JP3301218B2 - 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
- Publication number
- JP3301218B2 JP3301218B2 JP12523694A JP12523694A JP3301218B2 JP 3301218 B2 JP3301218 B2 JP 3301218B2 JP 12523694 A JP12523694 A JP 12523694A JP 12523694 A JP12523694 A JP 12523694A JP 3301218 B2 JP3301218 B2 JP 3301218B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid crystal
- light
- polarizing plate
- crystal cell
- display device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F2203/00—Function characteristic
- G02F2203/34—Colour display without the use of colour mosaic filters
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
Description
子を能動素子とするアクティブマトリックス液晶セルを
用いた反射型のカラー液晶表示装置に関するものであ
る。
置として、第1の電極と絶縁膜と第2の電極とを積層し
たMIMや、第1の電極とn型半導体膜とp型半導体膜
と第2の電極とを積層した薄膜ダイオード等の、2端子
の非線形抵抗素子を能動素子とするアクティブマトリッ
クス液晶セルを用いたものがある。
抗素子を能動素子とするアクティブマトリックス液晶セ
ルを用いた液晶表示装置としては、一般に、TN(ツイ
ステッド・ネマティック)方式のものが利用されてい
る。
子をほぼ90°のツイスト角でツイスト配向させた液晶
セルと、この液晶セルの表面側と裏面側とに配置された
一対の偏光板とからなっており、アクティブマトリック
ス型の液晶表示装置では一般に、一対の偏光板を、その
透過軸を互いに平行にするとともにそれぞれの透過軸を
液晶セルの一方の基板上における液晶分子の配向方向と
ほぼ平行にして設けている。
るアクティブマトリックス液晶セルは、一対の透明基板
間に液晶を挟持するとともに、一方の基板の内面に複数
の透明な画素電極とこれら各画素電極にそれぞれ対応す
る複数の非線形抵抗素子とを配設し、他方の基板の内面
に透明な対向電極を設けたものであり、液晶の分子は、
両基板の電極形成面上にそれぞれ設けた配向膜によって
配向方向を規制され、両基板間においてほぼ90°のツ
イスト角でツイスト配向されている。なお、前記液晶に
は、誘電異方性が正のネマティック液晶が用いられてい
る。
の入射光を一方の偏光板の偏光作用により直線偏光とし
て液晶セルに入射させ、液晶セルを通った光の透過を他
方の偏光板の集光機能作用により制御して表示するもの
であり、液晶セルの両基板の電極間にオン電圧を印加し
ていない状態、つまり液晶分子がツイスト配向している
状態では、液晶セルに入射した直線偏光がその偏光方向
がほぼ90°ずれた直線偏光となって液晶セルを出射
し、この直線偏光が他方の偏光板で吸収されて表示が暗
状態になる。
すると、液晶分子が基板面に対してほぼ垂直に立上り配
向し、液晶セルに入射した直線偏光がそのまま液晶セル
を出射し、この直線偏光が他方の偏光板を透過して表示
が明状態になる。
のと、表示装置の背後に反射板を配置した反射型のもの
とがあり、反射型の液晶表示装置では、その表面側から
入射した光が、表面側偏光板と液晶セルと裏面側偏光板
とを通って前記反射板で反射され、この反射光が前記裏
面側偏光板と液晶セルと表面側偏光板とを通って出射す
る。
リックス型液晶表示装置として、多色カラー画像を表示
するものがあり、このカラー液晶表示装置では、上記液
晶セルの一方の基板に、複数の色、例えば赤、緑、青の
三色のカラーフィルタを各画素電極に対応させて設けて
いる。
ラー液晶表示装置は、カラーフィルタによって光を着色
するものであるため、反射型の液晶表示装置とすると、
表示がほとんど視認できない程度に暗くなってしまうと
いう問題をもっている。
るものであり、カラーフィルタは、その色に対応する波
長帯域以外の光を吸収するだけでなく、前記波長帯域の
光もかなり高い吸収率で吸収するため、カラーフィルタ
で着色された光が、カラーフィルタに入射する前の前記
波長帯域の光に比べて大幅に光量を減じた光になってし
まう。
大光量のバックライトを使用することによって表示を明
るくすることができるが、自然光や室内照明光等の外光
を利用して表示する反射型の液晶表示装置では、入射光
量が限られるし、またカラーフィルタで着色された光
が、裏面側の反射板で反射されて液晶表示装置の表面側
に出射する過程で再び前記カラーフィルタを通るため、
カラーフィルタでの光の吸収がさらに大きくなって、表
示がほとんど視認できない程度に暗くなってしまう。
は、その表示色がカラーフィルタの色によって決まって
しまうため、1つの画素で複数の色を表示することはで
きなかった。
表面側からの入射光が、表面側偏光板と液晶セルと裏面
側偏光板とを通って反射板で反射され、その反射光が、
前記裏面側基板と液晶セルと表面側偏光板とを通って液
晶表示装置の表面側に出射するため、表面側から入射し
た光が再び表面側に出射するまでの間に、液晶セルの両
方の基板をそれぞれ2回ずつ計4回通り、また表裏の偏
光板をそれぞれ2回ずつ計4回通ることになり、したが
って、液晶セルの基板および偏光板での光吸収による光
量ロスが大きくて、表示が暗くなってしまうという問題
をもっていた。
線形抵抗素子を能動素子とするアクティブマトリックス
液晶セルを用いた反射型のカラー液晶表示装置として、
カラーフィルタを用いずに光を着色して高輝度の着色光
を得るとともに、1つの画素で複数の色を表示すること
ができ、しかも液晶セルの基板および偏光板での光吸収
による光量ロスを少なくしてより明るいカラー表示を
得、また各画素間のコントラストを鮮明にして高品位の
画像を表示できるものを提供することを目的としたもの
である。
晶表示装置は、裏面側基板の内面に複数の画素電極とこ
れら各画素電極にそれぞれ対応する複数の非線形抵抗素
子とを配設し、表面側基板の内面に前記画素電極と対向
する対向電極を設けたアクティブマトリックス液晶セル
と、前記液晶セルの表面側に、透過軸を前記液晶セルの
表面側基板上における液晶分子の配向方向に対して斜め
にずらして設置され、入射光に対する偏光作用と前記液
晶の複屈折効果により偏光状態が変えられた光に対する
検光作用とにより着色された光を出射する1枚の偏光板
とからなり、かつ、前記液晶セルの裏面側基板の内面に
配設した前記画素電極が光の反射膜を兼ねており、さら
に、前記液晶セルのいずれか一方の基板の内面に、前記
各画素電極間の間隙に対応するブラックマスクが設けら
れていることを特徴とするものである。
ては、前記液晶セルと偏光板との間に位相差板を配置し
てもよく、その場合は、この位相差板の遅相軸を前記偏
光板の透過軸に対して斜めにずらせばよい。
おいては、反射膜を兼ねる画素電極の表面が鏡面であ
り、かつ、前記偏光板の一面、好ましくは表面が光散乱
面となっているのが望ましい。
は、その表面側からの入射光が偏光板を通って液晶セル
に入射し、その液晶層を通った光が、液晶セルの裏面側
基板の内面において反射膜を兼ねる画素電極により反射
され、再び液晶層を通って前記偏光板に入射して、この
偏光板を透過した光が液晶表示装置の表面側に出射す
る。
記偏光板の透過軸が、液晶セルの表面側の基板上におけ
る液晶分子の配向方向に対して斜めずれているため、前
記偏光板を通って入射した直線偏光が、液晶セルを通る
過程で液晶層の複屈折効果により波長ごとに偏光状態が
異なる楕円偏光となるとともに、その光が液晶セルの裏
面側基板の内面において反射され、再び液晶層を通る過
程でさらに偏光状態を変えられて前記偏光板に入射し、
この偏光板を透過する偏光成分の光が着色光となって液
晶表示装置の表面に出射する。
ィルタを用いずに、液晶セルの液晶層の複屈折効果と偏
光板の偏光および検光作用とを利用して光を着色するも
のであり、したがって、カラーフィルタを透過させる場
合に比べて透過光量のロスを大幅に低減できるから、高
輝度の着色光を得ることができる。
セルの液晶層に印加する電圧の大きさに応じて液晶分子
の配向状態が変化し、それに応じて液晶層の複屈折効果
が変化するため、液晶セルへの印加電圧を制御すること
によって前記着色光の色を変化させ、1つの画素で複数
の色を表示することができる。
セルの裏面側基板の内面に設けた画素電極で光を反射さ
せるとともに、液晶セルの表面側に配置した偏光板に、
外部からの入射光を直線偏光とするための偏光作用と、
液晶層によって偏光状態を変えられた光の透過を制御す
る検光作用との両方の作用をもたせているため、液晶セ
ルの両基板のうち、光が通るのは表面側基板だけである
し、また偏光板も1枚だけでよいから、液晶セルの基板
および偏光板での光吸収による光量ロスを少なくして、
より明るいカラー表示を得ることができる。
記液晶セルのいずれか一方の基板の内面に、前記裏面側
基板に配設した各画素電極間の間隙に対応するブラック
マスクを設けているため、各画素間のコントラストを鮮
明にして高品位の画像を表示できる。
て、液晶セルと偏光板との間に位相差板を配置し、この
位相差板の遅相軸を前記偏光板の透過軸に対して斜めに
ずらしておけば、偏光板を通って入射した光が、前記位
相差板の複屈折効果と液晶セルの液晶層の複屈折効果と
によっても偏光状態を変えられるため、波長ごとの偏光
状態が大きく異なる楕円偏光を前記偏光板に入射させて
鮮明な色の着色光を得ることができるし、また、液晶セ
ルに液晶分子が基板面に対してほぼ垂直に立上がり配向
する電圧を印加したとき、つまり液晶層の複屈折効果が
見掛上ほとんどなくなったときでも、位相差板の複屈折
効果によって入射光を楕円偏光とし、この楕円偏光を前
記偏光板に入射させて着色光を得ることができる。
液晶セルの裏面側基板の内面に設けた画素電極に反射膜
を兼ねさせているため、この画素電極の表面を粗面化し
て拡散反射面とすることは難しいが、前記偏光板の一面
が光散乱面となっているため、前記画素電極の表面(反
射面)が鏡面であっても、表示観察者の顔やその背景等
の外部像が画素電極の表面に写って見えることはない。
画素電極の表面が鏡面であれば、液晶層の複屈折効果、
または位相差板と液晶層との複屈折効果により偏光状態
を変えられた光を散乱させることなく反射させて偏光板
に入射させることができるし、また、前記偏光板の表面
が光散乱面であれば、液晶表示装置にその表面側から入
射する光が散乱されてから偏光板の偏光作用により直線
偏光になるとともに、前記画素電極で反射された光が前
記偏光板の検光作用により着色光となってから散乱され
るため、偏光板を通って入射した光が再び前記偏光板を
通って着色光となるまでは光が散乱されることはなく、
したがって、品質の良いカラー画像を表示することがで
きる。
図5を参照して説明する。図1は反射型カラー液晶表示
装置の一部分の断面図、図2はその液晶セルの一部分の
平面図である。
0と、1枚の偏光板30と、1枚の位相差板40とで構
成されており、偏光板30は液晶セル10の表面側に配
置され、位相差板40は液晶セル10と前記偏光板30
との間に配置されている。
と、この液晶セル10は、2端子の非線形抵抗素子を能
動素子とするアクティブマトリックス液晶セルであり、
この実施例では、MIMを能動素子としたものを用いて
いる。
のうち、裏面側の基板(図において下側の基板)11
は、ガラス板等からなる絶縁性基板(ただし、透明であ
る必要はない)であり、この裏面側基板11の内面つま
り液晶層との対向面には、複数の画素電極13とこれら
各画素電極13にそれぞれ対応する複数のMIM14と
が、行方向(図2において横方向)および列方向(図2
において縦方向)にマトリックス状に配設されており、
その上に透明な配向膜19が設けられている。
上に形成された下部電極15と、この下部電極15を覆
う絶縁膜16と、この絶縁膜16の上に形成された上部
電極17とからなっており、各行のMIM14の下部電
極15は、前記基板11上に各画素電極行ごとに配線し
た駆動信号供給ライン18につながり、また、各MIM
14の上部電極17はそれぞれ、そのMIM14が対応
する画素電極13につながっている。
ている。この画素電極13は、アルミニウムまたはアル
ミニウム系合金等からなる光反射率の高い金属膜で形成
されており、その表面、つまり反射面はほぼ鏡面となっ
ている。
電極15と前記信号供給ライン18とを同じ金属膜(ア
ルミニウムまたはアルミニウム系合金膜等)によって一
体に形成し、上部電極17は前記画素電極13と同じ金
属膜によって画素電極13と一体に形成している。ま
た、この実施例では、前記MIM14の絶縁膜16を、
前記下部電極15および信号供給ライン18の表面を陽
極酸化処理して形成しており、したがって、信号供給ラ
イン18の表面も、その端子部(図示せず)を除いて絶
縁膜(陽極酸化膜)16で覆われている。
いて上側の基板)12は、ガラス板または透明樹脂フィ
ルム等からなる透明基板(図ではガラス板)であり、こ
の表面側基板12の内面つまり液晶層との対向面には、
上記裏面側基板11に配設した各列の画素電極13にぞ
れぞれ対向する複数本の透明な対向電極20が設けら
れ、その上に透明な配向膜21が設けられている。な
お、前記対向電極20は、ITO等の透明導電膜で形成
されている。
上記裏面側基板11に配設した各画素電極13間の間隙
に対応するブラックマスク22が設けられており、この
ブラックマスク22も前記配向膜21で覆われている。
ように、裏面側基板11に配設した各画素電極13の行
間および列間に対応する格子状パターンに形成されてお
り、その縦横の各辺部は、その両側縁がそれぞれ、隣り
合う画素電極13の縁部に僅かな重なり幅で対向する幅
に形成されている。
4は、図2に示したように各画素電極13の間の部分に
あり、したがって、前記ブラックマスク22は、前記M
IM14にもその全体を覆うように対向している。
らなる絶縁性マスクであり、このブラックマスク22の
縦辺部(画素電極13の列間に対応する辺部)は、各対
向電極20の間の部分(基板12の内面)に、その両側
縁をそれぞれ隣り合う対向電極20の縁部に僅かな重な
り幅でラップさせて形成され、横辺部(画素電極13の
行間に対応する辺部)は、対向電極20の上にこの電極
20を横切るように形成されている。
ば、対向電極20を形成した表面側基板12面に黒色系
の感光性樹脂を塗布して所定パターンの露光マスクを用
いて露光処理し、その後この感光性樹脂を現像処理して
焼成する方法で形成されたものである。
12とは、その外周縁部において枠状のシール材(図示
せず)を介して接合されており、液晶LCは両基板1
1,12間の前記シール材で囲まれた領域に充填されて
いる。
ィック液晶であり、この液晶LCの分子は、両基板1
1,12に設けた配向膜19,21によってそれぞれの
基板11,12上での配向方向を規制され、両基板1
1,12間においてツイスト配向されている。なお、上
記配向膜19,21は、ポリイミド等からなる水平配向
膜であり、その膜面にはラビングによる配向処理が施さ
れている。
ば表面が光散乱面Aとなっている偏光板であり、この偏
光板30は、その透過軸を前記液晶セル10の表面側基
板12上における液晶分子の配向方向に対して斜めずら
して設けられている。
3にその一部分の断面を拡大して示したように、偏光板
30の表面に微小な凹凸をもつ透明膜31を形成して構
成されている。
過率の高い樹脂からなっており、この透明膜31は、樹
脂材料を微小な凹凸をもつ印刷版を用いて偏光板30面
に転写印刷して硬化させる方法、前記樹脂材料を偏光板
30面に均一厚さに塗布して型押しにより凹凸を付けた
後に硬化させる方法、あるいは、前記樹脂材料にシリカ
等からなる透明な微粒子を混入したものを偏光板30面
に塗布して硬化させる方法のいずれかによって形成され
ている。
凸面との高さの差)hは1〜5μm、凹凸の平均ピッチ
pは5〜40μmであり、上記光散乱面Aのヘイズ値
は、9〜14%である。
14に準ずる積分球式光線透過率測定装置(ヘイズメー
タ)による測定値である。このヘイズ値は次式により算
出される。
/T1 ヘイズ値;H(%) =(Td /Tt )×100 T1 ;入射光線量 T2 ;全光線透過光量 T3 ;測定装置の拡散光量 T4 ;試験片(透明膜31)と測定装置による拡散光量 また、上記位相差板40は、ポリカーボネート等の一軸
延伸フィルムからなっており、この位相差板40は、上
記液晶セル10の表面側に配置した偏光板30と前記液
晶セル10との間に、位相差板40の遅相軸(延伸軸)
と偏光板30の透過軸とを所定角度斜めにずらした状態
で配置されている。なお、この位相差板40は液晶セル
10の表面(表面側基板12の外面)に接着され、偏光
板30は位相差板40の表面に接着されている。
上記液晶セル10の両基板11,12上における液晶分
子の配向方向(配向膜19,21のラビング方向)と、
偏光板30の透過軸の方向および位相差板40の遅相軸
の方向を次のように設定している。
面側基板11上における液晶分子配向方向を方位角0°
の方向とし、この方向を基準として、液晶セル10の表
面側基板12上における液晶分子配向方向と偏光板30
の透過軸方向および位相差板40の遅相軸方向を設定し
ている。
ける液晶セル10の液晶分子配向方向と、位相差板40
の遅相軸と、偏光板30の透過軸とを示す平面図であ
り、図において11aは液晶セル10の裏面側基板11
上における液晶分子の配向方向、12aは液晶セル10
の表面側基板12上における液晶分子の配向方向を示し
ている。
基板12上における液晶分子配向方向12aは、裏面側
基板11上における液晶分子配向方向11a方向、つま
り方位角0°の方向に対し、表面側から見て左回りにほ
ぼ90°ずれており、液晶LCの分子は両基板11,1
2間においてほぼ90°のツイスト角でツイスト配向さ
れている。
の透過軸、40aは位相差板40の遅相軸を示してお
り、偏光板30の透過軸30aは上記方位角0°の方向
に対し表面側から見て左回りにほぼ45°の方向、位相
差板40の遅相軸40aは前記方位角0°の方向に対し
表面側から見て左回りにほぼ140°の方向にあり、し
たがって、位相差板40の遅相軸40aは、偏光板30
の透過軸30aに対して、表面側から見て左回りにほぼ
95°斜めにずれている。
する光(自然光または室内照明光等)を利用して表示す
る反射型のものであり、この液晶表示装置においては、
その表面側からの入射光(外光)が偏光板30と位相差
板40とを通って液晶セル10に入射し、その液晶層を
通った光が、液晶セル10の裏面側基板11の内面にお
いて反射膜を兼ねる画素電極13により反射され、再び
液晶層と位相差板40とを通って前記偏光板30に入射
して、この偏光板30を透過する光が液晶表示装置の表
面側に出射する。
光板30の透過軸30aに対して位相差板40の遅相軸
40aが斜めにずれているため、前記偏光板30を通っ
て入射した直線偏光が、位相差板40を通る過程でその
複屈折効果により波長ごとに偏光状態が異なる楕円偏光
となり、次いで液晶セル10の液晶層を通る過程でこの
液晶層の複屈折効果により偏光状態を変えられるととも
に、その光が液晶セル10の裏面側基板11の内面にお
いて画素電極13により反射され、再び液晶層と位相差
板40とを通る過程でさらに偏光状態を変えられて前記
偏光板30に入射する。
は、位相差板40と液晶層の複屈折効果により偏光状態
を変えられた、波長ごとに偏光状態が異なる楕円偏光で
あるため、そのうち、前記偏光板30を透過する偏光成
分の波長光だけがこの偏光板30を透過して出射し、こ
の出射光がその各波長光の光量比に対応した着色光とな
って液晶表示装置の表面に出射する。
ィルタを用いずに、位相差板40および液晶セル10の
液晶層の複屈折効果と偏光板30の偏光および検光作用
とを利用して光を着色するものであり、したがって、カ
ラーフィルタを透過させる場合に比べて透過光量のロス
を大幅に低減できるから、高輝度の着色光を得ることが
できる。
する波長域以外の波長光を吸収して光を着色するが、こ
のカラーフィルタは、その色に対応する波長域の光もか
なり高い吸収率で吸収するため、カラーフィルタによっ
て光を着色する液晶表示装置では、表示装置に入射する
光のうちの着色光となる波長帯域の光量に比べて、カラ
ーフィルタを通った着色光の光量がかなり減少する。
ラーフィルタを用いずに透過光を着色するものであるた
め、カラーフィルタによる光吸収はないし、また位相差
板40と液晶層は、その複屈折効果により透過光の偏光
状態を変えるだけで、ほとんど光を吸収しないため、こ
れらの複屈折効果により偏光状態を変えられ、偏光板3
0を透過して出射する着色光の光量は、前記偏光板30
を通って入射した直線偏光のうちの前記着色光となる波
長帯域の光の量とほとんど変わらないから、高輝度の着
色光が得られる。
る液晶表示装置では、その表示色がカラーフィルタの色
によって決まるため、1つの画素で複数の色を表示する
ことはできなかったが、上記実施例の液晶表示装置によ
れば、1つの画素で複数の色を表示することができる。
いては、位相差板40の複屈折効果は変化しないが、液
晶セル10の液晶層の複屈折効果は、両基板11,12
の電極13,20間に印加される電圧によって液晶分子
の配向状態が変化するのにともなって変化するため、液
晶セル10への印加電圧を制御して、位相差板40と液
晶セル10の液晶層とを通った光の偏光状態を変化させ
てやれば、偏光板30を透過して出射する着色光の色を
変化させることができ、したがって、1つの画素で複数
の色を表示することができる。
本的には、一般に知られているMIMを能動素子とする
アクティブマトリックス液晶表示装置の表示駆動と同様
に、液晶セル10の各駆動信号供給ライン18(または
各対向電極20)に順次走査信号を供給し、それに同期
させて各対向電極20(または各駆動信号供給ライン1
8)に画像データに応じたデータ信号を供給することに
よって行なえばよく、このようにして駆動すると、駆動
信号供給ライン18と対向電極20との間の電位差に応
じた電圧がMIM14を介して、画素電極13と対向電
極20とその間の液晶LCとで構成される画素容量にチ
ャージされ、そのチャージ電圧によって液晶分子が動作
する。
ると、例えば上述したように、液晶セル10が液晶分子
を両基板11,12間においてほぼ90°のツイスト角
でツイスト配向させたものであって、その両基板11,
12上における液晶分子の配向方向11a,12aと、
偏光板30の透過軸30aと、位相差板40の遅相軸4
0aとがそれぞれ図4に示した方向にあり、かつ、液晶
セル10のΔn・d(液晶LCの屈折率異方性Δnと液
晶層厚dとの積)の値が約1000nm、位相差板40
のリタデーションの値が約600nmである場合は、1
つの画素で赤、緑、青、白の色を表示することができ
る。
する出射光の色変化を示すCIE色度図であり、液晶表
示装置にその法線に対して30°の方向(方位は任意で
よい)から白色光を入射させ、液晶表示装置の法線方向
から出射光を観察した結果を示している。
いては、液晶セル10の電極13,20間に印加する電
圧値を大きくしてゆくのにともなって、出射光の色がP
S 点からPe 点まで矢印のように変化してゆき、その途
中で、光強度が高くかつ色純度もよい、緑G、青B、赤
R、白Wの色になる。
ト値とyコーデネイト値は、緑Gでx=0.299,y
=0.396、青Bでx=0.247,y=0.23
3、赤Rでx=0.399,y=0.402、白Wでx
=0.332,y=0.351であり、いずれも十分満
足できる色純度をもっている。
のように、出射光の色が、緑Gから青Bに変化してゆく
途中においても白Wに近い色になるが、この付近では、
電圧の変化に対する色変化が大きく、したがって、この
色を表示させるための電圧制御が面倒であるから、白W
の表示は、赤Rの表示色を得る電圧より高い電圧によっ
て表示させるのが望ましい。
射光の色が印加電圧に応じて緑G、青B、赤R、白Wの
色になるため、1つの画素で赤、緑、青、白の色を表示
することができるし、また隣接する複数の画素に異なる
色を表示させることにより、前記赤、緑、青、白のうち
の複数の色による混色を表示させることもできる。
セル10の両基板11,12上における液晶分子の配向
方向11a,12aおよび液晶分子のツイスト角と、偏
光板30の透過軸30aの方向と、位相差板40の遅相
軸40aの方向およびそのリタデーションと、液晶セル
10のΔn・dの値と、印加電圧とによって決まるか
ら、これらの条件を選択すれば表示色を任意に選ぶこと
ができる。
のであるが、液晶セル10の裏面側基板11の内面に設
けた画素電極13で光を反射させるとともに、液晶セル
10の表面側に配置した偏光板30に、外部からの入射
光を直線偏光とするための偏光作用と、位相差板40お
よび液晶層によって偏光状態を変えられた光の透過を制
御する検光作用との両方の作用をもたせているため、液
晶セル10の両基板11,12のうち、光が通るのは表
面側基板12だけであるし、また偏光板30も1枚だけ
でよいから、液晶セルの基板および偏光板での光吸収に
よる光量ロスを少なくして、より明るいカラー表示を得
ることができる。
が、位相差板40と液晶セル10の液晶層も通るが、こ
の位相差板40と液晶層は前述したようにほとんど光を
吸収しないため、これらによる光量ロスはほとんどな
い。
は、偏光板30を通って入射した光が、位相差板40の
複屈折効果と液晶セル10の液晶層の複屈折効果とによ
っても偏光状態を変えられるため、波長ごとの偏光状態
が大きく異なる楕円偏光を前記偏光板30に入射させ
て、鮮明な色の着色光を得ることができるし、また、液
晶セル10に液晶分子が基板11,12面に対してほぼ
垂直に立上がり配向する電圧を印加したとき、つまり液
晶層の複屈折効果が見掛上ほとんどなくなったときで
も、位相差板40の複屈折効果によって入射光を楕円偏
光とし、この楕円偏光を偏光板30に入射させて着色光
を得ることができる。
晶セル10の表面側基板12の内面に、この液晶セル1
0の裏面側基板11に配設した各画素電極13間の間隙
に対応するブラックマスク22を設けているため、各画
素間のコントラストを鮮明にして高品位の画像を表示す
ることができる。
セル10の裏面側基板11の内面に設けた画素電極13
に反射膜を兼ねさせているため、この画素電極13の表
面を粗面化して拡散反射面とすることは難しいが、前記
偏光板30の表面が光散乱面Aとなっているため、前記
画素電極13の表面(反射面)が鏡面であっても、表示
観察者の顔やその背景等の外部像が画素電極の表面に写
って見える、いわゆる外部像の写り込みを生じることは
ない。
率が非常に高いため、反射膜を兼ねる画素電極13の表
面が鏡面であると、表示観察者の顔やその背景等の外部
像が画素電極13の表面に写り、その像が表示画像と重
なって見えるが、液晶表示装置の表面にある偏光板30
の表面が光散乱面Aであれば、外部像に対応する光も偏
光板30の表面で散乱されるから、前記外部像の写り込
みは生じない。
射膜を兼ねる画素電極13の表面が鏡面であるため、位
相差板40および液晶層の複屈折効果により偏光状態を
変えられた光を散乱させることなく反射させて偏光板3
0に入射させることができるし、また、前記偏光板30
の表面が光散乱面Aであれば、液晶表示装置にその表面
側から入射する光が散乱されてから偏光板30の偏光作
用により直線偏光になるとともに、前記画素電極13で
反射された光が前記偏光板30の検光作用により着色光
となってから散乱されるため、偏光板30を通って入射
した光が再び前記偏光板30を通って着色光となるまで
は光が散乱されることはなく、したがって、品質の良い
カラー画像を表示することができる。
したヘイズ値によって決まり、このヘイズ値が25%以
上であると、偏光板30を透過して出射する着色光も大
きく散乱されて表示画像が不鮮明になり、またヘイズ値
が6%以下であると上記外部像の写り込みを生じるが、
光散乱面Aのヘイズ値が9〜14%の範囲であれば、鮮
明な表示画像を得るとともに外部像の写り込みもなくす
ことができる。
10の裏面側基板11の内面に設けた画素電極13に反
射膜を兼ねさせているため、液晶セル10の裏面側基板
11の内面で光を反射させるようにしたものでありなが
ら、液晶セル10の構造を簡素化するとともにその製造
を容易にすることができる。
では、ブラックマスク22を液晶セル10の表面側基板
12の内面に設けているが、このブラックマスク22
は、画素電極13およびMIM14を配設した裏面側基
板11の内面に設けてもよい。
を示す反射型カラー液晶表示装置の一部分の断面図およ
びその液晶セルの一部分の平面図であり、この実施例
は、液晶セル10の裏面側基板11の内面に、この基板
11に配設した各画素電極13間の間隙に対応させてブ
ラックマスク22を設け、その上に配向膜(透明膜)1
9を設けたものである。
ックマスク22を液晶セル10の裏面側基板11の内面
に設けた点を除けば、その他の構成は上述した第1の実
施例のものと同じであり、またブラックマスク22の形
状も第1の実施例とほぼ同じであるから、構成の説明は
図に同符号を付して省略する。
セル10の裏面側基板11の内面に設けた画素電極13
で光を反射させて表示するとともに、カラーフィルタを
用いずに、位相差板40および液晶セル10の液晶層の
複屈折効果と偏光板30の偏光および検光作用とを利用
して光を着色するものであって、得られる種々の効果も
第1の実施例と同じであるから、その説明も省略する。
よびMIM14を配設した裏面側基板11の内面にブラ
ックマスク22を設けているため、画素電極13間の間
隙に対してブラックマスク22の位置精度よく形成する
ことができる。
えば、黒色系の感光性樹脂を塗布して所定パターンの露
光マスクを用いて露光処理し、その後この感光性樹脂を
現像処理して焼成する方法で形成するが、画素電極13
とMIM14とを形成した裏面側基板11面にブラック
マスク22を形成する場合は、前記露光マスクの位置合
わせを精度よく行なうことができるため、画素電極13
間の間隙に対してブラックマスク22の位置精度よく形
成することができる。
は、対向電極20を設けた表面側基板12にブラックマ
スク22を設けているため、液晶セル10の組立て時に
おける両基板11,12の位置合わせ誤差によって生ず
る画素電極13とブラックマスク22との位置ずれを考
慮して、ブラックマスク22の各辺部の幅を、その両側
縁が画素電極13の縁部に対して前記位置ずれ量より若
干大きい重なり幅で対向するように選ぶ必要があるが、
この第2の実施例のように画素電極13を配設した裏面
側基板11の内面にブラックマスク22を設ければ、両
基板11,12の位置合わせ誤差による画素電極13と
ブラックマスク22の間に位置ずれを考慮する必要はな
いから、ブラックマスク22の各辺部の両側縁と画素電
極13の縁部との重なり幅は極く僅かでよく、したがっ
て、その分だけ液晶表示装置の開口率を上げることがで
きる。
第2の実施例の液晶表示装置では、偏光板30と液晶セ
ル10との間に位相差板40を配置しているが、この位
相差板40はなくてもよく、その場合でも、前記偏光板
30を、その透過軸を液晶セル10の表面側基板12上
における液晶分子配向方向に対して斜めにずらして配置
すれば、液晶セル10の液晶層の複屈折効果と偏光板3
0の偏光および検光作用とを利用して光を着色すること
ができる。
晶セル10の表面側基板12上における液晶分子配向方
向に対して斜めずれていれば、前記偏光板30を通って
入射した直線偏光が、液晶セル10を通る過程で液晶層
の複屈折効果により波長ごとに偏光状態が異なる楕円偏
光となるとともに、その光が液晶セル10の裏面側基板
11の内面において画素電極13により反射され、再び
液晶層を通る過程でさらに偏光状態を変えられて前記偏
光板30に入射し、この偏光板30を透過する偏光成分
の光が着色光となって液晶表示装置の表面に出射する。
ラーフィルタを透過させる場合に比べて透過光量のロス
を大幅に低減できるから、高輝度の着色光を得ることが
できるし、また、液晶セル10の液晶層に印加する電圧
の大きさに応じて液晶分子の配向状態が変化し、それに
応じて液晶層の複屈折効果が変化するため、液晶セル1
0への印加電圧を制御することによって前記着色光の色
を変化させ、1つの画素で複数の色を表示することがで
きる。
10と偏光板30との間に位相差板40を配置すれば、
鮮明な色の着色光を得ることができるとともに、液晶セ
ル10に液晶分子が基板11,12面に対してほぼ垂直
に立上がり配向する電圧を印加したときでも位相差板4
0の複屈折効果によって着色光を得ることができるか
ら、前記位相差板40を設けるのが望ましい。その場
合、位相差板は2枚以上重ねて設けてもよい。
て、MIM14を能動素子とするアクティブマトリック
ス型セルを用いたが、この液晶セルは、薄膜ダイオード
等の2端子の非線形抵抗素子を能動素子とするアクティ
ブマトリックス型セルであってもよく、また液晶分子の
ツイスト角も90°に限らず、例えば180〜270°
としてもよいし、さらにこの液晶セル10は、液晶分子
をホモジニアス配向、ホメオトロピック配向、ハイブリ
ッド配向等の配向状態に配向させたものでもよい。
カラーフィルタを用いずに、液晶セルの液晶層の複屈折
効果と偏光板の偏光および検光作用とを利用して光を着
色するものであり、したがって、カラーフィルタを透過
させる場合に比べて透過光量のロスを大幅に低減できる
から、高輝度の着色光を得ることができる。
セルの液晶層に印加する電圧の大きさに応じて液晶分子
の配向状態が変化し、それに応じて液晶層の複屈折効果
が変化するため、液晶セルへの印加電圧を制御すること
によって前記着色光の色を変化させ、1つの画素で複数
の色を表示することができる。
セルの裏面側基板の内面に設けた画素電極で光を反射さ
せるとともに、液晶セルの表面側に配置した偏光板に、
外部からの入射光を直線偏光とするための偏光作用と、
液晶層によって偏光状態を変えられた光の透過を制御す
る検光作用との両方の作用をもたせているため、液晶セ
ルの両基板のうち、光が通るのは表面側基板だけである
し、また偏光板も1枚だけでよいから、液晶セルの基板
および偏光板での光吸収による光量ロスを少なくして、
より明るいカラー表示を得ることができる。
記液晶セルのいずれか一方の基板の内面に、前記裏面側
基板に配設した各画素電極間の間隙に対応するブラック
マスクを設けているため、各画素間のコントラストを鮮
明にして高品位の画像を表示できる。
て、液晶セルと偏光板との間に位相差板を配置し、この
位相差板の遅相軸を前記偏光板の透過軸に対して斜めに
ずらしておけば、偏光板を通って入射した光が、前記位
相差板の複屈折効果と液晶セルの液晶層の複屈折効果と
によっても偏光状態を変えられるため、波長ごとの偏光
状態が大きく異なる楕円偏光を前記偏光板に入射させて
鮮明な色の着色光を得ることができるし、また、液晶セ
ルに液晶分子が基板面に対してほぼ垂直に立上がり配向
する電圧を印加したとき、つまり液晶層の複屈折効果が
見掛上ほとんどなくなったときでも、位相差板の複屈折
効果によって入射光を楕円偏光とし、この楕円偏光を前
記偏光板に入射させて着色光を得ることができる。
液晶セルの裏面側基板の内面に設けた画素電極に反射膜
を兼ねさせているため、この画素電極の表面を粗面化し
て拡散反射面とすることは難しいが、前記偏光板の一面
が光散乱面となっているため、前記画素電極の表面(反
射面)が鏡面であっても、表示観察者の顔やその背景等
の外部像が画素電極の表面に写って見えることはない。
画素電極の表面が鏡面であれば、液晶層の複屈折効果、
または位相差板と液晶層との複屈折効果により偏光状態
を変えられた光を散乱させることなく反射させて偏光板
に入射させることができるし、また、前記偏光板の表面
が光散乱面であれば、液晶表示装置にその表面側から入
射する光が散乱されてから偏光板の偏光作用により直線
偏光になるとともに、前記画素電極で反射された光が前
記偏光板の検光作用により着色光となってから散乱され
るため、偏光板を通って入射した光が再び前記偏光板を
通って着色光となるまでは光が散乱されることはなく、
したがって、品質の良いカラー画像を表示することがで
きる。
表示装置の一部分の断面図。
液晶セルの一部分の平面図。
相軸と、偏光板の透過軸とを示す平面図。
色度図。
表示装置の一部分の断面図。
液晶セルの一部分の平面図。
Claims (4)
- 【請求項1】2端子の非線形抵抗素子を能動素子とする
アクティブマトリックス液晶セルを用いた反射型カラー
液晶表示装置であって、 裏面側基板の内面に複数の画素電極とこれら各画素電極
にそれぞれ対応する複数の非線形抵抗素子とを配設し、
表面側基板の内面に前記画素電極と対向する対向電極を
設けたアクティブマトリックス液晶セルと、前記液晶セ
ルの表面側に、透過軸を前記液晶セルの表面側基板上に
おける液晶分子の配向方向に対して斜めにずらして設置
され、入射光に対する偏光作用と前記液晶の複屈折効果
により偏光状態が変えられた光に対する検光作用とによ
り着色された光を出射する1枚の偏光板とからなり、 かつ、前記液晶セルの裏面側基板の内面に配設した前記
画素電極が光の反射膜を兼ねており、 さらに、前記液晶セルのいずれか一方の基板の内面に、
前記各画素電極間の間隙に対応するブラックマスクが設
けられてい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】液晶セルと偏光板との間に位相差板が配置
されており、この位相差板の遅相軸は前記偏光板の透過
軸に対して斜めにずれていることを特徴とする請求項1
に記載の反射型カラー液晶表示装置。 - 【請求項3】反射膜を兼ねる画素電極の表面は鏡面であ
り、偏光板の一面が光散乱面となっていることを特徴と
する請求項1または請求項2に記載の反射型カラー液晶
表示装置。 - 【請求項4】偏光板の表面が光散乱面であることを特徴
とする請求項3に記載の液晶表示装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12523694A JP3301218B2 (ja) | 1994-06-07 | 1994-06-07 | 反射型カラー液晶表示装置 |
US08/455,898 US5753937A (en) | 1994-05-31 | 1995-05-31 | Color liquid crystal display device having a semitransparent layer on the inner surface of one of the substrates |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12523694A JP3301218B2 (ja) | 1994-06-07 | 1994-06-07 | 反射型カラー液晶表示装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07333604A JPH07333604A (ja) | 1995-12-22 |
JP3301218B2 true JP3301218B2 (ja) | 2002-07-15 |
Family
ID=14905175
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12523694A Expired - Fee Related JP3301218B2 (ja) | 1994-05-31 | 1994-06-07 | 反射型カラー液晶表示装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3301218B2 (ja) |
-
1994
- 1994-06-07 JP JP12523694A patent/JP3301218B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07333604A (ja) | 1995-12-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3301219B2 (ja) | 液晶表示装置 | |
US5753937A (en) | Color liquid crystal display device having a semitransparent layer on the inner surface of one of the substrates | |
US5734455A (en) | Reflective birefringent type color liquid crystal display employing black mask | |
US7379133B2 (en) | Reflective LCD, semitransmitting reflective LCD and electronic device | |
JPH07318929A (ja) | 液晶表示装置 | |
JP2002333622A (ja) | 反射透過両用型カラー液晶表示装置 | |
JP3407641B2 (ja) | 液晶装置及び電子機器 | |
JP3301218B2 (ja) | 反射型カラー液晶表示装置 | |
JP3259513B2 (ja) | アクティブマトリックス型カラー液晶表示装置 | |
JPH07311389A (ja) | アクティブマトリックス液晶表示装置 | |
JP3379427B2 (ja) | 液晶装置及び電子機器 | |
JPH07333605A (ja) | 反射型カラー液晶表示装置 | |
JPH11160682A (ja) | 反射型液晶表示素子 | |
JP3301214B2 (ja) | アクティブマトリックス型カラー液晶表示装置 | |
JPH07318974A (ja) | アクティブマトリックス液晶表示装置 | |
JP3760675B2 (ja) | 液晶装置及び電子機器 | |
JP3570419B2 (ja) | 液晶装置、アクティブマトリクス型装置用基板及び電子機器 | |
KR101396938B1 (ko) | 액정표시장치 및 그 설계 방법 | |
JPH06110076A (ja) | 液晶表示装置 | |
JP2006338054A (ja) | 反射透過両用型カラー液晶表示装置 | |
JPH07333603A (ja) | 反射型カラー液晶表示装置 | |
JPH07333602A (ja) | 反射型カラー液晶表示装置 | |
JPH07318927A (ja) | アクティブマトリックス液晶表示装置 | |
JPH10268289A (ja) | 液晶表示装置 | |
JPH1010512A (ja) | 液晶表示素子 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090426 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090426 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100426 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110426 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120426 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120426 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130426 Year of fee payment: 11 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |