極上円偏光（Ｓ3＝−１）→直線偏光
（（Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3）＝（１，０，０））、２）直線Ｓ2
＝ｐＳ1＋ｑでフィッテイング→Ｓ2＝ｐ（Ｓ1＋１）で
フィッティングの２点である。Ｓ2＝ｐ（Ｓ1＋１）でフ
ィッテイングするのは、位相板１０２通過後の偏光状態
を（Ｓ1’，Ｓ2’，Ｓ3’）＝（−１，０，０）とする
ためである。以下、アルゴリズムについて詳述する。直
線偏光を液晶層１０３に入射すると、液晶層１０３から
の出射光の電場ベクトルは、次式で表される。
ゴリズムのフローチャートを示す。無彩色白表示条件の
最適化アルゴリズムの、無彩色黒表示のそれからの変更
点は、１）反射電極上円偏光（Ｓ3＝−１）→直線偏光
（（Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3）＝（１，０，０））、２）直線Ｓ2
＝ｐＳ1＋ｑでフィッテイング→Ｓ2＝ｐ（Ｓ1＋１）で
フィッティングの２点である。Ｓ2＝ｐ（Ｓ1＋１）でフ
ィッテイングするのは、位相板１０２通過後の偏光状態
を（Ｓ1’，Ｓ2’，Ｓ3’）＝（−１，０，０）とする
ためである。以下、アルゴリズムについて詳述する。直
線偏光を液晶層１０３に入射すると、液晶層１０３から
の出射光の電場ベクトルは、次式で表される。
【数１８】 式（２）から式（６）を用いて式（１８）を計算し、液
晶層１０３からの出射光のストークスパラメータを求め
ると、次式のようになる。ただし、これらは反射電極１
０４上において（Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3）＝（１，０，０）と
したときの表式である。
晶層１０３からの出射光のストークスパラメータを求め
ると、次式のようになる。ただし、これらは反射電極１
０４上において（Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3）＝（１，０，０）と
したときの表式である。
【数１９】
【数２０】
【数２１】
【数２２】 液晶層１０３及び位相板１０２全体で位相差１／２波長
である場合、位相板１０２通過後のストークスパラメー
タは（Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3）＝（−１，０，０）である。こ
の条件を満たすためには、液晶層１０３通過後のストー
クスパラメータのＳ1−Ｓ2面上への射影が次式で表され
る直線上にあればよい。
である場合、位相板１０２通過後のストークスパラメー
タは（Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3）＝（−１，０，０）である。こ
の条件を満たすためには、液晶層１０３通過後のストー
クスパラメータのＳ1−Ｓ2面上への射影が次式で表され
る直線上にあればよい。
【数２３】 さらに、先の黒表示条件の計算と同様に最小自乗誤差を
最小にする液晶層１０３のツイスト角度φ及びリターデ
ーションｄΔｎを求めた。位相板１０２の視角は、式
（２３）の傾きｐ及び式（１３）によって求められる。
偏光板１０１通過後の光強度は式（１４）及び式（１
５）により得られる。ただし、反射電極１０４上の液晶
分子の配向方向と偏光板１０１の透過軸とのなす角度で
あるθ’は、θ’＝０ないしθ’＝π／２ある。以下の
計算においては、光源としてＥ光源を用いた。位相板１
０２にはポリカーボネートを用い、計算にはその物性値
を用いた。
最小にする液晶層１０３のツイスト角度φ及びリターデ
ーションｄΔｎを求めた。位相板１０２の視角は、式
（２３）の傾きｐ及び式（１３）によって求められる。
偏光板１０１通過後の光強度は式（１４）及び式（１
５）により得られる。ただし、反射電極１０４上の液晶
分子の配向方向と偏光板１０１の透過軸とのなす角度で
あるθ’は、θ’＝０ないしθ’＝π／２ある。以下の
計算においては、光源としてＥ光源を用いた。位相板１
０２にはポリカーボネートを用い、計算にはその物性値
を用いた。
【００１７】図１６から図１９に、代表的な液晶層１０
３及び位相板１０２の条件、各光学素子の光学軸の相対
角度について、それぞれツイスト５０°５５°６０°６
５°の電圧−反射率を計算した結果を示す。何れの条件
においても良好な白黒表示が得られることが分かる（印
加電圧０Ｖｒｍｓ−反射率１００％のとき、白表示）。
表２（図２８）に、夫々のパラメータ条件（液晶層１０
３のリターデーション、ツイスト角度、位相板１０２の
リターデーション、位相板方位角度）を示す。同時にコ
ントラスト比も示しておく。各代表的条件間の補間を行
うことにより、容易に各代表的条件間の任意の条件を求
めることが可能である。
３及び位相板１０２の条件、各光学素子の光学軸の相対
角度について、それぞれツイスト５０°５５°６０°６
５°の電圧−反射率を計算した結果を示す。何れの条件
においても良好な白黒表示が得られることが分かる（印
加電圧０Ｖｒｍｓ−反射率１００％のとき、白表示）。
表２（図２８）に、夫々のパラメータ条件（液晶層１０
３のリターデーション、ツイスト角度、位相板１０２の
リターデーション、位相板方位角度）を示す。同時にコ
ントラスト比も示しておく。各代表的条件間の補間を行
うことにより、容易に各代表的条件間の任意の条件を求
めることが可能である。
【００１８】特に、高いコントラスト比が実現できる条
件は、ツイスト角度５５度から６０度である。図２０及
び図２１に、図１７及び図１８に示した電圧−反射率特
性に沿ってｘ−ｙ色度座標を計算した結果を示す。液晶
層１０３のリターデーションが約４００ｎｍ、ツイスト
角度が約５５度から約６０度、液晶配向角度が約７３度
から約７４度、位相板１０２のリターデーションが約１
６２から１９６ｎｍ、位相板方位角度が約７３度から７
４度である。これらの値は中心値を示しており、ある程
度の変動幅を有する値である。
件は、ツイスト角度５５度から６０度である。図２０及
び図２１に、図１７及び図１８に示した電圧−反射率特
性に沿ってｘ−ｙ色度座標を計算した結果を示す。液晶
層１０３のリターデーションが約４００ｎｍ、ツイスト
角度が約５５度から約６０度、液晶配向角度が約７３度
から約７４度、位相板１０２のリターデーションが約１
６２から１９６ｎｍ、位相板方位角度が約７３度から７
４度である。これらの値は中心値を示しており、ある程
度の変動幅を有する値である。
【００１９】図２２は、本発明の第３の実施形態であ
り、反射型カラー液晶表示装置を構成する各光学素子に
おける光学軸の相対関係を示す。本実施形態を適用する
反射型カラー液晶表示装置は、図２の反射型カラー液晶
表示装置と比べて、偏光板１０４の代わりに偏光ビーム
スプリッタ１３１を用いた点で相違する。用途として
は、液晶プロジェクタが挙げられる。図示されていない
光源からの入射光１０５のうち、一方の偏光成分１３４
のみが偏光ビームスプリッタ１３１を通過し、他方の偏
光成分はプリズムの合せ面で反射されて位相板１０２へ
は到達しない。偏光成分１３４は位相板１０２及び液晶
層１０３によって位相変調され、反射電極１０４で反射
され、再び液晶層１０３及び位相板１０２を通過して偏
光ビームスプリッタ１３１に到達する。このときの偏光
状態によって偏光ビームスプリッタ１３１を通過して光
源への戻り光１３２あるいは図示されていないスクリー
ンへの投写光１３３となる。殆ど全ての光が光源への戻
り光１３２になったときが黒画像表示であり、殆ど全て
の光がスクリーンへの投写光１３３となった場合が白画
像表示である。したがって、位相板１０２及び液晶層１
０３のパラメータ条件を第２の実施形態と同様にした場
合には、ノーマリホワイトの表示方式となる。
り、反射型カラー液晶表示装置を構成する各光学素子に
おける光学軸の相対関係を示す。本実施形態を適用する
反射型カラー液晶表示装置は、図２の反射型カラー液晶
表示装置と比べて、偏光板１０４の代わりに偏光ビーム
スプリッタ１３１を用いた点で相違する。用途として
は、液晶プロジェクタが挙げられる。図示されていない
光源からの入射光１０５のうち、一方の偏光成分１３４
のみが偏光ビームスプリッタ１３１を通過し、他方の偏
光成分はプリズムの合せ面で反射されて位相板１０２へ
は到達しない。偏光成分１３４は位相板１０２及び液晶
層１０３によって位相変調され、反射電極１０４で反射
され、再び液晶層１０３及び位相板１０２を通過して偏
光ビームスプリッタ１３１に到達する。このときの偏光
状態によって偏光ビームスプリッタ１３１を通過して光
源への戻り光１３２あるいは図示されていないスクリー
ンへの投写光１３３となる。殆ど全ての光が光源への戻
り光１３２になったときが黒画像表示であり、殆ど全て
の光がスクリーンへの投写光１３３となった場合が白画
像表示である。したがって、位相板１０２及び液晶層１
０３のパラメータ条件を第２の実施形態と同様にした場
合には、ノーマリホワイトの表示方式となる。
【００２０】図２３に、本発明の液晶プロジェクタ用の
ライトバルブの実施形態の断面図を示す。偏光ビームス
プリッタは省略する。本実施形態は、アクティブマトリ
クス基板１２２として単結晶シリコン基板を用いる。ア
クティブマトリクス基板１２２は、ｎ型基板１４１上に
ｐ型井戸１４２を形成し、その上にＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ
Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）トランジ
スタ１４３と、保持容量１４４を形成する。各トランジ
スタ間の配線や絶縁膜等をさらに積層し、最上層に反射
電極１０４とその保護膜１４６を形成する。透明電極１
４８を備えたガラス基板１２０とアクティブマトリクス
基板１２２との間に液晶層１０３を封止する。液晶層１
０３の厚みを一定に保つために支柱１４７を設ける。プ
ロジェクタ用ライトバルブは高強度光にさらされるた
め、光がＭＯＳトランジスタ１４３の領域に侵入しない
ように遮光層１５３を設ける。ガラス基板１２０の上面
に位相板１０２を貼付する。本実施形態により、あらゆ
る階調において無彩色な画像表示が可能となり、色再現
性の高い液晶プロジェクタを実現できる。
ライトバルブの実施形態の断面図を示す。偏光ビームス
プリッタは省略する。本実施形態は、アクティブマトリ
クス基板１２２として単結晶シリコン基板を用いる。ア
クティブマトリクス基板１２２は、ｎ型基板１４１上に
ｐ型井戸１４２を形成し、その上にＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ
Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）トランジ
スタ１４３と、保持容量１４４を形成する。各トランジ
スタ間の配線や絶縁膜等をさらに積層し、最上層に反射
電極１０４とその保護膜１４６を形成する。透明電極１
４８を備えたガラス基板１２０とアクティブマトリクス
基板１２２との間に液晶層１０３を封止する。液晶層１
０３の厚みを一定に保つために支柱１４７を設ける。プ
ロジェクタ用ライトバルブは高強度光にさらされるた
め、光がＭＯＳトランジスタ１４３の領域に侵入しない
ように遮光層１５３を設ける。ガラス基板１２０の上面
に位相板１０２を貼付する。本実施形態により、あらゆ
る階調において無彩色な画像表示が可能となり、色再現
性の高い液晶プロジェクタを実現できる。
【００２１】カラー画像表示を行う方式として、以上に
述べたカラーフィルタを並置して用いるカラー画像表示
方式の他に、時分割でＲＧＢ（Ｒｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂ
ｌｕｅ）の画像を表示することによるカラー画像表示方
式（フィールドシーケンシャル方式）がある。フィール
ドシーケンシャル方式の利点は、一つの画素でＲＧＢの
各色画像を表示するため、画素数はカラーフィルタ並置
方式の場合の３分の１でよいことが挙げられる。また、
同じ精細度の画像を表示した場合、フィールドシーケン
シャル単板方式の方がカラーフィルタ並置方式に比べて
画素毎の色ずれがないため、高精細画像として知覚され
る。フィールドシーケンシャル単板方式の場合も、一つ
のパネルでフルカラー表示する上で色再現を忠実に行う
ためには、三原色毎の反射率の電圧依存性が揃っている
必要がある。云い換えれば、色度変化の電圧依存性が小
さい必要がある。本発明の反射型カラー液晶表示モード
は、色度変化の電圧依存性が小さいため、フィールドシ
ーケンシャル単板方式の液晶ディスプレイに最適な液晶
表示方式である。したがって、本発明の反射型カラー液
晶表示モードをフィールドシーケンシャル単板方式の反
射型カラー液晶表示装置に適用することにより、色再現
性の高い反射型カラー液晶表示装置を実現することが可
能である。以下、本発明によるフィールドシーケンシャ
ル単板方式の反射型カラー液晶表示装置の３つの実施形
態について述べる。何れもこの特長を備える。反射型カ
ラー液晶表示装置の表示方式としては、先に述べた反射
型カラー液晶表示装置表面に偏光板を貼付する方式、あ
るいは、偏光ビームスプリッタ等を用いるクロスニコル
の偏光光学配置を用いた方式の何れを用いてもよい。本
実施形態の反射型カラー液晶表示装置は、ヘッドマウン
トディスプレイないしフェイスマウントディスプレイに
適用することができる。
述べたカラーフィルタを並置して用いるカラー画像表示
方式の他に、時分割でＲＧＢ（Ｒｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂ
ｌｕｅ）の画像を表示することによるカラー画像表示方
式（フィールドシーケンシャル方式）がある。フィール
ドシーケンシャル方式の利点は、一つの画素でＲＧＢの
各色画像を表示するため、画素数はカラーフィルタ並置
方式の場合の３分の１でよいことが挙げられる。また、
同じ精細度の画像を表示した場合、フィールドシーケン
シャル単板方式の方がカラーフィルタ並置方式に比べて
画素毎の色ずれがないため、高精細画像として知覚され
る。フィールドシーケンシャル単板方式の場合も、一つ
のパネルでフルカラー表示する上で色再現を忠実に行う
ためには、三原色毎の反射率の電圧依存性が揃っている
必要がある。云い換えれば、色度変化の電圧依存性が小
さい必要がある。本発明の反射型カラー液晶表示モード
は、色度変化の電圧依存性が小さいため、フィールドシ
ーケンシャル単板方式の液晶ディスプレイに最適な液晶
表示方式である。したがって、本発明の反射型カラー液
晶表示モードをフィールドシーケンシャル単板方式の反
射型カラー液晶表示装置に適用することにより、色再現
性の高い反射型カラー液晶表示装置を実現することが可
能である。以下、本発明によるフィールドシーケンシャ
ル単板方式の反射型カラー液晶表示装置の３つの実施形
態について述べる。何れもこの特長を備える。反射型カ
ラー液晶表示装置の表示方式としては、先に述べた反射
型カラー液晶表示装置表面に偏光板を貼付する方式、あ
るいは、偏光ビームスプリッタ等を用いるクロスニコル
の偏光光学配置を用いた方式の何れを用いてもよい。本
実施形態の反射型カラー液晶表示装置は、ヘッドマウン
トディスプレイないしフェイスマウントディスプレイに
適用することができる。
【００２２】図２４は、本発明によるフィールドシーケ
ンシャル単板方式の反射型カラー液晶表示装置の第一の
実施形態を示す。本実施形態の反射型カラー液晶表示装
置は、光源２０５、拡散素子２０４、偏光板１０１及び
位相板１０２を貼付した反射型液晶パネル２０３、レン
ズ２０２等から構成する。本実施形態の反射型カラー液
晶表示装置は、光源２０５からの光を拡散素子２０４に
よって拡散し、偏光板１０１及び位相板１０２を介して
反射型液晶パネル２０３に照射し、この反射型液晶パネ
ル２０３によって変調された光を観測者２０１がレンズ
２０２を介して画像として視認する方式のディスプレイ
である。光源２０５には、ＲＧＢの各３原色に対応する
発光ダイオードを用い、各色画像の表示に同期して順次
点灯するように構成する。拡散素子２０４としては例え
ばホログラフィックススクリーンやビーズスクリーンが
適当である。なお、本実施形態においては、ＲＧＢには
各３原色について独立な発光ダイオードを３つ組み合わ
せた構成としたが、３つの発光ダイオードを１つのパッ
ケージに一体化したものを用いてもよい。
ンシャル単板方式の反射型カラー液晶表示装置の第一の
実施形態を示す。本実施形態の反射型カラー液晶表示装
置は、光源２０５、拡散素子２０４、偏光板１０１及び
位相板１０２を貼付した反射型液晶パネル２０３、レン
ズ２０２等から構成する。本実施形態の反射型カラー液
晶表示装置は、光源２０５からの光を拡散素子２０４に
よって拡散し、偏光板１０１及び位相板１０２を介して
反射型液晶パネル２０３に照射し、この反射型液晶パネ
ル２０３によって変調された光を観測者２０１がレンズ
２０２を介して画像として視認する方式のディスプレイ
である。光源２０５には、ＲＧＢの各３原色に対応する
発光ダイオードを用い、各色画像の表示に同期して順次
点灯するように構成する。拡散素子２０４としては例え
ばホログラフィックススクリーンやビーズスクリーンが
適当である。なお、本実施形態においては、ＲＧＢには
各３原色について独立な発光ダイオードを３つ組み合わ
せた構成としたが、３つの発光ダイオードを１つのパッ
ケージに一体化したものを用いてもよい。
【００２３】図２５は、本発明によるフィールドシーケ
ンシャル単板方式の反射型カラー液晶表示装置の第二の
実施形態を示す。本実施形態の第一の実施形態との相違
点は、偏光板１０１の代わりに偏光ビームスプリッタ１
３１を用いた点である。フィールドシーケンシャル単板
方式の反射型カラー液晶表示装置の第一の実施形態にお
いては不要反射光であり、コントラスト比を低下させる
原因であった位相板１０２の表面反射光は、本実施形態
においては偏光ビームスプリッタ１３１によって光源２
０５方向に戻され、観測者２０１には視認されないの
で、高コントラスト比を実現することができる。また、
フィールドシーケンシャル単板方式の反射型カラー液晶
表示装置の第一の実施形態においては偏光板１０１の表
面反射光もコントラスト比低下の原因となるが、本実施
形態においては偏光板１０１の代わりに偏光ビームスプ
リッタ１３１を用いているために、この問題も無い。
ンシャル単板方式の反射型カラー液晶表示装置の第二の
実施形態を示す。本実施形態の第一の実施形態との相違
点は、偏光板１０１の代わりに偏光ビームスプリッタ１
３１を用いた点である。フィールドシーケンシャル単板
方式の反射型カラー液晶表示装置の第一の実施形態にお
いては不要反射光であり、コントラスト比を低下させる
原因であった位相板１０２の表面反射光は、本実施形態
においては偏光ビームスプリッタ１３１によって光源２
０５方向に戻され、観測者２０１には視認されないの
で、高コントラスト比を実現することができる。また、
フィールドシーケンシャル単板方式の反射型カラー液晶
表示装置の第一の実施形態においては偏光板１０１の表
面反射光もコントラスト比低下の原因となるが、本実施
形態においては偏光板１０１の代わりに偏光ビームスプ
リッタ１３１を用いているために、この問題も無い。
【００２４】図２６は、本発明によるフィールドシーケ
ンシャル単板方式の反射型カラー液晶表示装置の第三の
実施形態を示す。本実施形態は、発光ダイオードを用い
た光源２０５からの光を拡散素子２０４及び偏光ビーム
スプリッタ１３１を介して位相板１０２を貼付した反射
型液晶パネル２０３に照射し、反射型液晶パネル２０３
によって変調された光はレンズ２０２を介してスクリー
ン２０７上に画像２０６として投写される。この画像２
０６を観測者２０１が視認する。本実施形態の利点は、
液晶ディスプレイパネルを含む光学系をコンパクトに構
成できることである。なお、本実施形態においては、光
源２０５として発光ダイオードを用いたが、レーザダイ
オードを用いることも可能である。レーザダイオードか
らの出射光は偏光しており、光利用効率を高める効果が
ある。
ンシャル単板方式の反射型カラー液晶表示装置の第三の
実施形態を示す。本実施形態は、発光ダイオードを用い
た光源２０５からの光を拡散素子２０４及び偏光ビーム
スプリッタ１３１を介して位相板１０２を貼付した反射
型液晶パネル２０３に照射し、反射型液晶パネル２０３
によって変調された光はレンズ２０２を介してスクリー
ン２０７上に画像２０６として投写される。この画像２
０６を観測者２０１が視認する。本実施形態の利点は、
液晶ディスプレイパネルを含む光学系をコンパクトに構
成できることである。なお、本実施形態においては、光
源２０５として発光ダイオードを用いたが、レーザダイ
オードを用いることも可能である。レーザダイオードか
らの出射光は偏光しており、光利用効率を高める効果が
ある。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
液晶層のツイスト角度及びリターデーションを最適化す
ることにより、他の３つの液晶配向角度、位相板のリタ
ーデーション、位相板方位角度のパラメータをほぼ一義
的にかつ自動的に求めることができる。また、白表示時
及び黒表示時の無彩色化に加えて、中間調表示時の無彩
色化も同時に実現でき、色再現性を高めることができ
る。
液晶層のツイスト角度及びリターデーションを最適化す
ることにより、他の３つの液晶配向角度、位相板のリタ
ーデーション、位相板方位角度のパラメータをほぼ一義
的にかつ自動的に求めることができる。また、白表示時
及び黒表示時の無彩色化に加えて、中間調表示時の無彩
色化も同時に実現でき、色再現性を高めることができ
る。
【図１】本発明の第１の実施形態であり、反射型カラー
液晶表示装置を構成する各光学素子における光学軸の相
対関係ならびに光学特性を決定するパラメータについて
の説明図
液晶表示装置を構成する各光学素子における光学軸の相
対関係ならびに光学特性を決定するパラメータについて
の説明図
【図２】本発明を適用する反射型カラー液晶表示装置の
断面図
断面図
【図３】本発明を適用する反射型カラー液晶表示装置を
一部変更した断面図
一部変更した断面図
【図４】本発明の無彩色黒表示条件の最適化アルゴリズ
ムのフローチャート
ムのフローチャート
【図５】本発明による電圧０Ｖｒｍｓのときの反射率の
計算結果を示す図
計算結果を示す図
【図６】本発明によるツイスト角度４０度のときの電圧
−反射率特性図
−反射率特性図
【図７】本発明によるツイスト角度４５度のときの電圧
−反射率特性図
−反射率特性図
【図８】本発明によるツイスト角度５０度のときの電圧
−反射率特性図
−反射率特性図
【図９】本発明によるツイスト角度５５度のときの電圧
−反射率特性図
−反射率特性図
【図１０】本発明によるツイスト角度４０度のときの色
度の電圧依存性を示す図
度の電圧依存性を示す図
【図１１】本発明によるツイスト角度４５度のときの色
度の電圧依存性を示す図
度の電圧依存性を示す図
【図１２】本発明によるツイスト角度５０度のときの色
度の電圧依存性を示す図
度の電圧依存性を示す図
【図１３】本発明によるツイスト角度５５度のときの色
度の電圧依存性を示す図
度の電圧依存性を示す図
【図１４】本発明の第２の実施形態であり、反射型カラ
ー液晶表示装置を構成する各光学素子における光学軸の
相対関係ならびに光学特性を決定するパラメータについ
ての説明図
ー液晶表示装置を構成する各光学素子における光学軸の
相対関係ならびに光学特性を決定するパラメータについ
ての説明図
【図１５】本発明の無彩色白表示条件の最適化アルゴリ
ズムのフローチャート
ズムのフローチャート
【図１６】本発明によるツイスト角度５０度のときの電
圧−反射率特性図
圧−反射率特性図
【図１７】本発明によるツイスト角度５５度のときの電
圧−反射率特性図
圧−反射率特性図
【図１８】本発明によるツイスト角度６０度のときの電
圧−反射率特性図
圧−反射率特性図
【図１９】本発明によるツイスト角度６５度のときの電
圧−反射率特性図
圧−反射率特性図
【図２０】本発明によるツイスト角度５５度のときの色
度の電圧依存性を示す図
度の電圧依存性を示す図
【図２１】本発明によるツイスト角度６０度のときの色
度の電圧依存性を示す図
度の電圧依存性を示す図
【図２２】本発明の第３の実施形態であり、反射型カラ
ー液晶表示装置を構成する各光学素子における光学軸の
相対関係についての説明図
ー液晶表示装置を構成する各光学素子における光学軸の
相対関係についての説明図
【図２３】本発明の液晶プロジェクタ用のライトバルブ
の実施形態の断面図
の実施形態の断面図
【図２４】本発明によるフィールドシーケンシャル単板
方式の反射型カラー液晶表示装置の第一の実施形態
方式の反射型カラー液晶表示装置の第一の実施形態
【図２５】本発明によるフィールドシーケンシャル単板
方式の反射型カラー液晶表示装置の第二の実施形態
方式の反射型カラー液晶表示装置の第二の実施形態
【図２６】本発明によるフィールドシーケンシャル単板
方式の反射型カラー液晶表示装置の第三の実施形態
方式の反射型カラー液晶表示装置の第三の実施形態
【図２７】表１の図
【図２８】表２の図
１０１…偏光板，１０２…位相板，１０３…液晶層，１
０４…反射電極，１０４ａ…凹凸反射電極，１０４ｂ…
鏡面反射電極，１０５…入射光，１０６…反射光，１０
７…透過軸，１０８…遅相軸，１０９…位相板方位角
度，１１０…上側液晶配向方向，１１１…下側液晶配向
方向，１１２…液晶配向角度，１１３…ツイスト角度，
１２０…ガラス基板，１２１…カラーフィルタ，１２２
…アクティブマトリクス基板，１２３…拡散板，１３１
…偏光ビームスプリッタ，１３２…光源への戻り光，１
３３…スクリーンへの投写光，１３４…偏光成分，１４
１…ｎ型基板，１４２…ｐ型井戸，１４３…ＭＯＳトラ
ンジスタ，１４４…保持容量，１４６…保護膜，１４７
…支柱，１４８…透明電極，１５３…遮光層２０２…レ
ンズ，２０３…反射型液晶パネル，２０４…拡散素子，
２０５…光源，２０７…スクリーン
０４…反射電極，１０４ａ…凹凸反射電極，１０４ｂ…
鏡面反射電極，１０５…入射光，１０６…反射光，１０
７…透過軸，１０８…遅相軸，１０９…位相板方位角
度，１１０…上側液晶配向方向，１１１…下側液晶配向
方向，１１２…液晶配向角度，１１３…ツイスト角度，
１２０…ガラス基板，１２１…カラーフィルタ，１２２
…アクティブマトリクス基板，１２３…拡散板，１３１
…偏光ビームスプリッタ，１３２…光源への戻り光，１
３３…スクリーンへの投写光，１３４…偏光成分，１４
１…ｎ型基板，１４２…ｐ型井戸，１４３…ＭＯＳトラ
ンジスタ，１４４…保持容量，１４６…保護膜，１４７
…支柱，１４８…透明電極，１５３…遮光層２０２…レ
ンズ，２０３…反射型液晶パネル，２０４…拡散素子，
２０５…光源，２０７…スクリーン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H091 FA08X FA10X FA11X FA14Y FA41Z FD09 FD10 KA02 KA03 KA10 LA20 MA07 5C094 AA08 AA22 AA43 BA03 BA43 BA44 CA19 CA24 CA25 DA13 EA04 EA05 EA06 EB04 ED03 ED14 ED20 FA02 JA08 JA09 JA11
Claims (10)
- 【請求項１】 スイッチング素子と反射電極とを備えた
複数の画素をマトリクス状に配置したアクティブマトリ
クス基板と、透明電極を備えたガラス基板と、前記アク
ティブマトリクス基板と前記ガラス基板との間に封入し
た液晶層と、位相板と、偏光板とからなる反射型カラー
液晶表示装置において、 前記液晶層に印加する電圧の低電圧側で黒画像を表示
し、高電圧側のある電圧において白画像を表示するノー
マリブラック表示方式であって、 前記位相板と前記液晶層との間における光のストークス
パラメータ（Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3）のＳ1−Ｓ2面への射影が
ほぼ直線であり、かつ、前記反射電極の反射面における
偏光状態が何れの波長のにおいてもほぼ円偏光であるこ
とを特徴とする反射型カラー液晶表示装置。 - 【請求項２】 請求項１において、前記液晶層の厚みと
屈折率異方性との積である液晶層のリターデーションが
１５０ｎｍ以上でかつ３４０ｎｍ以下であり、前記液晶
層のツイスト角度が２０度以上でかつ７０度以下である
ことを特徴とする反射型カラー液晶表示装置。 - 【請求項３】 請求項１において、前記液晶層の厚みと
屈折率異方性との積である液晶層のリターデーションが
２００ｎｍ以上でかつ３００ｎｍ以下であり、前記液晶
層のツイスト角度が４０度以上でかつ５５度以下であ
り、前記偏光板の透過軸と前記ガラス基板側の液晶配向
方向とのなす角度が−３２度以上でかつ−１６度以下で
あり、前記偏光板の透過軸と前記位相板の遅相軸とのな
す角度である位相板方位角が７０度以上でかつ８１度以
下であり、前記位相板のリターデーションが３２０ｎｍ
以上でかつ４３０ｎｍ以下ることを特徴とする反射型カ
ラー液晶表示装置。 - 【請求項４】 請求項１において、前記液晶層の厚みと
屈折率異方性との積である液晶層のリターデーションが
ほぼ２５０ｎｍであり、前記液晶層のツイスト角度がほ
ぼ５０度であり、前記偏光板の透過軸とガラス基板側の
液晶配向方向とのなす角度がほぼ−２６度であり、前記
偏光板の透過軸と位相板の遅相軸とのなす角度である位
相板方位角がほぼ７６度であり、前記位相板のリターデ
ーションがほぼ３８０ｎｍであることを特徴とする反射
型カラー液晶表示装置。 - 【請求項５】 スイッチング素子と反射電極とを備えた
複数の画素をマトリクス状に配置したアクティブマトリ
クス基板と、透明電極を備えたガラス基板と、前記アク
ティブマトリクス基板と前記ガラス基板との間に封入し
た液晶層と、位相板と、偏光板とからなる反射型カラー
液晶表示装置において、 前記液晶層に印加する電圧の低電圧側で白画像を表示
し、高電圧側のある電圧において黒画像を表示するノー
マリホワイト表示方式であって、 前記位相板と前記液晶層との間における光のストークス
パラメータ（Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3）のＳ1−Ｓ2面への射影が
ほぼ直線であり、かつ、前記反射電極の反射面における
偏光状態が何れの波長のにおいてもほぼ直線偏光である
ことを特徴とする反射型カラー液晶表示装置。 - 【請求項６】 請求項５において、前記液晶層の厚みと
屈折率異方性との積である液晶層のリターデーションが
２００ｎｍ以上でかつ４５０ｎｍ以下であり、前記液晶
層のツイスト角度が５０度以上でかつ６５度以下であ
り、前記偏光板の透過軸とアクティブマトリクス基板側
の液晶配向方向とのなす角度がほぼ０度ないし９０度で
あり、前記アクティブマトリクス基板側の液晶配向方向
と位相板の遅相軸とのなす角度である位相板方位角が４
４度以上でかつ７６度以下であり、前記位相板のリター
デーションが６９ｎｍ以上でかつ２５５ｎｍ以下である
ことを特徴とする反射型カラー液晶表示装置。 - 【請求項７】 請求項５において、前記液晶層の厚みと
屈折率異方性との積である液晶層のリターデーションが
２５０ｎｍ以上でかつ４５０ｎｍ以下であり、前記液晶
層のツイスト角度が５５度以上でかつ６０度以下であ
り、前記偏光板の透過軸とアクティブマトリクス基板側
の液晶配向方向とのなす角度がほぼ０度ないし９０度で
あり、前記アクティブマトリクス基板側の液晶配向方向
と位相板の遅相軸とのなす角度である位相板方位角が４
７度以上でかつ７５度以下であり、前記位相板のリター
デーションが９１ｎｍ以上でかつ２５１ｎｍ以下である
ことを特徴とする反射型カラー液晶表示装置。 - 【請求項８】 請求項５において、前記液晶層の厚みと
屈折率異方性との積である液晶層のリターデーションが
ほぼ４００ｎｍであり、前記液晶層のツイスト角度が約
５５度以上でかつ約６０度以下であり、前記偏光板の透
過軸とアクティブマトリクス基板側の液晶配向方向との
なす角度がほぼ０度ないし９０度であり、前記アクティ
ブマトリクス基板側の液晶配向方向と位相板の遅相軸と
のなす角度である位相板方位角が約７３度以上でかつ約
７４度以下であり、前記位相板のリターデーションが約
１６０ｎｍ以上でかつ約２００ｎｍ以下であることを特
徴とする反射型カラー液晶表示装置。 - 【請求項９】 スイッチング素子と反射電極とを備えた
複数の画素をマトリクス状に配置したアクティブマトリ
クス基板と、透明電極を備えたガラス基板と、前記アク
ティブマトリクス基板と前記ガラス基板との間に封入し
た液晶層と、位相板と、偏光ビームスプリッタとからな
る反射型カラー液晶表示装置において、 前記液晶層に印加する電圧の低電圧側で黒画像を表示
し、高電圧側のある電圧において白画像を表示するノー
マリホワイト表示方式であって、 前記液晶層の厚みと屈折率異方性との積である液晶層の
リターデーションが２００ｎｍ以上でかつ４５０ｎｍ以
下であり、前記液晶層のツイスト角度が５０度以上でか
つ６５度以下であり、前記偏光板の透過軸とアクティブ
マトリクス基板側の液晶配向方向とのなす角度がほぼ０
度ないし９０度であり、前記アクティブマトリクス基板
側の液晶配向方向と前記位相板の遅相軸とのなす角度で
ある位相板方位角が４４度以上でかつ７６度以下であ
り、前記位相板のリターデーションが６９ｎｍ以上でか
つ２５５ｎｍ以下であることを特徴とする反射型カラー
液晶表示装置。 - 【請求項１０】 請求項１から請求項９のいずれかにお
いて、前記反射型カラー液晶表示装置に三原色光を時間
分割で切換えて照射する光源を備え、前記光源の前記時
間分割で切換えのタイミングに同期して各三原色に対応
した画像の表示を行うことを特徴とする反射型カラー液
晶表示装置。
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| US09/624,062 US6867830B1 (en) | 1999-07-26 | 2000-07-24 | Reflection-type color liquid crystal display apparatus |
| KR1020000042677A KR100654876B1 (ko) | 1999-07-26 | 2000-07-25 | 반사형 컬러 액정 표시 장치 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21065999A JP3641708B2 (ja) | 1999-07-26 | 1999-07-26 | 反射型カラー液晶表示装置 |
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|---|---|
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