反射式彩色液晶显示装置

技术领域

本发明涉及彩色液晶显示装置，特别是涉及内置滤色片可以显 示多种颜色的反射式彩色液晶显示装置的构成。

技术背景

现有的反射式液晶显示装置主要使用用TN(扭曲向列)液晶元 件(单元)或STN(超扭曲向列)液晶元件(单元)进行黑白(单 色)显示的反射式液晶显示装置。但是，近些年来，彩色化的要求 很强，内置滤色片的反射式液晶显示装置的开发一直在大力进行。

内置有滤色片的反射式液晶显示装置，粗分起来可分为以下3 种。

第1种现有例使用完全不用偏振片的液晶模式。有向液晶材料 中混入了黑色染料的宾主方式或使液晶材料分散到高分子聚合物中 的聚合物分散方式等。不论哪一种方式，由于不用偏振片故虽然亮 度良好，但对比度低，还未达到实用化。

第2种现有例使用1块偏振片，且在液晶显示装置的内侧内置 反射片。该方式还可以再分成2种类型，即分成使用镜面的内置反 射片且在其表面上设置扩散层的类型，和使用具有散射性的反射片 的类型。不论哪一种类型，由于只用1块偏振片故虽然亮度良好， 但对比度仍然低。

此外，在使用镜面的内置反射片的类型的情况下，入射光的正 反射方向虽然是明亮的，但在除此之外的角度上急剧地变暗，视场 角特性非常不好。在另一方的使用具有散射性的反射片的类型的情 况下，散射性难于控制，且制造工序也复杂。

第3种现有例，是使用2块偏振片且在通常的黑白用液晶显示 装置中具备滤色片的液晶显示装置。由于使用2块偏振片，故虽然 对比度良好，但缺点是显示暗。但是，人们发现了采用把具有透射 轴和反射轴且反射在反射轴的方向上进行振动的线偏振光的反射式 偏振片用作下偏振片的办法，亮度得到改善，正在探讨实用化。使 用该反射式偏振片的现有例，公开于例如日本特开平10-3078号公报 中。

但是，在该公报中，主要公开的是使用有源器件的TN模式的反 射式显示装置。使用有源器件的液晶显示装置，对比度虽然良好， 但是由于开口率降低故亮度降低。对此，不使用有源器件的无源矩 阵液晶显示装置，开口率增高，在亮度这一点上有优势。

此外，在上述公报中，虽然公开的是可以采用使用扭曲角度90 度以上的STN液晶元件、相位差板和反射式偏振片的办法，提供反 射式彩色显示装置，但是，在实施例中所述的液晶显示装置，却是 在通常的黑白显示用STN液晶显示装置中具备滤色片的液晶显示装 置。

通常的黑白显示用STN液晶显示装置，虽然是在不加电压时可 以得到显示白色的常态白色类型的装置，但是与亮度相比为了强调 白度，就要抑制长波长一侧的透射率，结果是平均透射率变低。此 外，黑色显示也将成为多少带点蓝的黑色，故作为光阀的性能不好。

即，在通常的黑白显示用STN液晶显示装置中具备滤色片的反 射式彩色液晶显示装置，由于亮度降低故将成为暗的显示，此外还 因为光阀性能因每种颜色而异，故不能得到良好的色彩。

发明的公开

本发明就是为解决这些问题而发明的，目的是提供一种显示明 亮、对比度高、色彩也良好的反射式液晶显示装置。

为了实现上述目的，本发明的反射式液晶显示装置具备：STN 液晶元件，其构成为把180～270°扭曲取向的向列液晶夹持在分别 具有透明的第1电极的第1基板和具有第2电极的第2基板之间， 上述第1电极和第2电极中间介有上述向列液晶而对置，在上述第1 基板或第2基板上设置多种颜色的滤色片；配置在该第2基板的观 看一侧的具有透射轴和吸收轴的吸收式偏振片；配置在该吸收式偏 振片与第2基板之间的相位差板；依次配置在上述第1基板的与观 看一侧相反的一侧的扩散层、具有透射轴和反射轴的反射式偏振 片、和几乎全部吸收入射光的光吸收层。

在把上述相位差板的拉伸方向的折射率定义为nx，把与该拉伸 方向垂直的方向的折射率定义为ny，把厚度方向的折射率定义为nz 时，采用使用满足nx＞ny＞nz的条件的所谓Z型的相位差板的办法， 就可以改善视场角，可以有效地利用来自周边的入射光，可以得到 明亮的显示。

或者，在把上述相位差板的拉伸方向的折射率定义为nx，把与 该拉伸方向垂直的方向的折射率定义为ny，把厚度方向的折射率定 义为nz时，也可以使用满足nx＞ny＝nz的条件的普通的相位差板。

再有，不论在上述的哪种情况下，在把上述STN液晶元件的向 列液晶的双折射率之差Δn与单元间隙d之积Δnd设为Rs，把上述 相位差板的光程差设为Rf时，理想的是使其差ΔR＝Rs-Rf的值成为 0.27微米～0.35微米，这样，白色的平均透射率变高，也可以得到 良好的黑色特性。

用扭曲相位差板来代替该反射式彩色液晶显示装置，也可以得 到高透射率的白色特性、良好的黑色特性和宽视场角特性。

在这种情况下，在设上述STN液晶元件的向列液晶双折射率之 差Δn与单元间隙d之积Δnd为Rs，STN液晶元件的扭曲角度为 Ts，扭曲相位差板的光程差值为Rc，该扭曲相位差板的扭曲角度为 Tc时，理想的是各扭曲角度的绝对值之差ΔT＝|Ts|-|Tc|的值 为10°～30°，ΔR＝Rs-Rf的值为0.15微米到0.30微米。

此外，上述滤色片的分光特性所产生的最大透射率可以大于 80％，最小透射率可以从20％到50％。

最好是上述STN液晶元件的第1基板的厚度比第2基板的厚度 薄。

此外，也可以在上述反射式彩色液晶显示装置中的反射式偏振 片的外侧，配置透过入射光的一部分的半透射式光吸收层和背光源 来取代光吸收层。这样，即便是在夜间等的暗的环境下，也可以借 助于使背光源发光得到明亮的显示。

在这种情况下，在把上述相位差板的拉伸方向的折射率定义为 nx，把与该拉伸方向垂直的方向的折射率定义为ny，把厚度方向的 折射率定义为nz时，也可以使之满足nx＞ny＞nz的条件。

或者，也可以不使用该相位差板而代之以使用扭曲相位差板。

上述半透射式光吸收层，可以是用黑色染料或黑色颜料染色为 使透射率成为从20％到60％的塑料薄膜。

或者，上述半透射式光吸收层也可以这样地形成：用黑色系的 油墨在反射式偏振片的背面或背光源的前面的任一个面上进行印 刷，使得透射率成为从20％到60％。

附图的简单说明

图1的示意性的剖面图示出了本发明的反射式彩色液晶显示装 置的实施例1的构成。

图2是图1所示的反射式彩色液晶显示装置中的STN液晶元件 与反射式偏振片的配置关系的说明图。

图3(与图2)同样是该吸收式偏振片与相位差板的配置关系的 说明图。

图4的示意性的剖面图示出了本发明的彩色液晶显示装置的实 施例2的构成。

图5是图4所示的反射式彩色液晶显示装置中的STN液晶元件 与反射式偏振片的配置关系的说明图。

图6(与图5)同样是该吸收式偏振片与相位差板的配置关系的 说明图。

图7的示意性的剖面图示出了本发明的彩色液晶显示装置的实 施例3的构成。

图8的曲线图示出了本发明的各实施例的反射式彩色液晶显示 装置中使用的滤色片的分光特性。

图9的曲线图示出了本发明的各实施例的反射式彩色液晶显示 装置中使用的ITO的透射率特性。

图10的曲线图示出了从本发明的各实施例的反射式彩色液晶显 示装置中除掉了滤色片的情况下的透射率特性。

图11的示意性的剖面图示出了本发明的彩色液晶显示装置的实 施例4的构成。

图12的平面图示出了图11中的滤色片和第2电极的形状。

图13的曲线图示出了从本发明的实施例4到实施例6中使用的 半透射式光吸收层的透射率特性。

图14的曲线图示出了从本发明的实施例4到实施例6中使用的 背光源的发光光谱。

图15的示意性的剖面图示出了本发明的彩色液晶显示装置的实 施例5的构成。

图16的示意性的剖面图示出了本发明的彩色液晶显示装置的实 施例6的构成。

优选实施例

以下，为了更为详细地说明本发明，参照附图对本发明的优选 实施例进行说明。

[实施例1]

首先，用图1到图3和图8到图10，对本发明的反射式彩色液 晶显示装置的实施例1进行说明。

图1的示意性的剖面图示出了本发明的反射式彩色液晶显示装 置的实施例1的构成，图2是其STN液晶元件与反射式偏振片的配 置关系的说明图，图3同样是其吸收式偏振片与相位差板的配置关 系的说明图。

实施例1的反射式彩色液晶显示装置，如图1所示，在分别由 厚度为0.5mm的玻璃基板构成的透明的第1基板1与第2基板2之 间把225°扭曲取向的向列液晶6夹在中间形成STN液晶元件20。

在该第1基板1的内面上，在与纸面垂直的方向上，隔以间隔 带状地形成由氧化铟锡(以后简称为‘ITO’)构成的透明的第1 电极3。此外，在第2基板2的内面上，设置用颜料分散法形成的以 一定的排列设置厚度0.4微米的红色滤色片R、绿色滤色片G，蓝色 滤色片B这3种颜色的滤色片的滤色片7，和覆盖该滤色片的由聚 丙烯酸系材料构成的厚度2微米的保护膜8，在该保护膜8上边，在 图中在左右方向上隔以间隔带状地形成由ITO构成的透明的第2电 极4。该第1基板1和第2基板2用密封剂5粘贴为保持恒定的间隔。

在该STN液晶元件20的第2基板2的观看一侧(在图中为上侧) 配置作为普通的偏振片的具有透射轴和吸收轴的吸收式偏振片(以 下简称为偏振片)11，在该偏振片11与第2基板2之间配置相位差 板12。

此外，在第1基板1的与观看一侧相反的一侧(在图中为下侧) 顺次配置扩散层13、反射式偏振片14和几乎完全吸收入射光的光吸 收层15。

相位差板12的相位差值R，例如为R＝0.55微米，在其外侧配置 的偏振片11的透射率可以为46％左右。

在这里，对反射式偏振片14进行说明。通常的偏振片是具有透 过光的透射轴和吸收光的吸收轴的吸收式偏振片，但是，反射式偏 振片14具有透射轴和与之垂直的方向的反射轴，在透射轴的方向上 振动的线偏振光将会透过，但在反射轴的方向上振动的线偏振光则 正反射。如果在该反射式偏振片14的外侧，作为吸收层15配置黑 色印刷层或黑色薄膜，则成为用透射轴方向的线偏振光进行黑色显 示，用反射轴方向的线偏振光进行白色显示。这样一来，由于反射 效率高，故可以得到明亮的白色显示。

此外，反射式偏振片14的表面是镜面，入射光的正反射方向是 明亮的，但是在除此之外的角度上都将变暗，视场角特性不好。为 改善该视场角特性，在该反射式偏振片14的表面一侧设置扩散层 13。

在本实施例中，是一种作为扩散层13具备使微粒子分散到粘接 剂的扩散粘接层，在背面上作为光吸收层15进行黑色印刷，使扩散 层与光吸收层成为一体的反射式偏振片，例如使用住友3M公司制 造的商品名为R-DF-B的产品。该反射式偏振片由折射率不同的多层 膜构成，但除此之外，也可以使用用λ/4板把胆甾醇液晶聚合物夹 在中间的构成的反射式偏振片或利用全息照相的反射式偏振片。

相位差板12，是将聚碳酸酯拉伸的厚度约70微米的薄膜，如果 把拉伸方向的折射率定义为nx，把与该拉伸方向垂直的方向的折射 率定义为ny，把厚度方向的折射率nz，则成为nx＞ny＞nz。这是所 谓的Z型的相位差板，并用聚丙烯酸系的粘接剂与偏振片11一体 化。该Z型相位差板，视角倾斜时的光程差变化小，结果是液晶显 示装置的视场角特性也将改善。

其次，说明第1基板1的厚度与色彩的关系。滤色片7配置于 第2基板2的内侧，入射光透过偏振片11、相位差板12、第2基板 2、滤色片7和向列液晶6，在透过了第1基板1之后被反射式偏振 片14反射，再次透过第1基板1、向列液晶6和滤色片7，最终透 过偏振片11到达观察者的眼睛。

但是来自斜向的入射光，如果第1基板1厚，则入射时透过的 滤色片7的颜色和反射时透过的滤色片7的颜色不同，因混色而使 色度降低。因此，第1基板1越薄，则因来自斜向的入射光所引起 的混色就越少，越可以得到良好的色彩。在用种种厚度的第1基板1 试制后得知，厚度在0.5微米以下可以得到良好的色彩。虽然说第1 基板1越薄色彩越好，但是如果太薄则操作性降低，强度也会变弱， 故理想的是具有0.1mm以上的厚度。在本实施例中，作为第1基板 1和第2基板2，都使用0.5mm的玻璃板。

滤色片7，为了改善亮度，理想的是最大透射率应尽可能地高， 使滤色片的厚度变薄或者降低颜料浓度，但如果使厚度变得过薄或 使颜料浓度过低，则最小透射率将成为50以上，色度将极端地降低。 在试制了各种膜厚的滤色片并进行了实验之后，得知基于各色的分 光特性的最大透射率可为80％以上，最为理想的是90％以上。

另一方面，基于各色的分光特性的最小透射率可在20％～50％ 之间，在40％时，在色度和亮度的方面是最为理想的。在本实施例 中所采用的滤色片7的分光特性示于图8。曲线31、曲线32和曲线 33分别示出了蓝色滤色片B、绿色滤色片G和红色滤色片R的分光 特性。不论哪一种颜色的滤色片最大透射率都为约90％，最小透射 率约为40％。由ITO构成的第1电极3和第2电极4的透射率，在 亮度这一点上也是重要的。ITO的面电阻值越低则膜厚越厚，透射 率越低。

图9示出了在本实施例中使用的ITO的透射率。由于将给第1 电极3加上数据信号，故使用串扰的影响小，面电阻值为10欧姆的 ITO。其透射率用实线曲线43表示。平均透射率约为92％。

第2电极4将加上扫描信号，为了降低串扰，使用面电阻值约 10欧姆的ITO，其透射率用虚线的曲线44表示。平均透射率约为 89％，虽然稍微低点，但如本实施例所示，采用至少一方的电极使 用透射率为90％以上的透明电极的办法，可以充分地改善亮度。

其次，用图2和图3对该反射式彩色液晶显示装置中的各个构 成构件的配置关系进行说明。

在第1电极3和第2电极4的内面上，形成取向膜(未画出来)， 如图2所示，采用在对于水平轴H-H右上22.5°的方向上对第1基 板1的内面进行磨擦处理的办法，使下液晶分子取向方向6a在逆时 针方向上成为22.5°。采用在右下22.5°的方向上对第2基板2的 内面进行摩擦处理的办法，使上液晶分子取向方向6b在顺时针方向 上成为22.5°。向黏度20cp的向列液晶6中，添加叫做chiral剂的 旋转性物质，把扭曲节距P调整为11微米，形成顺时针旋转22.5° 扭曲的STN液晶元件20。

所使用的向列液晶6的双折射率之差Δn为0.15，作为第1基板 1和第2基板2的间隙的单元间隙d定为5.6微米。因此，用作为向 列液晶6的双折射率之差Δn和单元间隙d之积表示的STN液晶元 件20的Δnd值Rs为0.84微米。相位差板12的相位差值Rf为0.5 微米，故其差ΔR为ΔR＝Rs-Rf＝0.29。

反射式偏振片14的透射轴14a以水平轴H-H为基准在逆时针方 向上配置为70°，偏振片11的透射轴11a，如图3所示，以水平轴 H-H为基准在顺时针方向上配置为70°，相位差板12的拉伸轴12a 以水平轴H-H为基准，在逆时针方向上配置为60°。

在以上这样地构成的本实施例的反射式液晶显示装置中，在不 加电压(OFF)的状态下将成为显示白色的常态白色模式，光也从 象素(第1电极3和第2电极4交叉的部分)之间入射，可以得到 明亮的显示。当给第1电极3和第2电极4之间加上电压(ON)时， 向列液晶6的分子就站立起来成为显示黑色。采用对每种颜色的ON 和OFF进行组合的办法，就可以进行全彩色显示。

图10示出了从该反射式液晶显示装置中除去了滤色片7的情况 下的ON和OFF的分光特性。实线曲线35是在OFF时显示白色的 分光特性，实线曲线36是用帧频120Hz驱动时的ON的黑色显示的 分光特性。此外，作为比较例，用虚线曲线37示出了设定为ΔR＝0.26 的现有例的反射式液晶显示装置中的OFF时的分光特性，同样，用 虚线曲线38示出了其ON时的分光特性。

该现有例是黑白反射式液晶显示装置，在OFF时如曲线37所 示，为了强调白度多少要抑制长波长的透射率，成为带蓝色的白色。 另一方面，在本实施例的液晶显示装置的OFF时，如曲线35所示， 多少黄色强一些，但设计为使平均透射率成为最高。

此外，在现有例的ON时，如曲线38所示，成为多少带点蓝色 的黑色。另一方面，在本实施例的液晶显示装置的ON时，如曲线 36所示，得知可以得到能够均等地对所有的波长区域进行光阀控制 的良好的黑色特性。由于ΔR＝0.27～0.35可以得到良好的特性，ΔR 在0.35以上则黄色过少，此外，黑色也带上了点红色，故是不理想 的。

还有，作为相位差板12，采用使用nx＞ny＞nz的Z型的相位差 板的办法，可以改善液晶显示装置的视场角特性。由于视场角特性 变好，来自种种方向的光得以入射，结果是显示变得明亮起来，可 以得到特性更好的反射式液晶显示装置。

在STN液晶元件20的应答速度快的情况下，可以采用提高作为 驱动频率的帧频的办法，来改善对比度。但是，由于若帧频过高则 将发生串扰，故理想的是100Hz～200Hz。在本实施例中，先把60Hz 的视频信号暂时写入到存储器中去，然后以2倍的速度读出来用帧 频120Hz进行驱动。

本实施例采用作为帧频用100Hz～200Hz，对由明亮的偏振片 11、Z型的相位差板12、STN液晶元件20和反射式偏振片14构成 的使亮度和光阀性能最佳化的反射式彩色液晶显示装置进行驱动的 办法，成为高对比度且明亮的高色度的反射式彩色液晶显示装置。

[实施例1的变形例]

在前边说过的实施例1中，虽然作为STN液晶元件使用的是225 °扭曲且Rs＝0.84微米的STN液晶元件20，但是即便是使用180～ 270°扭曲且Rs＝0.7～1.0的STN液晶元件，采用使偏振片11、相位 差板12和反射式偏振片14的配置角度最佳化的办法，也可以得到 同样的反射式彩色液晶显示装置。

在本实施例中，作为滤色片，虽然使用的是红绿蓝这3色的滤 色片，但是，即便是使用青色、黄色和品红色的滤色片，也可以进 行明亮的彩色显示。

此外，在本实施例中，虽然使用的是透射率为46％的偏振片11， 但是为了得到良好的亮度，理想的是使用透射率在45％以上且偏光 度在95％以上的偏振片。当然即便是透射率不到45％的偏振片，虽 然显示多少有点暗，但仍然可以使用。

[实施例2]

其次，用图4到图6对本发明的反射式彩色液晶显示装置的实 施例2进行说明。

图4是与图1同样的剖面图，该剖面图示出了本发明的彩色液 晶显示装置的实施例2的构成。图5是其STN液晶元件与反射式偏 振片的配置关系的说明图。图6是偏振片与扭曲相位差板的配置关 系的说明图。在这些图中，与图1到图3相应的部分赋予同一的标 号。

本实施例2的反射式彩色液晶显示装置，除去使用扭曲相位差 板16取代实施例1中的相位差板12这一点，和STN液晶元件21 的扭曲角度与STN液晶元件20不同这一点和在偏振片11的表面上 具备无反射层17这一点之外，与实施例1的构成是相同的，所以， 省略对它们的说明。

本反射式彩色液晶显示装置STN液晶元件21，如图4所示，在 第1基板1和第2基板2之间夹持有左旋240°扭曲取向的向列液晶 6。

在该STN液晶元件21的第2基板2的观看一侧，中间介有扭曲 相位差板16地配置在表面上设置有无反射层的透射率为46％的偏 振片(吸收式偏振片)11。在第1基板1的与观看一侧相反的一侧 (外侧)配置扩散层13、反射式偏振片14和光吸收层15，这与图1 所示的实施例1是一样的。

扭曲相位差板16，是一种在把具有扭曲的液晶性高分子聚合物 进行过取向处理之后，涂敷到三乙酰纤维素(TAC)薄膜或聚对苯 二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜上，用150℃左右的高温使之成为液晶 状态，在对扭曲角度进行了调整后急速冷却到室温，使该扭曲状态 固定化的薄膜。在本实施例中，扭曲角度Tc是-220°，作为Δnd的 Rc使用0.61微米的右旋的扭曲相位差板16。

采用在偏振片11的表面上设置蒸镀了数层无机薄膜的反射率为 0.5％左右的无反射层17的办法，通过使偏振片11的表面反射降低， 可以改善透射率，使显示变为明亮。此外，采用减少偏振片11的表 面反射光的办法，可以降低ON时的黑色水平，改善对比度，得到 明亮、高色度的反射式彩色液晶显示装置。

但是，由于蒸镀膜价格高，故在最近开发出了涂敷上1层～2层 的有机材料的涂敷型的无反射膜，反射率为1％前后，多少有点高， 但是由于价格低，故即便是这样的无反射膜也同样可以使用。

其次，用图5和图6对本反射式彩色液晶显示装置的各个构成 构件的配置关系进行说明。在第1电极3和第2电极4的表面上， 形成取向膜(未画出来)，如图5所示，第1基板1采用对于水平 轴H-H在右上30°的方向上进行摩擦处理的办法，使下液晶分子取 向方向6a在逆时针方向上成为30°，第2基板2，采用在右下30 °方向上进行摩擦处理的办法，使上液晶分子取向方向6b在顺时针 方向上成为30°。

向黏度20cp的向列液晶6中掺入叫做chiral剂的旋回性物质， 把扭曲节距P调整为11微米，在逆时针方向(左旋)上形成240° 扭曲的STN液晶元件21。

所使用的向列液晶6的双折射之差Δn为0.15，作为第1基板1 和第2基板2的缝隙的单元间隙d定为5.6微米。因此，用向列液晶 6的双折射率之差Δn和单元间隙d之积表示的、作为STN液晶元 件21的Δnd值的Rs为0.84微米。扭曲相位差板16的相位差值Rc 为0.61微米，所以，其差ΔR＝Rs-Rc＝0.23微米。

若ΔR变大，则白色显示将成为黄色，反过来，若ΔR小，则成 为暗的画面。因此，ΔR的范围理想的是ΔR＝0.15～0.30。

反射式偏振片14的透射轴14a，以水平轴H-H为基准配置为在 顺时针方向上5°，偏振片11的透射轴11a，如图6所示，以水平 轴H-H为基准，在逆时针方向上配置为45°，扭曲相位差板16的 下分子取向方向16a，以水平轴H-H为基准，在逆时针方向上配置 为55°，上分子取向方向16b，以水平轴H-H为基准，在顺时针方 向上配置为85°，右旋扭曲液晶元件21的扭曲角度Tc，在顺时针 方向上成为220°，扭曲角度的绝对值ΔT成为ΔT＝Ts-Tc＝20°。

该STN液晶元件21，在扭曲相位差板16与扭曲角度的绝对值 相等的情况下，即在ΔT＝0的情况下，补正进行得最好，在OFF时 可以得到良好的白色，但是，在ON时却不能形成良好的黑色，对 比度降低，不适合于在反射式彩色液晶显示装置中使用。为了形成 光阀性能良好的黑色，以ΔT＝10～30°为好，特别是在在本实施例 的反射式彩色液晶显示装置中使用的ΔT＝20°的情况下，OFF时的 白色的透射率高，而且，ON时的黑色的光阀性能也好，此外，视场 角特性也将成为良好。

在以上那样构成的本实施例的反射式彩色液晶显示装置中，在 不加电压的状态下成为显示白色的常态白模式，从象素间也有光入 射因而可以得到明亮的显示。当在第1电极3和第2电极4之间加 上电压时，向列液晶6的分子站立起来成为显示黑色。采用对每种 颜色的ON和OFF进行组合的办法就可以进行全彩色显示。

在本实施例中，采用对用具备无反射层的明亮的偏振片11、扭 曲相位差板16、STN液晶元件21和反射式偏振片14构成的、使亮 度和光阀性能最佳化的反射式彩色液晶显示装置，作为帧频用 100Hz～200Hz驱动的办法，可以提供高对比度且明亮、高色度的反 射式彩色液晶显示装置。

[实施例2的变形例]

在本实施例中，作为STN液晶元件使用的是Ts＝240°扭曲、 Rs＝0.84微米的STN液晶元件21，但是即便是使用180～270°扭曲 且Rs＝0.7～1.0的STN液晶元件，采用使偏振片11、相位差板12和 反射式偏振片14的配置角度最佳化的办法，也可以得到同样的反射 式彩色液晶显示装置。

在本实施例中，虽然使用的是透射率为46％的偏振片11，但是 为了得到良好的亮度，理想的是使用透射率在45％以上且偏光度在 95％以上的偏振片。当然即便是透射率不到45％的偏振片，虽然显 示多少有点暗，但仍然可以使用。

此外，在本实施例中，作为扭曲相位差板16，虽然使用的是在 室温下固定化为扭曲状态的液晶性聚合物，但是，如果使用仅仅使 液晶分子的一部分结合到链锁状的聚合物分子上的、Rc随温度而变 的温度补偿型扭曲相位差板，则可以改善在高温时的亮度或对比 度，因而可以得到更好的反射式彩色液晶显示装置。

[实施例3]

其次，参照图7对本发明的反射式彩色液晶显示装置中的构成 进行说明。

图7是与图1同样的剖面图，该图示出了其反射式彩色液晶显 示装置的构成，对与图1相应的部分赋予同一的标号而略去对其说 明。

本实施例的反射式彩色液晶显示装置，除第1基板1的厚度形 成得比第2基板2还薄，把滤色片7设于第1基板1的第1电极3 上边，作为相位差板18使用通常的1轴拉伸式之外，构成与实施例 1一样。

本反射式彩色液晶显示装置的STN液晶元件21，如图7所示， 把左旋225°扭曲取向的向列液晶6夹持在第1基板1a和第2基板 2a之间。

在STN液晶元件22的第2基板2a的观看一侧(上侧)，中间 介有1轴拉伸式且相位差值R为0.55微米的相位差板18配置透射 率为46％的偏振片11。

在本实施例中，把第1基板1a的厚度定为0.4mm，比实施例1 的第1基板1还薄。因此，来自斜向的入射光所产生的混色进一步 降低，故可以得到比实施例1更好的色度。此外，第2基板2a的厚 度，由于对显示性能没什么影响，考虑到生产性和价格定为0.7mm。 这样，采用使第1基板1a的厚度比第2基板2a的厚度还薄的办法， 可以提供良好的反射式彩色液晶显示装置而不会降低生产性。

此外，采用在第1电极3上边直接形成滤色片7的办法，将不 再需要在实施例1、2中使用的保护膜8。此外，若在第1电极3上 边设置滤色片，则加往第1电极3的驱动信号在滤色片中会损失一 部分，从而会降低对比度。

为此，在透射式彩色液晶显示装置中，虽然需要使滤色片7的 介电常数加大或使其厚度薄到1微米以下，但在本实施例中，由于 使用的是厚度为0.4微米这种非常薄的滤色片7，故几乎没有所加信 号的损失，采用使用帧频为120Hz的驱动信号的办法，可以得到高 对比度的显示。

此外，相位差板18是低价格的通常的1轴拉伸式，成为满足前 边说过的折射率nx＞ny＝nz的条件的相位差板。为此，虽然视场角特 性比在实施例1中使用的Z型的相位差板12有所降低，但是，采用 把第1基板1a的厚度作得比实施例1的基板的厚度还薄的办法，就 可以得到良好的色彩。

在本实施例中，采用对由具备无反射层的明亮的偏振片11、1 轴拉伸式相位差板18、比第2基板2a还薄的第1基板1a、把滤色 片7设置到第1基板1a的第1电极3上边的STN液晶元件22和反 射式偏振片14构成的、使亮度和光阀性能最佳化的反射式彩色液晶 显示装置，作为帧频用100Hz～200Hz驱动的办法，可以提供高对 比度且明亮、高色度而且低价格的反射式彩色液晶显示装置。

[实施例3的变形例]

在本实施例中，虽然是在第1基板1a的第1电极3上边形成滤 色片7，但是，即便是第2基板2a的第2电极4上边形成，也可以 得到同样的反射式彩色液晶显示装置。

在本实施例中，作为第1基板1a，虽然使用的是厚度0.4mm的 玻璃基板，但是第1基板1a的厚度越薄就越可以得到良好的色彩。 但是，如果太薄，由于作业性将会降低，故以0.1mm～0.5mm的范 围为好。此外，还可以使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等的塑 料基板。

[实施例4]

其次，用图11到图14对本发明的反射式彩色液晶显示装置的 实施例4进行说明。

图1是与图1一样的示意性的剖面图，该图示出了该反射式彩 色液晶显示装置的构成，图12的平面图示出了其滤色片和第2电极 的形状，在这些图中，与图1对应的部分赋予同一标号。

图13的曲线图示出了在本实施例中使用的半透射式光吸收层的 透射率特性，图14的曲线图示出了背光源的发光光谱。

本反射式彩色液晶显示装置的STN液晶元件20的构成与图1 所示的实施例1的STN液晶元件是相同的，但滤色片7的厚度定为 0.3微米。

此外，在该STN液晶元件20的第1基板1的与观看一侧相反的 一侧(外侧)顺次配置扩散层13、反射式偏振片14、半透射式光吸 收层25、背光源26。在第2基板2的观看一侧中间介有相位差值Rf 为55微米的相位差板12配置透射率为46％厚度为200微米的偏振 片11，这与实施例1是一样的。

在本实施例中，作为半透过光吸收层用粘接剂把在厚度20微米 的聚对苯二甲酸乙二醇酯(以后简称为‘PET’)薄膜染上黑色的 染料的薄膜粘接配置到反射式偏振片14的背面上。该半透射式光吸 收层25的分光特性示于图13的曲线47。从波长400nm到波长650nm 表现出平坦的透射率，全波长的平均透射率为30％。

作为背光源26，使用把3波长式的直管式的荧光管组合到厚度 3mm的导光板上的侧光式背光源。通过使用3波长式的荧光管，可 以得到高辉度，将进一步改善透射照明时的色度。

滤色片7用红色滤色片R、绿色滤色片G和蓝色滤色片B这3 色构成，如图12所示，构成为纵条形状。各色的滤色片的宽度形成 得比第2电极4宽，使得难于产生缝隙。当在滤色片间产生了缝隙 时，虽然会因入射光增加而变得明亮，但是在显示色中会混入白色 的光，色纯度降低，故不能令人满意。

滤色片7，为了改善亮度理想的是使分光光谱中的最大透射率尽 可能地高，各色的最大透射率以80％以上为好，最为理想的是90％ 以上。此外分光光谱中的最小透射率需要高达20％～50％。

作为滤色片7的形成方法，有颜料分散、染色、印刷、转印、 电极沉淀等的各种方法，但是把颜料分散到聚丙烯酸系或PVA系的 感光性树脂中去的颜料分散式方法，由于耐热温度高，色纯度也好 故是最理想的。

为了得到这样的高透射率的滤色片，在本实施例中，用旋转涂 敷器把将20％～30％的颜料配合到感光性树脂中去的彩色抗蚀剂涂 敷到第2基板2上边，进行暴光工序和显影工序使之图形化，形成 厚度0.3微米以下的薄的滤色片。

该滤色片7的分光光谱如图7所示。另外，采用使滤色片7的 最高透射率，如图8所示，成为蓝色滤色片B＞绿色滤色片G＞红色 滤色片R的顺序的办法，可以改善色平衡，可以改善OFF时的白度。

本实施例的反射式彩色液晶显示装置的各个构成构件的配置关 系也和用图2和图3说明的实施例1的情况是一样的，所以省略说 明。

在利用外光的反射式显示的情况下的作用和效果，和实施例1 的情况是一样的，故也略去对其说明。

其次，对背光源26发光的情况进行说明。在夜间等的暗的场所 下，若使背光源26发光，则背光源26的光，在透过了半透射式光 吸收层25之后，透过反射式偏振片14的透射轴，再透过扩散层13、 STN液晶元件20、相位差板12和偏振片11，显示白色。另一方面， 在反射照明时，由于显示白色的反射式偏振片14的反射轴方向的线 偏振光成为非透过，故成为显示黑色，结果是在反射照明时和用背 光源进行透过照明时，成为黑白的关系倒转过来的反转显示。

于是，由于采用在背光源26发光时使加给液晶显示装置的数据 信号进行反转的办法，可以解除反转显示，得到正常色的透射式的 彩色显示，所以即便是在夜间，通过使背光源26发光的办法，成为 透射式的液晶显示装置，进行时刻辨认也是可能的。

半透射式光吸收层25的透射率越高背光源26发光时的亮度越 好，反之，在背光源26的非发光时借助于外光的反射显示的对比度 降低。半透射式光吸收层25的平均透射率由实验得知以20％～60％ 为好，理想的是为30％～50％。在本实施例中，采用使用图10的曲 线37所示的平均透射率为30％的半透射式光吸收层25的办法，在 作为反射式使用时可以得到良好的对比度，作为透射式使用时的亮 度也好。

在本实施例中，采用由偏振片11、Z型相位差板12、STN液晶 元件20、反射式偏振片14、半透射式光吸收层25、背光源26构成 反射式彩色液晶显示装置的办法，可以提供在明亮的场所，使用外 光，可以进行高对比度且高色度的显示，即便是在暗的场所，采用 使背光源26发光的办法，也可以进行明亮的透射式的彩色显示的反 射式彩色液晶显示装置。

[实施例4的变形例]

在本实施例中，虽然作为STN液晶元件使用的是225°扭曲、 Rs＝0.84微米的STN液晶元件20，但是，即便是使用180～270°扭 曲、Rs＝0.7～1.0的液晶显示装置，采用使偏振片11、相位差板12 和反射式偏振片14的配置角度最佳化的办法，也可以得到同样的反 射式彩色液晶显示装置。

此外，在本实施例中，虽然使用的是STN液晶元件，但是即便 是用扭曲角度90前后的扭曲向列(TN)液晶元件，当然也可以得 到同样的反射式彩色液晶显示装置。在TN液晶元件的情况下，不 需要相位差板12，但在进行大画面显示的情况下，理想的是作成为 内置TFT或MIM的有源器件的有源矩阵反射式彩色液晶显示装 置。

此外，作为滤色片，虽然使用的是红绿蓝这3色的滤色片，但 是，即便是使用青色、黄色和品红色的滤色片，也同样地可以进行 明亮的彩色显示。

[实施例5]

其次，用图14和图15对本发明的反射式彩色液晶显示装置的 实施例5进行说明。

本反射式彩色液晶显示装置，在使用扭曲相位差板16取代实施 例4中的相位差板12这一点，和STN液晶元件21的扭曲角度不同 这一点，和在偏振片11的表面上具备无反射层17这一点，滤色片 7a的厚度不同这一点，以及半透射式光吸收层27和背光源28的种 类不同等这些点上，与实施例4的构成不同。

本反射式彩色液晶显示装置的STN液晶元件21，在第1基板1 和第2基板2之间夹持有左旋240°扭曲取向的向列液晶6。

滤色片7a是用颜料分散法设置的厚度1微米且由红色滤色片 R、绿色滤色片G和蓝色滤色片B这3色构成的滤色片7a，设于第 2基板2的内面上，并被由聚丙烯酸系材料构成的厚度2微米的保护 膜覆盖。STN液晶元件21中的其它的构成与图4所示的实施例2的 构成是一样的。

在STN液晶元件21的第1基板1的与观看一侧相反的一侧(外 侧)顺次配置扩散层13、反射式偏振片14、半透射式光吸收层27 和由发白色光的电致发光(EL)板构成的背光源28。

在第2基板2的外侧，中间介有扭曲相位差板16配置涂敷了无 反射层17的透射率为46％的偏振片11这一点，与实施例2的构成 也是一样的。

作为半透射式光吸收层27，其形成方法如下：把向基材中混合 进荧光白色染料的荧光白色油墨中，混合进向基材中混合了黑色染 料的黑色油墨的灰色的油墨，印刷形成到反射式偏振片14的背面 上，使得透射率成为大约40％前后。使黑色油墨薄到使透射率成为 约40％，而且要均一地印刷是困难的，采用把本实施例这样的灰色 油墨印刷得厚的办法，就可以形成透射率均一的半透射式光吸收层 27。

此外，用该油墨形成的半透射式光吸收层27的厚度，为数微米 厚，制作得比在实施例4中使用的塑料薄膜还薄。在这里，虽然使 用的是向基材中混合进染料的荧光油墨和黑色油墨，但是，使用向 基材中混合进微粒子化后的颜料的荧光油墨或黑色油墨，当然也是 可以的。

滤色片7a，由红色滤色片R、绿色滤色片G和蓝色滤色片B这 3色构成，与在图12中所示的实施例4中使用的滤色片7是同样的 纵条形状。

但是，使颜料浓度变淡，使用向感光性树脂中配合进约10％的 颜料的彩色抗蚀剂，形成厚度约1.0微米左右，同时，分光光谱中的 最大透射率在90％以上、最小透射率约40％左右的滤色片7a。采用 使用该滤色片7a的办法，比起在实施例4中使用的厚度为3微米左 右的滤色片，与第2基板2之间的贴紧性变好，可以得到稳定的形 状而不会使滤色片部分地剥离产生缺陷或者因过刻蚀而使滤色片的 宽度变细，因而是理想的。

背光源28，使用使蓝色发光体、绿色发光体和橙黄色发光体进 行混合，成为发白色光的厚度约300微米的EL板。对该EL板加上 500Hz、50V的驱动电压时的发光光谱在图14中用曲线48表示。由 该图可知，发出波长400nm～700nm的范围广阔的光，结果是可以 得到白色的发光色。

由于该EL板的厚度薄到大约300微米，故与在实施例4中使用 的厚度数mm的荧光管方式的背光源比较，液晶显示装置的薄型化 成为可能，作为便携式信息机器用的显示装置更为理想。

在本实施例中，由于也具备半透射式光吸收层27和背光源28， 故通过使背光源28发光的办法即便是在夜间也可以辨认。但是，背 光源28的光由于透过反射式偏振片14的透射轴方向的线偏振光， 而反射轴方向的线偏振光成为非透过，故成为使黑白的关系倒转过 来的反转显示。于是，采用在背光源28的发光时进行反转的办法， 可以得到正常的显示。

在本实施例中，用偏振片11、扭曲相位差板16、STN液晶元件 21、反射式偏振片14、印刷向荧光白色油墨中混合进黑色油墨的灰 色油墨形成的半透射式光吸收层27和发白色光的EL板的背光源28 构成反射式彩色液晶显示装置。借助于此，可以提供一种在明亮的 场所，可以用外光进行高对比度且高色度的显示，在暗的场所则使 背光源28发光可以进行明亮的透射式的彩色显示的反射式彩色液晶 显示装置。

[实施例5的变形例]

在本实施例中，虽然作为STN液晶元件使用的是Ts＝240°扭曲 且Rs＝0.84微米的STN液晶元件21，但是即便是使用180～270°扭 曲且Rs＝0.7～1.0的STN液晶元件，采用使偏振片11、扭曲相位差 板16和反射式偏振片14的配置角度最佳化的办法，也可以得到同 样的反射式彩色液晶显示装置。

此外，在本实施例中，虽然使用的是STN液晶元件，但是即便 是用扭曲角度90前后的扭曲向列(TN)液晶元件，当然也可以得 到同样的反射式彩色液晶显示装置。在TN液晶元件的情况下，不 需要相位差板12，但在进行大画面显示的情况下，理想的是作成为 内置TFT或MIM的有源器件的有源矩阵反射式彩色液晶显示装 置。

在本实施例中，作为扭曲相位差板16，虽然使用的是在室温下 固定化为扭曲状态的液晶性聚合物薄膜，但是，如果使用仅仅使液 晶分子的一部分结合到链锁状的聚合物分子上的、Rc随温度而变的 温度补偿型扭曲相位差板，则可以改善在高温时的亮度或对比度， 因而可以得到更好的反射式彩色液晶显示装置。

此外，在本实施例中，作为背光源28虽然使用的是使蓝色发光 体、绿色发光体和橙黄色发光体进行混合，成为发白色光的厚度约 300微米的EL板，但是，也可以使用发绿色光的EL板的表面上印 刷向基材中分散有荧光染料或荧光颜料的荧光橙黄色油墨，或者向 绿色发光体内混合进荧光橙黄色油墨后制成的发白色光的EL板。

在图14的曲线49中，示出了对向发绿光的EL板的表面上印刷 上荧光橙黄色油墨的EL板，加上500Hz、50V的驱动电压时的发光 光谱。采用调整荧光橙黄色油墨的印刷浓度的办法，可以求得波长 500nm附近的绿色的发光光谱和用发光体的绿光激励的波长600nm 附近的橙黄色发光光谱的平衡，得到良好的白色发光。此外，也可 以不使用荧光橙黄色油墨而代之以使用荧光红色油墨或荧光粉色油 墨。

此外，在本实施例中，是在反射式偏振片14的背面进行印刷形 成半透射式光吸收层27的，但即便是在背光源28的表面上进行印 刷，也可以得到完全同样的效果。

[实施例6]

其次用图16说明本发明的反射式彩色液晶显示装置的实施例 6。

本实施例6的反射式彩色液晶显示装置，除了把第1基板1a的 厚度作得比第2基板2a的厚度厚，把滤色片7b形成在第1基板1a 上，用使荧光蓝色油墨和荧光绿色油墨和荧光红色油墨和黑色油墨 混合后的油墨，把透射式光吸收层29印刷形成在作为背光源28的 EL板上，作为相位差板18使用通常的1轴拉伸式之外，与实施例4 的构成是一样的。

该反射式彩色液晶显示装置中的STN液晶元件22，如图16所 示，把由形成了在由ITO构成的第1电极3上边用颜料分散法设置 的厚度0.3微米的滤色片7b的、厚度0.4mm的玻璃板构成的第1基 板1a，和形成了由ITO构成的第2电极4的厚度0.7mm的玻璃板构 成的第2基板2a，用密封剂5贴合起来，并把左旋225°扭曲取向 的向列液晶6夹持在该第1基板1a和第2基板2a之间。

在STN液晶元件22的第1基板1a的外侧配置扩散层13，在扩 散层13的外侧配置反射式偏振片14，在反射式偏振片14的外侧配 置由印刷了半透射式光吸收层29的发白色光的EL板构成的背光源 28。在第2基板2a的观看一侧，配置1轴拉伸式且相位差值Rf为 0.55微米的相位差板18，在相位差板18的外侧配置透射率为46％ 的偏振片11。

背光源28与在实施例5中使用的背光源是相同的，是把蓝色发 光体和绿色发光体橙黄色发光体混合起来的发白色光且厚度为 0.3mmEL板。

作为半透射式光吸收层29，其形成方法如下：将黑色油墨混合 到把荧光染料分散到基材中形成的荧光绿色油墨和荧光红色油墨中 形成的灰色的油墨，印刷形成到背光源28的背面上，使得透射率成 为大约40％前后。使黑色油墨薄到使透射率成为约40％，而且要均 一地印刷是困难的，采用把本实施例这样的灰色油墨印刷得厚的办 法，就可以形成透射率均一的半透射式光吸收层29。

此外，用该油墨形成的半透射式光吸收层29的厚度，为数微米 厚，制作得比在实施例4中使用的塑料薄膜还薄。在这里，虽然使 用的是向基材中混合进染料的荧光油墨和黑色油墨，但是，使用向 基材混合进微粒子化后的颜料的荧光油墨或黑色油墨，当然也是可 以的。

采用使第1基板1a的厚度制作成0.4mm，比实施例1还薄的办 法，可以进一步降低来自斜向的入射光所产生的混色，可以得到比 实施例1还好的色度。此外，由于第2基板2a的厚度对显示性能没 有影响，故考虑到生产性和价格，作成为0.7mm的厚度。采用象这 样地仅仅使第1基板1a的厚度变薄的办法，就可以不降低生产性地 提供良好的反射式彩色液晶显示装置。

滤色片7b用红色滤色片R、绿色滤色片G和蓝色滤色片B这3 色构成，是与在实施例4中使用的滤色片形状相同的纵条式。

采用在第2电极3上边直接形成滤色片7b的办法就可以不要在 实施例4中使用的保护膜8。因此，如果在第1电极3上边设置滤色 片7b，则虽然加给第1电极3的驱动信号会在滤色片7b处损失一部 分，会降低对比度，但是，低价格化是可能的。

此外，相位差板18是1轴拉伸式的，折射率成为nx＞ny＝nz。因 此，使用在实施例1中使用的Z型相位差板12虽然视场角特性会降 低，但低价格化成为可能。

此外，在本实施例中，由于也具备半透射式光吸收层29和背光 源28，故通过使背光源28发光的办法即便是在夜间也可以辨认。但 是，背光源28的光由于透过反射式偏振片14的透射轴方向的线偏 振光，而反射轴方向的线偏振光成为非透过，故成为使黑白的关系 倒转过来的反转显示。于是，采用在背光源28的发光时进行反转的 办法，可以得到正常的显示。

在本实施例中，用偏振片11、1轴拉伸式的相位差板19、STN 液晶元件22、反射式偏振片14、印刷使荧光蓝色油墨和荧光绿色油 墨和荧光红色油墨进行混合后的油墨形成的半透射式光吸收层29和 发白色光的EL板的背光源28构成反射式彩色液晶显示装置。借助 于此，可以提供一种在明亮的场所，可以用外光进行高对比度且高 色度的显示，在暗的场所则使背光源28发光可以进行明亮的透射式 的彩色显示的反射式彩色液晶显示装置。

[实施例6的变形例]

在本实施例中，虽然是在第1基板1a的第1电极3上边形成滤 色片7b，但是即便是在第2基板2a的第2电极4上边形成，也可以 得到同样的反射式彩色液晶显示装置。

在本实施例中，作为第1基板1a，虽然使用的是厚度0.4mm的 玻璃基板，但是第1基板1a的厚度越薄则可以得到越良好的色彩。 但若太薄，则由于作业性会降低，故以0.1mm～0.5mm的范围为好。 此外，材质即便是使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等的塑料基 板也可以得到同样的反射式彩色液晶显示装置。

此外，在本实施例中，作为背光源28虽然使用的是使蓝色发光 体和绿色发光体和橙黄色发光体进行混合制成的发白色光的EL 板，但是也可以使用向发绿色光的  EL板的表面上印刷荧光染料 或把荧光颜料分散到基材中的荧光橙黄色油墨制成的，或者向发绿 色发光体中混合进荧光橙黄色油墨制成的发白色光的EL板。此外， 也可以不使用荧光橙黄色油墨而代之以使用荧光红色油墨或荧光黄 色油墨或荧光粉色油墨。

再有，在本实施例中，作为半透射式光吸收层29，虽然是印刷 使荧光蓝色油墨和荧光绿色油墨和荧光红色油墨和黑色油墨进行混 合后的灰色油墨形成的，但是也可以印刷向荧光青色油墨和荧光黄 色油墨和荧光品红色油墨中混合进白色油墨的灰色油墨来形成。

此外，在本实施例中，虽然半透射式光吸收层29是在背光源28 的表面上进行印刷形成的，但是，即便是在反射式偏振片14的背面 上印刷，也可以得到完全相同的效果。

工业上利用的可能性

倘采用本发明，则可以提供显示明亮、对比度高、色彩也良好 的反射式彩色液晶显示装置。此外，采用不配置光吸收层而代之以 配置半透射式光吸收层，并具备背光源的办法，即便是在暗的场所 下，也可以借助于使背光源发光得以进行明亮且对比度好的彩色显 示。

虽然该反射式彩色液晶显示装置可以在各种电子设备等的显示 装置中使用，但是，对于便携式信息终端(PDA)或手持电话机、 手表等的各种便携式设备的显示器的彩色化是最为合适的。