JP2000258769A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 透過／反射両用型液晶表示装置で優れた視角
特性を得る。 【解決手段】 第１および第２偏光板２，３間に透過／
反射両用型液晶素子４を、偏光板３と素子４との間に視
角補償用位相差板５を、偏光板３の位相差板５とは反対
側に光源６をそれぞれ配置する。素子４は偏光板２側の
透光性第１基板７と、位相差板５側の透光および反射領
域を有する第２基板８と、基板７，８間の水平配向され
た正の誘電率異方性を有する液晶層９とを含む。位相差
板５は屈折率楕円体の主屈折率方向ｎｂが基板８の法線
方向Ｚ軸に対して傾斜し、透過モードで、液晶分子の光
軸方向に視角を傾斜して液晶層９の実効複屈折量を小さ
くするとその実効複屈折量が大きくなり、反対方向に視
角を傾斜して液晶層９の実効複屈折量を大きくすると小
さくなる。したがって、反射視角特性を高く維持して透
過視角特性の低下が補償でき、広視野角な優れた表示品
位が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、透過および反射両
用型の液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置には透過型および反射型の
他に、どのような環境下でも優れた表示を得るためにバ
ックライト光と周囲光とを併用して利用した透過および
反射両用型がある。視角特性に関して、透過型における
改善技術が特開平６−７５１１６号公報に開示されてい
る。

【０００３】透過および反射両用型に関しては、透過お
よび反射の各表示時における明、暗および階調状態の整
合性をとる検討は成されているものの、視角特性に関し
て充分な検討は成されていない。したがって、着色現象
や階調反転現象が生じる。特に、視角を表示画面の法線
方向から傾斜してゆくと顕著であり、表示品位が著しく
損なわれる。また、液晶分子を水平に配向させた場合は
垂直に配向させた場合よりも顕著である。さらに、前記
特開平６−７５１１６号公報に開示されるような透過型
に対して検討された視角特性の改善技術を透過および反
射両用型に適用しても、各表示時の整合性が取れなくな
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、優れ
た視角特性が得られる透過および反射両用型の液晶表示
装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、第１および第
２偏光板間に液晶素子を介在し、第２偏光板と液晶素子
との間に位相差板を介在し、第２偏光板の位相差板とは
反対側に光源を配置して構成される液晶表示装置におい
て、前記液晶素子は透過および反射両用型の素子であ
り、第１偏光板側に配置される透光性の第１基板と、位
相差板側に配置される反射領域および透光領域を有する
第２基板と、第１および第２基板間に介在される水平配
向された正の誘電率異方性を有する液晶層とを含んで構
成され、前記位相差板は視角補償用の位相差板であり、
屈折率楕円体の１つの主屈折率の方向が第２基板の法線
方向に対して傾斜していることを特徴とする液晶表示装
置である。

【０００６】本発明に従えば、反射モードにおいて液晶
表示装置に入射した光は第１偏光板を通過し、液晶素子
で反射または吸収される。反射光は、再び第１偏光板を
通過して液晶表示装置から出射する。反射モードでは、
このような表示の原理上、優れた視角特性が得られる。
すなわち、入射光と出射光との方向は液晶分子の主屈折
率の方向（光軸方向）に対して互いに逆であり、対称性
に優れている。したがって、入射光と出射光との複屈折
量が互いに相殺されてその変化量が小さくなり、優れた
視角特性が得られる。

【０００７】一方、透過モードにおいて光源からの光は
第２偏光板および位相差板を通過し、液晶素子で透過ま
たは吸収される。透過光は、第１偏光板を通過して液晶
表示装置から出射する。

【０００８】視角補償用の位相差板を用いない従来技術
の液晶表示装置において、透過モードでは、反射モード
とは異なる上述のような原理上、視角特性が低下する。
すなわち、水平配向された液晶層に電圧を印加した場合
の液晶分子の基板に対する傾斜角は基板近傍から中央部
に向かって大きくなるよう連続的に変化する。このよう
な液晶表示装置に対して視角を表示画面の法線方向から
傾斜してゆくと、液晶分子の光軸方向に視角を傾斜した
場合では液晶層の実効的な複屈折量が小さくなり、液晶
分子の光軸方向とは反対方向に視角を傾斜した場合では
液晶層の実効的な複屈折量が大きくなる。このように、
液晶層の実効的な複屈折量が視角に依存し、光の透過量
が変わってしまうので、視角特性が低下する。

【０００９】本発明に基づく液晶表示装置では、第２基
板と第２偏光板との間に視角補償用の位相差板を設けて
いる。この位相差板は、上述したように液晶分子の光軸
方向に視角を傾斜した場合の液晶層の実効的な複屈折量
が小さくなることに対して、位相差板の実効的な複屈折
量が大きくなり、液晶分子の光軸方向とは反対方向に視
角を傾斜した場合の液晶層の実効的な複屈折量が大きく
なることに対して、位相差板の実効的な複屈折量が小さ
くなるように、設計されるものである。したがって、視
角特性の低下を補償して広視野角な優れた表示品位が得
られる。

【００１０】また、このような位相差板は反射モードに
は寄与しない第２基板と第２偏光板との間に設けられる
ので、透過モードのみに作用する。したがって、反射の
視角特性を高く維持したまま透過の視角特性を向上する
ことができる。

【００１１】また本発明は、Ｘ，ＹおよびＺ軸を有する
三次元の直交座標系を、前記第２基板の表面にＸおよび
Ｙ軸が配置され、前記第２基板の法線方向とＺ軸とが一
致するようにして設定したとき、前記位相差板は、屈折
率楕円体の３つの主屈折率ｎａ，ｎｂ，ｎｃのうちのい
ずれか１つの主屈折率の方向がＹ軸と平行となり、他の
２つの主屈折率の方向がＺおよびＸ軸に対してそれぞれ
傾斜していることを特徴とする。

【００１２】本発明に従えば、具体的に、設定された三
次元の直交座標系に対して位相差板の主屈折率ｎａ，ｎ
ｂ，ｎｃを上述したように選び、このようにして位相差
板を設けることによって確実に透過の視角特性を向上す
ることができる。

【００１３】また本発明は、前記位相差板は単一枚設け
られ、液晶分子の１つの主屈折率の方向と位相差板の屈
折率楕円体の１つの主屈折率の方向とが同一平面内に配
置されていることを特徴とする。

【００１４】本発明に従えば、位相差板を単一枚設けた
場合、液晶分子の１つの主屈折率の方向と、位相差板の
屈折率楕円体の１つの主屈折率の方向とを同一平面内に
配置することによって、視角特性の低下を効率的に補償
することができる。

【００１５】また本発明は、液晶分子の主屈折率である
常光屈折率ｎｏと異常光屈折率ｎｅとのうちのいずれか
１つの主屈折率の方向と、位相差板の屈折率楕円体の３
つの主屈折率ｎａ，ｎｂ，ｎｃのうちのいずれか１つの
主屈折率の方向とが、同一平面内に配置されていること
を特徴とする。

【００１６】本発明に従えば、位相差板を単一枚設けた
場合、具体的に、液晶分子の主屈折率である常光屈折率
ｎｏと異常光屈折率ｎｅとのうちのいずれか１つの主屈
折率、たとえばｎｅの方向と、位相差板の屈折率楕円体
の３つの主屈折率ｎａ，ｎｂ，ｎｃのうちのいずれか１
つの主屈折率、たとえばｎａの方向とを同一平面内に配
置することによって、視角特性の低下を効率的かつ確実
に補償することができる。

【００１７】また本発明は、前記位相差板は複数枚設け
られ、各位相差板の屈折率楕円体の主屈折率の方向が互
いに直交するようにして積層して設けられ、液晶分子の
１つの主屈折率の第２基板上への射影方向と、各位相差
板の屈折率楕円体の１つの主屈折率の平均主屈折率の第
２基板上への射影方向とが、同一平面内に配置されてい
ることを特徴とする。

【００１８】本発明に従えば、位相差板を複数枚設ける
場合、各位相差板の屈折率楕円体の主屈折率の方向が互
いに直交するようにして積層して設けられる。視角特性
の低下は単一枚の位相差板でも充分に補償できるが、液
晶層と位相差板とで複屈折の波長依存性が大きく異なる
場合、波長毎に視角補償条件が異なることに起因して着
色現象が発生する。特に、表示画面の法線方向において
顕著である。

【００１９】本発明の液晶表示装置では、複数枚の位相
差板を上述したようにして積層して設けている。これに
よって、各位相差板の光学特性、特に法線方向の光学特
性が互いに補償されて光学的に等方となり、着色の発生
を抑制することができる。

【００２０】また、液晶分子の１つの主屈折率の第２基
板上への射影方向と、各位相差板の屈折率楕円体の１つ
の主屈折率の平均主屈折率の第２基板上への射影方向と
を同一平面内に配置することによって、視角特性の低下
を効率的に補償することができる。

【００２１】また本発明は、液晶分子の主屈折率である
常光屈折率ｎｏと異常光屈折率ｎｅとのうちのいずれか
１つの主屈折率の第２基板上への射影方向と、各位相差
板の屈折率楕円体の３つの主屈折率ｎａ，ｎｂ，ｎｃの
うちのいずれか１つの主屈折率の平均主屈折率の第２基
板上への射影方向とが、同一平面内に配置されているこ
とを特徴とする。

【００２２】本発明に従えば、複数枚の位相差板を上述
したようにして積層して設けることによって、着色の発
生を抑制することができる。また、具体的に、液晶分子
の主屈折率である常光屈折率ｎｏと異常光屈折率ｎｅと
のうちのいずれか１つの主屈折率、たとえばｎｅの第２
基板上への射影方向と、各位相差板の屈折率楕円体の３
つの主屈折率ｎａ，ｎｂ，ｎｃのうちのいずれか１つの
主屈折率、たとえばｎａの平均主屈折率の第２基板上へ
の射影方向とを同一平面内に配置することによって、視
角特性の低下を効率的かつ確実に補償することができ
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態で
ある液晶表示装置１を摸式的に示す図である。図１
（Ａ）は液晶表示装置１の断面図であり、図１（Ｂ）は
液晶表示装置１を構成する位相差板５の斜視図である。
液晶表示装置１は、大略的に、第１偏光板２、第２偏光
板３、透過および反射両用型の液晶素子４、視角補償用
の位相差板５および光源６を備え、第１偏光板２と第２
偏光板３との間に液晶素子４を介在し、第２偏光板３と
液晶素子４との間に位相差板５を介在し、第２偏光板３
の位相差板５とは反対側に光源６を配置して構成され
る。

【００２４】透過および反射両用型の前記液晶素子４
は、大略的に、透光性を有する第１基板７と、透光領域
および反射領域を有する第２基板８と、水平配向された
正の誘電率異方性を有する液晶層９とを含んで構成され
る。第１基板７は第１偏光板２側に配置され、第２基板
８は位相差板５側に配置され、このような第１および第
２基板７，８の間に液晶層９が介在される。

【００２５】視角補償用の位相差板５は一軸性であり、
屈折率楕円体の１つの主屈折率の方向が第２基板８の法
線方向に対して傾斜する。具体的には、Ｘ，ＹおよびＺ
軸を有する三次元の直交座標系を、第２基板８の表面に
ＸおよびＹ軸が配置され、第２基板８の法線方向とＺ軸
とが一致するようにして設定する。このとき、位相差板
５は、屈折率楕円体の３つの主屈折率ｎａ，ｎｂ，ｎｃ
のうちのいずれか１つの主屈折率がＹ軸と平行となり、
残りの２つの主屈折率の方向がＺおよびＸ軸に対してそ
れぞれ傾斜する。

【００２６】図１（Ｂ）では、主屈折率ｎａがＹ軸と平
行となり、主屈折率ｎｂがＺ軸に対して傾斜し、主屈折
率ｎｃがＸ軸に対して傾斜する。具体的に主屈折率ｎ
ｂ，ｎｃはそれぞれ、ＺおよびＸ軸に対してＹ軸を中心
とした反時計回り方向１０に傾斜角θを有する。このよ
うな位相差板５は、厚みｄを有する。

【００２７】図２は、液晶表示装置１の反射モードにお
ける視角特性を説明するための図である。第１および第
２基板７，８の表面は平行に配向処理され、該表面間に
液晶層９が介在される。表示は、このような液晶層９に
印加される電圧の制御によって行われる。液晶分子１３
は、電圧を印加しないときには基板表面に対して平行に
配向し、電圧を印したときには基板表面に対して傾斜し
て配向する。より詳細に電圧印加時において液晶分子１
３は、基板の表面近傍では基板に対してほぼ平行に配向
し、中央部では印加した電圧値に応じた基板に対する角
度で傾斜して配向する。したがって電圧印加時において
液晶分子１３は、第１および第２基板７，８の間で連続
的に変化する傾斜角を有して配向する。

【００２８】図２（Ａ）を参照して、反射モードにおい
て入射光１１の入射方向が液晶分子１３の光軸方向に対
して平行とすると、出射光１２の出射方向は液晶分子１
３の光軸方向に対して逆となる。このように入射および
出射の方向の対称性が優れるので、反射モードにおいて
視角特性は問題にならない。

【００２９】さらに具体的に説明すると、反射モードは
仮想的に図２（Ｂ）において反射面Ａ−Ａ′の上部に示
される光の入射と反射面Ａ−Ａ′の下部に示される光の
出射とで実現される。すなわち入射光および出射光は、
反射面Ａ−Ａ′である鏡映面に対して鏡像の関係を有す
る。

【００３０】まず、反射面Ａ−Ａ′への光の入射を考え
る。このとき、液晶分子１３の光軸方向に平行に光が入
射すると、視角特性は図２（Ｃ）のようになる。すなわ
ち、視角αを液晶分子１３の光軸方向（−方向）に傾斜
させると液晶層９の実効的な複屈折量が小さくなり、視
角αを液晶分子１３の光軸方向とは反対方向（＋方向）
に傾斜させると液晶層９の実効的な複屈折量が大きくな
る。

【００３１】次に、反射面Ａ−Ａ′からの光の出射を考
える。入射光および出射光は上述したように反射面Ａ−
Ａ′に対して鏡像関係を有し、出射光の視角特性は図２
（Ｄ）のようになる。すなわち、視角αを液晶分子１３
の光軸方向（−方向）に傾斜させると液晶層９の実効的
な複屈折量が大きくなり、視角αを液晶分子１３の光軸
方向とは反対方向（＋方向）に傾斜させると液晶層９の
実効的な複屈折量が小さくなる。

【００３２】したがって、光の入射および出射全体を考
えると、視角特性は図２（Ｅ）に示されるようになる。
すなわち、液晶層９の実効的な複屈折量は入射と出射と
で相殺されて各視角αにおいて平均的となる。このた
め、反射モードでは視角に依存しない表示品位が得られ
る。

【００３３】図３は、視角補償用の位相差板５を設けな
かった液晶表示装置の透過モードにおける視角特性を説
明するための図である。視角αを液晶分子１３の光軸方
向（−方向）に傾斜させると液晶層９の実効的な複屈折
量が小さくなり、視角αを液晶分子１３の光軸方向とは
反対方向（＋方向）に傾斜させると液晶層９の実効的な
複屈折量が大きくなる。このように、複屈折量が各視角
αにおいて大きく異なり、光透過量が各視角αにおいて
変化し、表示品位は視角に大きく依存する。したがっ
て、液晶層９の実効的な複屈折量が小さくなるときには
実効的な複屈折量が大きくなり、液晶層９の実効的な複
屈折量が大きくなるときには実効的な複屈折量が小さく
なるような、視角補償用の位相差板５の設置が必要とな
る。

【００３４】図４は、視角補償用の負の位相差板５ａを
設けた液晶表示装置１の透過モードにおける視角特性を
説明するための図である。図４（Ａ）および図４（Ｃ）
に示されるような液晶層９の実効的な複屈折量の変化、
すなわち視角αを液晶分子１３の光軸方向（−方向）に
傾斜させたときに複屈折量が小さくなり、視角αを液晶
分子１３の光軸方向とは反対方向（＋方向）に傾斜させ
たときに複屈折量が大きくなる変化は、正の複屈折量の
変化である。

【００３５】負の位相差板５ａでは、図４（Ｂ）および
図４（Ｄ）に示されるように、視角αを位相差板５ａの
光軸方向（−方向）に傾斜させたときに実効的な複屈折
量が大きくなり、視角αを位相差板５ａの光軸方向とは
反対方向（＋方向）に傾斜させたときに実効的な複屈折
量が小さくなる負の複屈折量変化を示す。

【００３６】このように、液晶層９と位相差板５ａとの
複屈折量の視角依存性の符号が互いに反対となるので、
液晶表示装置１全体としては図４（Ｅ）に示されるよう
な視角特性が得られる。すなわち、液晶層９の視角特性
が位相差板５ａによって補償された視角依存性の低い表
示品位が得られる。

【００３７】図５は、視角補償用の正の位相差板５ｂを
設けた液晶表示装置１の透過モードにおける視角特性を
説明するための図である。図５（Ａ）および図５（Ｃ）
に示されるような液晶層９の実効的な複屈折量の変化
は、上述したように正の複屈折量の変化である。

【００３８】正の位相差板５ｂは、その光軸方向が液晶
層９の光軸方向とは逆である。正の位相差板５ｂでは、
図５（Ｂ）および図５（Ｄ）に示されるように、視角α
を位相差板５ｂの光軸方向（＋方向）に傾斜させたとき
に実効的な複屈折量が小さくなり、視角αを位相差板５
ｂの光軸方向とは反対方向（−方向）に傾斜させたとき
に実効的な複屈折量が大きくなる正の複屈折量変化を示
す。

【００３９】この場合、液晶層９と位相差板５ｂとの複
屈折量の視角依存性は２つの複屈折量の和となるので、
液晶表示装置１全体としては図５（Ｅ）に示されるよう
な視角依存性の低い表示品位が得られる。なお、正の位
相差板５ｂを用いた場合の視角補償の原理は、反射モー
ドの表示原理と実質的に同じである。

【００４０】図６は、本発明に基づく具体的な液晶表示
装置２１の構成を示す図である。図６（Ａ）は液晶表示
装置２１の断面図であり、図６（Ｂ）は液晶表示装置２
１を構成するアクティブマトリクス基板３０の平面図で
ある。なお、図６（Ａ）は図６（Ｂ）のＩ−Ｉ断面図に
相当する。

【００４１】液晶表示装置２１は、第１偏光板２２、第
２偏光板２３、液晶素子２４、視角補償用の位相差板２
５および光源２６を備え、さらに位相差板２７，２８を
有する。位相差板２７，２８は、色補償のために設けら
れる。位相差板２５，２７，２８は、たとえば１／４波
長板で実現され、透過モードと反射モードとの表示特性
の整合性をとるために設けられる。位相差板２５，２
７，２８は板状やフィルム状であり、これらを積層した
ものであってもかまわない。液晶表示装置２１は、第１
偏光板２２、位相差板２７、液晶素子２４、位相差板２
５、位相差板２８、第２偏光板２３および光源２６をこ
の順番に配置して構成される。

【００４２】液晶素子２４は、反射領域Ｒと透光領域Ｔ
とを有するアクティブマトリクス基板３０と透光性の対
向基板２９との間に、水平配向された正の誘電率異方性
を有する液晶、たとえばネマティック液晶で実現される
液晶層３１を介在して構成される。

【００４３】アクティブマトリクス基板３０は、ガラス
基板などの絶縁性を有する透光性基板３５の上に走査線
としての複数のゲートバスライン３６を設け、該ライン
３６とは直交しかつ絶縁性を保持して信号線としての複
数のソースバスライン３７を設け、各ライン３６，３７
が交差することによって透光性基板３５の上に形成され
る矩形領域に画素電極４０とＴＦＴ（薄膜トランジス
タ）素子４１とを設けて構成される。

【００４４】具体的に、画素電極４０は、ＩＴＯ（イン
ジウム錫酸化物）などの光透過率の高い材料で実現され
る透明電極３８と、Ａｌ（アルミニウム），Ａｇ（銀）
およびＴａ（タンタル）などの光反射率の高い材料で実
現される反射電極３９とで構成される。なお、反射電極
３９の表面は反射特性を高めるために後述するような連
続した波状に形成される。透明電極３８の領域が透光領
域Ｔに相当し、反射電極３９の領域が反射領域Ｒに相当
する。

【００４５】ＴＦＴ素子４１は、ゲート電極４２、ゲー
ト絶縁膜４３、ソース電極４４、ドレイン電極４５およ
び半導体層４７を含んで構成される。ゲートバスライン
３６および該ライン３６に接続されるゲート電極４２
は、ゲート絶縁膜４３によって覆われる。ゲート絶縁膜
４３上のゲート電極４２の上部には、半導体層４７が設
けられる。半導体層４７の上には、ソースバスライン３
７に接続されるソース電極４４と画素電極４０に接続さ
れるドレイン電極４５とが互いに間隔をあけて設けられ
る。

【００４６】その表面を連続した波状に形成するため
に、透明電極３８やＴＦＴ素子４１を形成した後に反射
電極３９が形成される。すなわち、透明電極３８の一部
分とＴＦＴ素子４１とを覆う絶縁層上に形成される。こ
の絶縁層は、複数の凸部４９と高分子樹脂膜５０とから
成る。複数の凸部４９の高さは、互いに同じであっても
異なっていてもかまわない。このような凸部４９を覆っ
て高分子樹脂膜５０が形成されるので、該樹脂膜５０の
表面は凸部４９に応じた凹凸状となる。このような高分
子樹脂膜５０の上に反射電極３９が形成されるので、反
射電極３９の表面も凸部４９に応じた凹凸状となり、前
述したような連続的な波状となる。

【００４７】なお、反射電極３９とドレイン電極４５と
は、凸部４９と高分子樹脂膜５０とから成る絶縁層に形
成されたコンタクトホール４６を介して接続される。ま
た、透明電極３８とドレイン電極４５とは、凸部４９と
高分子樹脂膜５０とから成る絶縁層の下部に形成された
電極４８によって接続される。

【００４８】対向基板２９は、ガラス基板などの絶縁性
を有する透光性基板３２の上にカラーフィルタ３３を設
け、該カラーフィルタ３３の上に透明電極３４を設けて
構成される。カラーフィルタ３３は、たとえばＲ
（赤），Ｇ（緑）およびＢ（青）フィルタで実現され、
透明電極３４は前記透明電極３８と同様に、ＩＴＯなど
で実現される。

【００４９】このようなアクティブマトリクス基板３０
および対向基板２９の液晶層３１側の最表面には、液晶
分子を水平に配向させるための処理が施される。たとえ
ば、塗布などによって樹脂膜を形成した後、該樹脂膜表
面にラビング処理が施されて、いわゆる配向膜が形成さ
れる。なお、このような処理によって液晶分子は基板に
対してチルト角を有する。たとえば、０．１°〜７°の
チルト角を有する。

【００５０】アクティブマトリクス基板３０および対向
基板２９は、液晶層３１のための所定の間隔をあけ、か
つ該基板２９，３０間において液晶分子が所定のツイス
ト角を成すようにして、対向して配置される。基板２
９，３０の間の液晶分子は、液晶層３１に電圧を印加し
ないときには基板に対して平行に配向し、電圧を印加し
たときには基板の法線方向へ傾斜して配向する。

【００５１】液晶表示装置２１の最小の表示単位である
画素は、反射領域Ｒと透光領域Ｔとで規定される。液晶
層３１において、反射領域Ｒの厚みはｄｒであり、透光
領域Ｔの厚みはｄｔである。これらの厚みｄｒ，ｄｔ
は、表示に寄与する反射領域Ｒの反射光と透光領域Ｔの
透過光との光路長をほぼ等しくするために、ｄｔ＞ｄｒ
に、好ましくはｄｔ＝２ｄｒに設定される。厚みｄｒ，
ｄｔは、表示特性に応じて適宜設定され、少なくともｄ
ｔ＞ｄｒに設定されればよい。

【００５２】たとえば、ｄｔは約４μｍ〜６μｍの範囲
であり、ｄｒは約２μｍ〜３μｍの範囲に設定される。
このような液晶層３１の異なる厚みｄｔ，ｄｒは、アク
ティブマトリクス基板３０の表面に形成された約２μｍ
〜３μｍの段差によるものである。なお、反射電極３９
の表面が上述したように連続的な波状に形成される場
合、厚みｄｒは各地点のｄｒの平均値である。

【００５３】たとえば具体的に、透光領域Ｔの厚みｄｔ
は５．５μｍに設定され、屈折率異方性が０．０６の液
晶で液晶層３１が実現され、基板２９，３０の間で液晶
分子が平行に配向するように設計される。

【００５４】次に、このような液晶表示装置２１におい
て視角補償用の位相差板２５を単一枚用いた場合と、複
数枚（ここでは２枚）用いた場合との視角補償について
説明する。

【００５５】図７は、単一枚の視角補償用の位相差板２
５を用いた液晶表示装置２１ａを摸式的に示す断面図で
ある。図７において、対向基板２９とアクティブマトリ
クス基板３０との液晶層３１側の最表面に設けられる配
向膜５１，５２を図示した以外は図６と同様である。

【００５６】図８は、液晶表示装置２１ａにおいて、液
晶層３１の液晶分子の主屈折率ｎｏ，ｎｅと、視角補償
用の位相差板２５の主屈折率ｎａ，ｎｂ，ｎｃとの関係
を示す図である。Ｘ，ＹおよびＺ軸を有する三次元の直
交座標系を、アクティブマトリクス基板３０の表面にＸ
およびＹ軸が配置され、アクティブマトリクス基板３０
の法線方向とＺ軸とが一致するようにして設定して、ラ
ビング方向５３をＸ軸の正方向に設定すると、電圧印加
時において液晶分子はＸ軸の正方向に立ち上がって傾斜
する。したがって、液晶分子の主屈折率である常光屈折
率ｎｏと異常光屈折率ｎｅとのうちのいずれか１つの屈
折率、ここでは異常光屈折率ｎｅは、ＸＺ平面内であっ
て、ＸおよびＺ軸がともに正の領域と、ＸおよびＺ軸が
ともに負の領域とに存在する。

【００５７】このとき、位相差板２５の屈折率楕円体の
３つの主屈折率ｎａ，ｎｂ，ｎｃのうちのいずれか１つ
の主屈折率、ここでは主屈折率ｎａは、ＸＺ平面内であ
って、ＸおよびＺ軸がともに正の領域と、ＸおよびＺ軸
がともに負の領域とに存在する。すなわち、上述した液
晶分子の主屈折率ｎｅと同じ領域に存在する。したがっ
て、液晶分子の１つの主軸と位相差板２５の１つの主軸
とが同一平面内にあるので、効率的に視角を補償するこ
とができる。

【００５８】ここで、位相差板２５の複屈折量であるリ
タデーションは、次のようにして設定される。図１を参
照して、表示に影響を与えるパラメータとして、表示画
面の法線方向の複屈折量（ｎａ−ｎｂ）×ｄ、表示画面
内の複屈折量（ｎａ−ｎｃ）×ｄおよび主軸の傾斜角θ
を考え、（ｎａ−ｎｂ）×ｄを１８０ｎｍに設定し、
（ｎａ−ｎｃ）×ｄを０ｎｍに設定し、θを２６°に設
定した。このような位相差板２５を用いた液晶表示装置
と用いない液晶表示装置とにおいて、視野角を検討した
結果を表１に示す。ここで、視野角とは、表示画面の法
線方向から上下左右に視角を傾けたときに、コントラス
トが５以上である角度の範囲である。

【００５９】

【表１】

【００６０】表１から、視角補償用の位相差板２５を用
いることによって、優れた視角特性の液晶表示装置が実
現されることが判る。

【００６１】図９は、２枚の視角補償用の位相差板２５
ａ，２５ｂを用いた液晶表示装置２１ｂを摸式的に示す
断面図である。図９において、位相差板２５に代えて２
枚の位相差板２５ａ，２５ｂを挿入した以外は図７と同
様である。

【００６２】図１０は、液晶表示装置２１ｂにおいて、
液晶層３１で液晶分子の主屈折率ｎｏ，ｎｅと、視角補
償用の位相差板２５ａ，２５ｂの各主屈折率ｎａ，ｎ
ｂ，ｎｃとの関係を示す図である。Ｘ，ＹおよびＺ軸を
有する三次元の直交座標系を上述したのと同様にして設
定して、ラビング方向５３をＸ軸の正方向に設定する
と、電圧印加時において液晶分子はＸ軸の正方向に立ち
上がって傾斜する。したがって、液晶分子の主屈折率で
ある常光屈折率ｎｏと異常光屈折率ｎｅとのうちのいず
れか１つの屈折率、ここでは異常光屈折率ｎｅは、ＸＺ
平面内であって、ＸおよびＺ軸がともに正の領域と、Ｘ
およびＺ軸がともに負の領域とに存在する。

【００６３】このとき、液晶素子２４側に配置される位
相差板２５ａは、屈折率楕円体の３つの主屈折率ｎａ，
ｎｂ，ｎｃのうちのいずれか１つの主屈折率、ここでは
主屈折率ｎａのＸＹ平面への射影は、Ｘ軸に対してほぼ
４５°を成し、ＸＹ平面内であってＸ軸が正でＹ軸が負
の領域とＸ軸が負でＹ軸が正の領域とに存在する。

【００６４】また、第２偏光板２３側に配置される位相
差板２５ｂは、屈折率楕円体の３つの主屈折率ｎａ，ｎ
ｂ，ｎｃのうちのいずれか１つの主屈折率、ここでは主
屈折率ｎａのＸＹ平面への射影は、Ｘ軸に対してほぼ４
５°を成し、ＸＹ平面内であってＸおよびＹ軸がともに
正の領域とＸおよびＹ軸がともに負の領域とに存在す
る。

【００６５】すなわち、位相差板２５ａと位相差板２５
ｂとの１つの主軸のＸＹ平面への射影同士が成す角度は
ほぼ９０°となり、２枚の位相差板２５ａ，２５ｂを積
層した場合の平均的な主屈折率の主軸方向は各位相差板
２５ａ，２５ｂの主屈折率の主軸同士が成す角度の挟角
側となる。したがって、液晶分子の１つの主軸と位相差
板２５ａ，２５ｂの平均的な主屈折率の主軸とが同一平
面内にあるので、効率的に視角を補償することができ
る。

【００６６】ここで、位相差板２５ａ，２５ｂの複屈折
量であるリタデーションは、次のようにして設定され
る。前述した（ｎａ−ｎｂ）×ｄを１１０ｎｍに設定
し、（ｎａ−ｎｃ）×ｄを０ｎｍに設定し、θを２２°
に設定した。このような位相差板２５ａ，２５ｂを用い
た液晶表示装置と用いない液晶表示装置とにおいて、前
記視野角を検討した結果を表２に示す。

【００６７】

【表２】

【００６８】表２から、視角補償用の位相差板２５ａ，
２５ｂを用いることによって、優れた視角特性の液晶表
示装置が実現されることが判る。なお、位相差板２５ａ
と位相差板２５ｂとを逆に配置しても同様の効果が得ら
れる。

【００６９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、視角補償
用位相差板を第２基板と第２偏光板との間に設けたの
で、液晶分子の光軸方向に視角を傾斜した場合の液晶層
の実効的な複屈折量の減少および液晶分子の光軸方向と
は反対方向に視角を傾斜した場合の液晶層の実効的な複
屈折量の増大を補償して、広視野角な優れた表示品位を
得ることができる。この位相差板を反射モードには寄与
しない第２基板と第２偏光板との間に設けたので、反射
視角特性を高く維持したまま透過視角特性を向上するこ
とができる。また本発明によれば、特に、Ｘ，Ｙおよび
Ｚ軸を有する三次元の直交座標系を設定し、前記位相差
板の屈折率楕円体の主屈折率ｎａ，ｎｂ，ｎｃとの関係
を最適化することによって、反射視角特性を高く維持し
たまま透過視角特性を確実に向上することができる。

【００７０】また本発明によれば、位相差板を単一枚設
ける場合において、液晶分子の主屈折率の方向と位相差
板の屈折率楕円体の主屈折率の方向とを同一平面内に配
置したので、視角特性の低下を効率的に補償することが
できる。また本発明によれば、特に、液晶分子の１つの
主屈折率、たとえばｎｅの方向と、位相差板の屈折率楕
円体の１つの主屈折率、たとえばｎａの方向とを同一平
面内に配置することによって、視角特性の低下を効率的
かつ確実に補償することができる。

【００７１】また本発明によれば、位相差板を複数枚設
ける場合、各位相差板の屈折率楕円体の主屈折率の方向
が互いに直交するようにして積層して設けることによっ
て着色の発生を抑制することができる。また、液晶分子
の主屈折率の第２基板上への射影方向と、各位相差板の
屈折率楕円体の主屈折率の平均主屈折率の第２基板上へ
の射影方向とを同一平面内に配置したので、視角特性の
低下を効率的に補償することができる。また本発明によ
れば、特に、液晶分子の１つの主屈折率、たとえばｎｅ
の第２基板上への射影方向と、各位相差板の屈折率楕円
体の１つの主屈折率、たとえばｎａの平均主屈折率の第
２基板上への射影方向とを同一平面内に配置することに
よって、視角特性の低下を効率的かつ確実に補償するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態である液晶表示装置１を
摸式的に示す図であり、図１（Ａ）は液晶表示装置１の
断面図であり、図１（Ｂ）は液晶表示装置１を構成する
位相差板５の斜視図である。

【図２】液晶表示装置１の反射モードにおける視角特性
を説明するための図である。

【図３】視角補償用の位相差板５を設けなかった液晶表
示装置の透過モードにおける視角特性を説明するための
図である。

【図４】視角補償用の負の位相差板５ａを設けた液晶表
示装置１の透過モードにおける視角特性を説明するため
の図である。

【図５】視角補償用の正の位相差板５ｂを設けた液晶表
示装置１の透過モードにおける視角特性を説明するため
の図である。

【図６】本発明に基づく具体的な液晶表示装置２１の構
成を示す図であり、図６（Ａ）は液晶表示装置２１の断
面図であり、図６（Ｂ）は液晶表示装置２１を構成する
アクティブマトリクス基板３０の平面図である。

【図７】単一枚の視角補償用の位相差板２５を用いた液
晶表示装置２１ａを摸式的に示す断面図である。

【図８】液晶表示装置２１ａの液晶層３１の液晶分子の
主屈折率ｎｏ，ｎｅと視角補償用の位相差板２５の主屈
折率ｎａ，ｎｂ，ｎｃとの関係を示す図である。

【図９】２枚の視角補償用の位相差板２５ａ，２５ｂを
用いた液晶表示装置２１ｂを摸式的に示す断面図であ
る。

【図１０】液晶表示装置２１ｂの液晶層３１の液晶分子
の主屈折率ｎｏ，ｎｅと視角補償用の位相差板２５ａ，
２５ｂの主屈折率の方向ｎａ，ｎｂ，ｎｃとの関係を示
す図である。

【符号の説明】

１，２１，２１ａ，２１ｂ 液晶表示装置 ２，２２ 第１偏光板 ３，２３ 第２偏光板 ４，２４ 液晶素子 ５，５ａ，５ｂ，２５，２５ａ，２５ｂ 視角補償用の
位相差板 ６，２６ 光源 ７ 第１基板 ８ 第２基板 ９，３１ 液晶層 ２９ 対向基板 ３０ アクティブマトリクス基板 ３２，３５ 透光性基板 ３４，３８ 透明電極 ３９ 反射電極 ４０ 画素電極 ５１，５２ 配向膜 Ｒ 反射領域 Ｔ 透光領域 α 視角 θ 傾斜角

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H091 FA02Y FA08X FA08Z FA11X FA11Z FA14Y FA41Z FB08 GA02 GA03 GA07 GA13 HA07 KA01 KA02 KA05 LA19 5G435 AA00 BB12 BB15 BB16 EE25 FF03 FF05 FF08 LL07

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１および第２偏光板間に液晶素子を介
   在し、第２偏光板と液晶素子との間に位相差板を介在
   し、第２偏光板の位相差板とは反対側に光源を配置して
   構成される液晶表示装置において、 前記液晶素子は透過および反射両用型の素子であり、第
   １偏光板側に配置される透光性の第１基板と、位相差板
   側に配置される反射領域および透光領域を有する第２基
   板と、第１および第２基板間に介在される水平配向され
   た正の誘電率異方性を有する液晶層とを含んで構成さ
   れ、 前記位相差板は視角補償用の位相差板であり、屈折率楕
   円体の１つの主屈折率の方向が第２基板の法線方向に対
   して傾斜していることを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 Ｘ，ＹおよびＺ軸を有する三次元の直交
   座標系を、前記第２基板の表面にＸおよびＹ軸が配置さ
   れ、前記第２基板の法線方向とＺ軸とが一致するように
   して設定したとき、前記位相差板は、屈折率楕円体の３
   つの主屈折率ｎａ，ｎｂ，ｎｃのうちのいずれか１つの
   主屈折率の方向がＹ軸と平行となり、他の２つの主屈折
   率の方向がＺおよびＸ軸に対してそれぞれ傾斜している
   ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記位相差板は単一枚設けられ、 液晶分子の１つの主屈折率の方向と位相差板の屈折率楕
   円体の１つの主屈折率の方向とが同一平面内に配置され
   ていることを特徴とする請求項１または２記載の液晶表
   示装置。
4. 【請求項４】 液晶分子の主屈折率である常光屈折率ｎ
   ｏと異常光屈折率ｎｅとのうちのいずれか１つの主屈折
   率の方向と、位相差板の屈折率楕円体の３つの主屈折率
   ｎａ，ｎｂ，ｎｃのうちのいずれか１つの主屈折率の方
   向とが、同一平面内に配置されていることを特徴とする
   請求項３記載の液晶表示装置。
5. 【請求項５】 前記位相差板は複数枚設けられ、各位相
   差板の屈折率楕円体の主屈折率の方向が互いに直交する
   ようにして積層して設けられ、 液晶分子の１つの主屈折率の第２基板上への射影方向
   と、各位相差板の屈折率楕円体の１つの主屈折率の平均
   主屈折率の第２基板上への射影方向とが、同一平面内に
   配置されていることを特徴とする請求項１または２記載
   の液晶表示装置。
6. 【請求項６】 液晶分子の主屈折率である常光屈折率ｎ
   ｏと異常光屈折率ｎｅとのうちのいずれか１つの主屈折
   率の第２基板上への射影方向と、各位相差板の屈折率楕
   円体の３つの主屈折率ｎａ，ｎｂ，ｎｃのうちのいずれ
   か１つの主屈折率の平均主屈折率の第２基板上への射影
   方向とが、同一平面内に配置されていることを特徴とす
   る請求項５記載の液晶表示装置。