JP2001343645A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 両用型の液晶表示装置の透過型表示の明るさ
を向上させる。 【解決手段】 透過型表示と反射型表示との両方が可能
な液晶表示装置２０において、ＳＴＮ型の液晶層２２と
各偏光層２３，２４との間に光学補償用の位相差層２
５，２６が介在されており、液晶層２２と後方位相差層
２６との間に半透過反射層２７が介在されている。液晶
層２２のリタデーション値ＲｅＬが、背面３２からの入
射光の波長λrearの略〔１／２＋Ｌ／２〕倍の値（Ｌは
０以上の整数）に選ばれ、後方位相差層２６のレタデー
ション値ＲｅＦrearが、該波長λrearの略〔１／４＋Ｋ
／２〕倍の値（Ｋは０以上の整数）に選ばれ、後方偏光
層吸収軸ＡＰrearと後方位相差層遅相軸ＡＦrearとの交
差角Δφrearが、０度より大きく９０度未満でありかつ
４５度を除く範囲内の値に選ばれている。これによっ
て、液晶表示装置２０の透過型表示の明るさが向上す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、後方面から液晶層
に入射する光を用いて表示を行う液晶表示装置に関し、
好ましくは透過型表示と反射型表示とが可能な液晶表示
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、薄くて軽いので、携帯
型情報端末のディスプレイを始めとして、様々な用途に
広く用いられている。液晶表示装置は、液晶層を内蔵す
る液晶セルを最低限含んでおり、表示に利用する光に応
じて透過型と反射型とに分けられる。液晶セルは、液晶
層への入射光の透過強度を画素単位で制御している平板
型の表示素子である。液晶表示装置が透過型であれば、
液晶セルの背面に背面光源が備えられ、該背面光源が発
する光が表示に用いられる。液晶表示装置が反射型であ
れば、液晶セルの背面に反射板が備えられ、反射板で反
射された外部光が表示に用いられる。反射型の液晶表示
装置は、光源を持たないので、消費電力が極めて低い。
しかしながら、反射型液晶表示装置は、室内等、外部光
の光量が小さい場所では、表示の際の画素の明度が低く
成易いため、表示全体を明るくすることが難しい。

【０００３】このために、背面光源からの光を利用する
透過型表示と反射板による反射光を利用する反射型表示
との両方が可能な構成である両用型の液晶表示装置１が
提案されている。図６に示すように、両用型の液晶表示
装置１は、液晶セル３の他に、前方偏光層５と後方偏光
層６と半透過反射層７と背面光源８とを含む。前方偏光
層５と後方偏光層６との間に液晶セル３が配置されてお
り、かつ液晶セル３と後方偏光層６との間に半透過反射
層７が配置されており、後方偏光層６よりも液晶表示装
置１の背面側に背面光源８が配置されている。半透過反
射層７は、自己への入射光の一部の成分を反射させて残
余の成分を透過させる。液晶セル３は、２つの透明な基
板部１１，１２で液晶層１３を挟んだ構成になってい
る。各基板部１１，１２は、透明な基板の上に透明な電
極と透明な配向膜とを積層した構成になっている。背面
光源８は、光源ランプ１５と導光板１６とを含んでい
る。光源ランプ１５から発せられる光は、導光板１６の
端面から導光板１６の内部に入射されて導かれ、導光板
１６の前方面から液晶セル３に向かって出射する。透過
型表示の際には、背面光源８が発する光が表示に利用さ
れる。反射型表示の際には、前方偏光層５側から液晶セ
ル３に入射す得が外部光が表示に利用される。このよう
に両用型の液晶表示装置１は、透過型表示と反射型表示
との両方が可能であり、明るい場所では、消費電力の抑
制のために反射型表示を行い、かつ室内など外部光の光
量が少ない場所では、明るい表示を実現するために背面
光源８を用いて透過型表示を行う。

【０００４】液晶表示装置には、液晶層の構成に応じ
て、液晶層の光の旋光性を利用するＴＮ（Twisted Nema
tic）型液晶表示装置と、液晶層の光の複屈折性を利用
するＳＴＮ（Super Twisted Nematic）型液晶表示装置
との２種類がある。ＳＴＮ型液晶表示装置では、画素の
表示状態の制御の際に、印加電圧を用いて液晶層１３の
複屈折量を制御することによって液晶層１３透過後の光
の偏光状態を変化させており、偏光状態に応じて液晶層
１３透過後の光が前方偏光層５を選択的に透過する。こ
のようにＳＴＮ型液晶表示装置では、光の複屈折性を利
用しており、液晶層の複屈折量に依存して液晶層からの
出射光の偏光状態を変化させているので、光学補償が難
しい。特に液晶層の複屈折量は、液晶層への印加電圧の
変化だけでなく液晶層への入射光の波長ににも依存して
変化するため、光学補償が難しい。

【０００５】特開平８−２９２４１３公報は、透過型表
示の機能と反射型表示の機能とを有する両用型のＳＴＮ
型液晶表示装置において、液晶層１３の複屈折量の波長
依存性に起因する画素の色付きを防止する技術を開示し
ている。特開平８−２９２４１３公報の液晶表示装置
は、図６にさらに示すように、液晶セル３と２枚の偏光
層５，６と半透過反射層７と背面光源８とに加えて、液
晶層１３の光学補償のための補償板である２枚の位相差
層１７，１８を含む。各位相差層１７，１８は、液晶セ
ル３と各偏光層５，６との間にそれぞれ配置されてい
る。前後の位相差層１７，１８の複屈折量の波長依存性
が液晶層１３の複屈折量の波長依存性を反映したものと
なるように各位相差層１７，１８が構成されているた
め、液晶層１３の複屈折量の波長依存性は２枚の位相差
層１７，１８によって打消される。

【０００６】図７は、図６の構成の液晶表示装置１がＳ
ＴＮ型である状況下での透過型表示の際の単一画素の表
示原理を説明するための図である。背面光源８が発する
光の全成分のうち、振動方向が後方偏光層６の吸収軸に
直交する直線偏光の成分だけが、後方偏光層６を透過す
る。後方偏光層６透過後の直線偏光は、後方位相差層１
８を透過することによって円偏光になり、円偏光のまま
半透過反射層７を通過して液晶層１３に後方面から入射
する。白表示状態に応じた電圧が液晶層１３に印加され
ている場合、後方面から液晶層１３に入射した円偏光
は、液晶層１３と前方位相差層１７とを通過することに
よって、前方偏光層５の吸収軸と短軸が略平行な楕円偏
光になる。これによって、前方位相差層１７透過後の楕
円偏光の全成分のうち、前方偏光層５の吸収軸と直交す
る直線偏光成分だけが、前方偏光層５を透過して液晶表
示装置１の外に射出する。黒表示状態に応じた電圧が液
晶層１３に印加されている場合、後方面から液晶層１３
に入射した円偏光は、液晶層１３と前方位相差層１７と
を通過することによって前方偏光層５の吸収軸と振動方
向が平行な直線偏光になるので、前方偏光層５に吸収ま
たは分散される。

【０００７】特開平８−２９２４１３公報の液晶表示装
置では、表示のコントラストが最高になるように、各位
相差層１７，１８のレタデーション値が４５０ｎｍに設
定され、液晶層１３のレタデーション値が８５０ｎｍに
設定され、後方偏光層６の遅相軸と後方の位相差層１８
の吸収軸との交差角は９０度±５度または９０度±１５
度に設定されている。表示のコントラストが最高になる
ように液晶表示装置のパラメータが設定されている場
合、白表示状態における画素の光透過率が比較的低くな
っているため、透過型表示の際に充分な表示明度が得ら
れない。

【０００８】また周知の事実として、透過型表示の機能
と反射型表示の機能とを有する両用型の液晶表示装置１
の反射型表示に関して、以下の最適化理論が一般的に知
られている。可視光の波長領域内の全波長について波長
毎に、液晶層１３のレタデーション値と前方位相差層１
７のレタデーション値との差が該波長の略４分の１の整
数倍になっている場合、可視光が前方偏光層５と半透過
反射層７との間を往復する際の光路差が半波長の略整数
倍となる。この場合、前方偏光層５の吸収軸と前方位相
差層１７の遅相軸との交差角が４５度または１３５度に
設定されていれば、半透過反射層７による反射直後の可
視光の偏光状態は円偏光状態になっている。これらによ
って、半透過反射層７で反射された可視光は、液晶層１
３通過後の偏光状態に応じて、前方偏光層５によって理
想的に遮光または透過される。

【０００９】また両用型の液晶表示装置１の透過型表示
の関して、以下の最適化理論がさらに知られている。上
記のように半透過反射層７による反射直後の可視光の偏
光状態が円偏光になっていることを理想として前方偏光
層５と前方位相差層１７とが構成されているため、半透
過反射層７通過直後の光の偏光状態も円偏光になるよう
に定められている。このために、可視光の波長領域内の
全波長について波長毎に、液晶層１３のレタデーション
値と後方位相差層１８のレタデーション値との差が該波
長の略４分の１の整数倍に設定されており、かつ後方偏
光層６の吸収軸と後方位相差層１８の遅相軸との交差角
が１３５度または４５度に設定されていれば、後方偏光
層６と後方位相差層１８とを透過した可視光の偏光状態
が円偏光状態になる。これによって半透過反射層７透過
直後の可視光の偏光状態が円偏光になるので、半透過反
射層７を透過した可視光は、液晶層１３透過後の偏光状
態に応じて、前方偏光層５で理想的に遮光または透過さ
れる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
透過型表示と反射型表示とが可能な構成の両用型液晶表
示装置１は、使用場所の外部光の光量に応じて透過型表
示と反射型表示とを使分けるので、暗い場所でも明るい
表示が可能である。しかしながら、従来技術の両用型液
晶表示装置１は、現状では、透過型表示の際の表示明度
が充分に得られていない。特開平８−２９２４１３公報
の液晶表示装置においても、透過型表示の際の表示明度
が充分に得られていない。これらは、両用型の液晶表示
装置内の偏光層５，６および位相差層１７，１８の設計
時に参照される上記の理想の最適化理論が表示明度より
もコントラストを重視していてコントラストを最良にす
るように構成されているので、コントラスト向上に伴う
表示明度の低下を考慮していないためである。しかしな
がら、現状の両用型の液晶表示装置１では、透過型表示
に関して、コントラストよりも表示明度の向上が求めら
れている。

【００１１】本発明の目的は、より明るい透過型表示が
可能な液晶表示装置を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、液晶材料から
形成されている液晶層と、液晶層を挟んで対向配置され
ており、かつ入射光内の予め定める方向に偏光している
偏光成分だけをそれぞれ透過させる前方偏光層および後
方偏光層と、液晶層と前方偏光層および後方偏光層との
間にそれぞれ配置されている前方位相差層および後方位
相差層とを含み、後方偏光層を選択的に透過した偏光成
分が、後方位相差層と液晶層と前方位相差層とを順に透
過し、前方位相差層透過後の偏光状態に応じて前方偏光
層を選択的に透過しており、液晶層の厚みｄ１と該液晶
層の光学異方性Δｎ１との積ｄ１×Δｎ１が、後方偏光
層への入射光の波長λrearの略〔１／２＋Ｌ／２〕倍の
値（Ｌは０以上の整数）に選ばれ、後方位相差層のレタ
デーションＲｅＦrear値が、後方偏光層への入射光の波
長λrearの略〔１／４＋Ｋ／２〕倍の値（Ｋは０以上の
整数）に選ばれ、後方偏光層の吸収軸と後方位相差層の
遅相軸との交差角Δφrearが、０度より大きく４５度未
満の範囲および４５度より大きく９０度未満の範囲のう
ちのいずれかの範囲内の値に選ばれていることを特徴と
する液晶表示装置である。

【００１３】本発明に従えば、１層の偏光層と１層の位
相差層とを液晶層の前方に備える構成の液晶表示装置に
おいて、装置背面から装置内部に入射する光を利用する
透過型表示の光学補償のために、１層の偏光層と１層の
位相差層とが液晶層の後方にさらに備えられている。さ
らに、液晶層の厚みｄ１と該液晶層の光学異方性Δｎ１
との積ｄ１×Δｎ１が後方偏光層の入射光の波長λrear
の略〔１／２＋Ｌ／２〕倍の値（Ｌは０以上の整数）に
選ばれており、後方位相差層のレタデーション値が該入
射光の波長λrearの略〔１／４＋Ｋ／２〕倍の値（Ｋは
０以上の整数）に選ばれており、かつ後方偏光層の吸収
軸と後方位相差層の遅相軸との交差角Δφrearが０度よ
り大きく９０度未満であってかつ４５度を除く範囲内の
値に選ばれている。この結果、本発明の液晶表示装置に
おいて、背面から液晶表示装置に入射する光の液晶層入
射直前の偏光状態が円偏光から崩れた楕円偏光状態にな
る。これによって、コントラスト重視に設計されている
従来技術の液晶表示装置よりも本発明の液晶表示装置の
ほうが、後方偏光層から後方位相差層と液晶層と前方位
相差層とを経て前方偏光層へ抜け得る透過光の光量が増
大するので、透過型表示が明るくなる。

【００１４】本発明の液晶表示装置は、前記液晶層と前
記後方位相差層との間に配置されていて、該液晶層側の
面からの入射光内の少なくとも一部の成分を反射させ、
かつ前記後方位相差層側の面からの入射光内の少なくと
も一部の成分を透過させる半透過反射層をさらに含むこ
とを特徴とする。

【００１５】本発明に従えば、液晶表示装置において、
液晶層と後方位相差層との間に半透過反射層がさらに配
置されている。半透過反射層は、液晶層側の面からの入
射光内の少なくとも一部の成分を反射させ、かつ後方位
相差側の面からの入射光内の少なくとも一部の成分を透
過させる。この結果本発明の液晶表示装置は、透過型液
晶表示装置と反射型液晶表示装置とを兼ねた両用型の構
成であって、かつ透過型表示の際の画素の明るさが向上
されている。これによって液晶表示装置が使いやすくな
る。

【００１６】本発明の液晶表示装置は、前記後方偏光層
の吸収軸と前記後方位相差層の遅相軸との交差角Δφre
arが、３５度を含む予め定める範囲内の値に選ばれてい
ることを特徴とする。

【００１７】本発明に従えば、液晶表示装置において、
後方偏光層吸収軸と後方位相差層遅相軸との交差角Δφ
rearが、概ね３５度に設定されている。これによって液
晶表示装置は、透過型表示の際に、背面からの入射光の
液晶層後方面の直前における偏光状態をより適切な偏光
状態にすることが可能になるので、より明るい表示が可
能になる。

【００１８】本発明の液晶表示装置は、前記後方偏光層
の吸収軸と前記後方位相差層の遅相軸との交差角Δφre
arが、５５度を含む予め定める範囲内の値に選ばれてい
ることを特徴とする。

【００１９】本発明に従えば、液晶表示装置において、
後方偏光層吸収軸と後方位相差層遅相軸との交差角Δφ
rearが、概ね５５度に設定されている。これによって液
晶表示装置は、透過型表示の際に、背面からの入射光の
液晶層後方面の直前における偏光状態をより適切な偏光
状態にすることが可能になるので、より明るい表示が可
能になる。

【００２０】本発明の液晶表示装置は、前記液晶層がス
ーパツイステッドネマティック型に構成され、前記液晶
層内の液晶分子のツイスト角が１８０度以上に選ばれて
いることを特徴とする。

【００２１】本発明に従えば、液晶表示装置において、
液晶層がＳＴＮ型に構成されている。これによって液晶
表示装置の構造の簡略化が可能になるので、液晶表示装
置の製造コストを低減させることができる。

【００２２】

【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２０の概略的な構成を示す断面図であ
る。図１の液晶表示装置２０は、透過型表示と反射型表
示との両方が可能な両用型の構成になっている。なお明
細書では、液晶表示装置２０内の構成部品の配置に関
し、液晶層よりも使用者に近い位置を「前方」と記し、
液晶層よりも使用者から遠ざかる位置を「後方」と記し
ている。また液晶表示装置２０内の各構成部品に関し、
構成部品の中心よりも使用者に近い面を「前方面」と記
し、構成部品の中心よりも使用者から遠い面を「後方
面」と記している。

【００２３】図１の液晶表示装置２０は、液晶層２２
と、２層の偏光層２３，２４と、２層の位相差層２５，
２６とを最低限含む。図１の液晶表示装置２０は両用型
であるので、液晶表示装置２０が半透過反射層２７をさ
らに含み、かつ該液晶表示装置２０は背面光源２８と共
に用いられる。２層の偏光層２３，２４は、液晶層２２
を挟んで相互に対向配置されている。各位相差層２５，
２６は、各偏光層２３，２４と液晶層２２との間にそれ
ぞれ配置されている。半透過反射層２７は、液晶層２２
と２層の位相差層２５，２６のうちの後方位相差層２６
との間に配置されている。液晶表示装置２０内におい
て、２層の偏光層２３，２４のうちの前方偏光層２３が
配置されている側の最外面が、該液晶表示装置２０の表
示面３１として、使用者に最近接する。液晶表示装置２
０内において、２層の偏光層２３，２４のうちの後方偏
光層２４が配置されている側の最外面が、該液晶表示装
置２０の背面３２になる。背面光源２８は、後方偏光層
２４の後方であって、液晶表示装置２０の背面３２の外
側に配置されている。

【００２４】液晶層２２は、液晶材料から形成されてお
り、好ましくは、複屈折効果がある液晶材料から形成さ
れている。各偏光層２３，２４は、該偏光層２３，２４
への入射光の全成分内の予め定める方向に偏光している
偏光成分だけを、それぞれ透過させる。２層の位相差層
２５，２６のうちの前方位相差層２５は、透過型表示お
よび反射型表示の際の光学補償のために備えられてい
る。後方位相差層２６は、透過型表示の際の光学補償の
ために備えられている。半透過反射層２７は、液晶層２
２側の前方面から該半透過反射層２７内部へ入射する光
の少なくとも一部の成分を反射させ、かつ後方偏光層２
４側の後方面から該半透過反射層２７内部へ入射する光
の少なくとも一部の成分を透過させる。

【００２５】以上説明したように、１層の偏光層２３と
１層の位相差層２５とを液晶層２２の前方に備える構成
の液晶表示装置２０において、背面３２から入射光を利
用する透過型表示の際の光学補償のために、１層の偏光
層２４と１層の位相差層２６とが液晶層２２の後方にさ
らに備えられている。図１の液晶表示装置２０内部の後
方位相差層２６から液晶層２２を経て前方位相差層２５
に至る部分の光学的特性は、透過型表示の際の光学補償
のために、画素の白表示状態に応じた電圧が液晶層２２
に印加されている状況下で、後方位相差層２６の後方面
から該部分内に入射した直線偏光が、後方位相差層２６
と液晶層２２と前方位相差層２５とを通過する間に円偏
光を崩した楕円偏光に変換されて、前方位相差層２５の
前方面から該部分外に射出する特性に設定されている。

【００２６】図１の液晶表示装置２０では、透過型表示
の光学補償のために、具体的には、液晶層２２のレタデ
ーション値ＲｅＬ、後方位相差層２６のレタデーション
値ＲｅＦrear、および後方偏光層２４の吸収軸ＡＰrear
と後方位相差層２６の遅相軸ＡＦrearとの交差軸Δφre
arのうちの少なくとも１つが調整されている。以後「後
方偏光層２４の吸収軸ＡＰrearと後方位相差層２６の遅
相軸ＡＦrearとの交差角Δφrear」を「後方遅相−後方
吸収交差角Δφrear」と略記する。本明細書では、液晶
表示装置２０において、液晶層２２内部で後方面３４か
ら前方面３３に向かう方向に並んでいる液晶分子のツイ
スト方向を正方向として、２本の軸の成す角度を表して
いる。かつ単一の軸の角度は、該単一軸と液晶表示装置
２０に予め定義されている測角の基準軸ＡＣとの成す角
度で表している。

【００２７】液晶層２２のレタデーション値ＲｅＬは、
式１に示すように、液晶層２２の厚みｄ１と該液晶層２
２の光学異方性Δｎ１との積ｄ１×Δｎ１と等しい。液
晶層２２のレタデーション値ＲｅＬは、背面３２から液
晶表示装置２０に入射する光の波長λrearの略〔１／２
＋Ｌ／２〕倍の値に選ばれている。「Ｌ」は、０以上の
整数である。式２は、液晶層２２のレタデーション値Ｒ
ｅＬの基準値ＣＲｅＦrearを示している。液晶層２２の
レタデーション値ＲｅＬの最適値は、式２の基準値ＣＲ
ｅＬと等しいかまたは該基準値ＣＲｅＬに近い値であ
る。

【００２８】

【数１】

【００２９】後方位相差層２６のレタデーション値Ｒｅ
Ｆrearは、式３に示すように、後方位相差層２６の厚み
ｄ２rearと該後方位相差層２６の光学異方性Δｎ２rear
との積と等しい。後方位相差層２６のレタデーション値
ＲｅＦrearは、背面３２から液晶表示装置２０に入射す
る光の波長λrearの略〔１／４＋Ｋ／２〕倍の値に選ば
れている。「Ｋ」は０以上の整数である。式４は、後方
位相差層２６のレタデーション値ＲｅＦrearの基準値Ｃ
ＲｅＦrearを示す。後方位相差層２６のレタデーション
値ＲｅＦrearの最適値は、式４の基準値ＣＲｅＦrear等
しいかまたは該基準値ＣＲｅＦrearに近い値である。式
２の整数Ｌと式４の整数Ｋとは、一致していてもよく異
なっていてもよい。

【００３０】

【数２】

【００３１】後方遅相−後方吸収交差角Δφrearは、式
５に示すように、基準軸ＡＣに対する後方偏光層２４の
吸収軸ＡＰrearの角度φＰrearと基準軸ＡＣに対する後
方位相差層２６の遅相軸ＡＦrearの角度φＦrearとの差
の絶対値で定義される。後方遅相−後方吸収交差角Δφ
rearは、式６で示す角度範囲内の値、すなわち０度より
大きく４５度未満の範囲および４５度より大きく９０度
未満の範囲のうちのいずれかの範囲内の値に選ばれてい
る。 後方遅相−後方吸収交差角：Δφrear ＝｜φＰrear−φＦrear｜ …（５） ０°＜Δφrear＜４５°または ４５°＜Δφrear＜９０° …（６）

【００３２】このように、液晶層２２のリタデーション
値ＲｅＬと後方位相差層２６のレタデーション値ＲｅＦ
rearと後方遅相−後方吸収交差角Δφrearとが式１〜式
６で説明している設定条件を満たすように設計されてい
る場合、背面３２からの入射光の液晶層２２の後方面３
４への入射直前の偏光状態が、円偏光から崩れた楕円偏
光状態になる。この結果、後方偏光層２４から後方位相
差層２６と液晶層２２と前方位相差層２５とを経て前方
偏光層２３へ抜ける透過光の光量が増大する。これによ
って、図１の液晶表示装置２０では、透過型表示の明る
さの向上が図られている。また図１の液晶表示装置２０
は液晶層２２と後方位相差層２６との間に半透過反射層
２７をさらに備えているので、透過型液晶表示装置と反
射型液晶表示装置とを兼ねた両用型の構成を取りつつ、
透過型表示の際の画素の明るさが向上されている。これ
によって両用型の液晶表示装置２０が使いやすくなる。

【００３３】図１の液晶表示装置２０は半透過反射層２
７を備えているので、背面３２からの入射光を用いる透
過型表示だけでなく、表示面３１からの入射光を用いる
反射型表示が可能である。半透過反射層２７が後方偏光
層２４および後方位相差層２６よりも前方に設けられて
いるため、反射型表示の明るさと反射型表示のコントラ
ストと反射型表示の際の画素の色付き防止とを実用上充
分なレベルまで向上させるための反射型表示の際の光学
補償は、液晶層と前方偏光層２３と前方位相差層２５と
だけで行われる。このために、図１の液晶表示装置２０
内部の前方位相差層２５から液晶層２２を経て半透過反
射層２７に至る部分の光学的特性は、反射型表示の際の
光学補償のために、画素の白表示状態に応じた電圧が液
晶層２２に印加されている状況下で、前方位相差層２５
の前方面から該部分内に入射した直線偏光が、前方位相
差層２５および液晶層２２を往復して透過する間に円偏
光を崩した楕円偏光に変換されて、前方位相差層２５の
前方面から該部分外に射出する特性に設定されている。

【００３４】図１の液晶表示装置２０は、反射型表示の
際の光学補償のために、具体的には、液晶層２２のレタ
デーション値ＲｅＬ、前方位相差層２５のレタデーショ
ン値ＲｅＦfront、および前方偏光層２３の吸収軸ＡＰf
rontと前方位相差層２５の遅相軸ＡＦfrontとの交差軸
Δφfrontのうちの少なくとも１つが調整されている。
以後「前方偏光層２３の吸収軸ＡＰfrontと前方位相差
層２５の遅相軸ＡＦfrontとの交差角Δφfront」を「前
方遅相−前方吸収交差角Δφfront」と略記する。反射
型表示の際の光学補償に係る液晶層２２のレタデーショ
ン値ＲｅＬの設定条件は、式１および式２で説明してい
る透過型表示の際の設定条件と等しい。

【００３５】前方位相差層２５のレタデーション値Ｒｅ
Ｆfrontは、式７に示すように、前方位相差層２５の厚
みｄ２frontと該前方位相差層２５の光学異方性Δｎ２f
rontとの積と等しい。前方位相差層２５のレタデーショ
ン値ＲｅＦfrontは、表示面３１から液晶表示装置２０
に入射する光の波長λfrontの略〔１／４＋Ｊ／２〕倍
の値に選ばれている。「Ｊ」は０以上の整数である。式
８は、前方位相差層２５のレタデーション値ＲｅＦfron
tの基準値ＣＲｅＦfrontを示す。前方位相差層２５のレ
タデーション値ＲｅＦfrontの最適値は、式８の基準値
ＣＲｅＦfrontと等しいかまたは該基準値ＣＲｅＦfront
に近い値である。式８の整数Ｊと式２の整数Ｌと式４の
整数Ｋとは、一致していてもよく異なっていてもよい。

【００３６】

【数３】

【００３７】前方遅相−前方吸収交差角Δφfrontは、
式９に示すように、基準軸ＡＣに対する前方偏光層２３
の吸収軸ＡＰfrontの角度φＰfrontと基準軸ＡＣに対す
る前方位相差層２５の遅相軸ＡＦfrontの角度φＦfront
との差の絶対値で定義される。好ましくは、前方遅相−
前方吸収交差角Δφfrontが、式１０で示す角度範囲内
の値、すなわち０度より大きく４５度未満の範囲および
４５度より大きく９０度未満の範囲のうちのいずれかの
範囲内の値に選ばれている。 前方遅相−前方吸収交差角：Δφfront＝ ｜φＰfront−φＦfront｜ …（９） ０°＜Δφfront＜４５°または ４５°＜Δφfront＜９０° …（10）

【００３８】コントラスト重視の理想論に基づき設計さ
れている従来技術の両用型液晶表示装置１と図１の両用
型の液晶表示装置２０とを比較すると、従来技術の液晶
表示装置１よりも図１の液晶表示装置２０のほうが前後
の位相差層２５，２６による光学補償効果は小さくなる
ので、従来技術の液晶表示装置１よりも図１の液晶表示
装置２０のほうが透過型表示の際のコントラストが低下
する。しかしながら、従来技術の液晶表示装置１よりも
図１の液晶表示装置２０のほうが、白表示状態において
背面３２からの入射光内の前方偏光層２３を透過し得る
成分の光量は大きくなっている。この結果、従来技術の
液晶表示装置１よりも図１の液晶表示装置２０のほう
が、透過型表示の際の白表示状態の画素の明度が向上し
ているため、表示全体の明るさが向上している。これに
よって、従来技術の液晶表示装置１よりも図１の液晶表
示装置２０のほうが、透過型表示が見やすくなってい
る。

【００３９】再び図１を参照する。図１の液晶表示装置
２０は、具体的には、液晶層２２を内蔵する液晶セル４
０を含む。液晶セル４０は、液晶層２２の他に、透明な
２枚の基板４１，４２、透明な２枚の配向膜４３，４
４、透明な前方電極４５、および透明な後方電極４６を
さらに含む。２枚の基板４１，４２は液晶層２２を挟ん
で相互に対向配置されている。２枚の各配向膜４３，４
４は、液晶セル４０内において、液晶層２２の前後の各
面４７，４８にそれぞれ最近接する位置に配置される。
前方電極４５は、２枚の基板４１，４２のうちの前方基
板４１と２枚の配向膜４５，４６のうちの前方配向膜４
３との間に配置される。後方電極４６は、２枚の基板４
１，４２のうちの後方基板４２と２枚の配向膜４３，４
４のうちの後方配向膜４６との間に配置される。液晶層
２２の前後の各面４７，４８に最近接する液晶分子の長
軸方向ＡＬＨ，ＡＬＬは、液晶層２２の前後の各面４
７，４８に最近接している配向膜４３，４４によって、
それぞれ規制されている。表示面３１側から見て、液晶
セル４０の中の前方電極４５および後方電極４６が配向
膜４３，４４を介して液晶層２２を挟んでいる部分が、
画素として機能する。

【００４０】各偏光層２３，２４と各位相差層２５，２
６と半透過反射層２７とは、液晶層２２に対する位置が
上記の基本の位置を保つならば、液晶セル４０の他の構
成部品との位置関係がどのようになっていてもよい。半
透過反射層２７、後方偏光層２４および後方位相差層２
６のうちの少なくとも１層が液晶セル４０の中の後方基
板４２と後方配向膜４６との間の位置に配置されてもよ
く、３層２７，２４，２６全てが液晶セル４０外部に配
置されもよい。前方偏光層２３および前方位相差層２５
のうちの少なくとも１層が液晶セル４０の中の前方基板
４１と前方配向膜４３との間の位置に配置されてもよ
く、２層２３，２５全てが液晶セル４０外部に配置され
もよい。

【００４１】２層の偏光層２３，２４と２層の位相差層
２５，２６と半透過反射層２７とが液晶セル４０の外に
配置されているならば、液晶セル４０の構造が一般的な
透過型の液晶セル４０と等しくなるので、本実施の形態
の液晶表示装置２０の実現が容易になる。後方基板４２
と後方配向膜４６との間に半透過反射層２７が配置され
ているならば、反射型表示の際の後方基板４２に起因す
る光の減衰が無くなるので、より明るい表示が可能にな
る。さらに好ましくは、後方基板４２および後方電極４
６のうちの少なくとも一方が半透過反射層２７を兼ねる
構成になっていてもよい。さらにまた、後方基板４２が
後方位相差層２６または後方偏光層２４を兼ねていても
よく、前方基板４１が前方位相差層２５または前方偏光
層２３を兼ねていてもよい。これらの場合、液晶表示装
置２０全体の部品点数が減少するので、液晶表示装置２
０の製造コストがさらに削減される。

【００４２】液晶層２２の各画素内の部分には、各画素
内にある前方電極４５および後方電極４６によって、各
画素の表示状態に応じた予め定める大きさの電圧が印加
される。画素毎に、液晶層２２のリタデーション値Ｒｅ
Ｌと画素内の液晶層２２への電圧の印加状態とに応じ
て、表示に用いられる光が液晶層２２を後方面３４から
前方面３３へ透過した後の偏光状態が定まる。光の液晶
層２２透過後の偏光状態の変化に伴って、液晶層２２透
過後の光が前方位相差層２５を後方面から前方面へ透過
した後の偏光状態が変化しており、前方位相差層２５透
過後の偏光状態に応じて前方偏光層２３が該光を選択的
に透過させる。これによって、画素毎に、液晶層２２へ
の電圧の印加状態に応じて、白表示状態と黒表示状態と
が切換えられる。白表示状態とは、前方位相差層２５透
過後の光が前方偏光層２３を透過して装置外部に射出さ
れる状態である。黒表示状態とは、前方位相差層２５透
過後の光が前方偏光層２３に遮断吸収される状態であ
る。

【００４３】図２は、表示明度を重視して設計されてい
る本実施の形態の液晶表示装置２０の透過型表示の際の
単一画素の表示原理を説明するための図である。図１の
液晶表示装置２０において、背面光源２８が発する光の
全成分のうち、振動方向が後方偏光層２４の吸収軸ＡＰ
rearに直交する直線偏光５２の成分だけが、後方偏光層
２４を透過する。図１の液晶表示装置２０においては、
後方位相差層２６のリタデーション値ＲｅＦrearが式３
および式４の設定条件を満たしかつ後方遅相−後方吸収
交差角Δφrearが式５および式６の設定条件を満たすよ
うに、後方位相差層２６および後方偏光層２４が設計さ
れている。この結果、後方偏光層２４透過後の直線偏光
５２は、後方位相差層２６を透過することによって円偏
光が崩れた楕円偏光５３になり、楕円偏光５３のまま半
透過反射層２７を通過して、液晶層２２に後方面３４か
ら入射する。

【００４４】図１の液晶表示装置２０において、液晶層
２２のリタデーション値ＲｅＬが式１および式２の設定
条件を満たすように、液晶層２２が設計されている。こ
の結果、白表示状態に応じた電圧が液晶層２２に印加さ
れている場合、後方面３４から液晶層２２に入射した楕
円偏光５３は、液晶層２２と前方位相差層２５とを透過
することによって、前方偏光層２３の吸収軸ＡＰfront
と短軸が略平行な楕円偏光５４になる。またこの結果、
黒表示状態に応じた電圧が液晶層２２に印加されている
場合、後方面３４から液晶層２２に入射した楕円偏光５
３は、液晶層２２と前方位相差層２５とを通過すること
によって、前方偏光層２３の吸収軸ＡＰfrontと長軸が
略平行な楕円偏光５５になる。これによって、白表示状
態および黒表示状態のどちらであっても、前方位相差層
２５透過後の楕円偏光５４，５５の全成分のうち、前方
偏光層２３の吸収軸ＡＰfrontと直交する直線偏光成分
５６，５７だけが、前方偏光層２３を透過して液晶表示
装置２０の外に射出され、残余の成分は前方偏光層２３
に吸収または分散される。

【００４５】黒表示状態における前方位相差層２５透過
後の楕円偏光５５よりも、白表示状態における前方位相
差層２５透過後の楕円偏光５４のほうが、長軸が長い。
かつ、黒表示状態における前記楕円偏光５５では長軸が
前方偏光層２３の吸収軸ＡＰfrontと略平行になってい
るが、白表示状態における前記楕円偏光５４は短軸が前
方偏光層２３の吸収軸ＡＰfrontと略平行になってい
る。これによって、黒表示状態よりも白表示状態のほう
が、前方偏光層２３を透過する光の光量は充分に多い。
これによって図１の液晶表示装置２０は、画素の白表示
および黒表示の両方が可能になっている。

【００４６】図２で説明されている本実施の形態の液晶
表示装置２０の透過型表示の表示原理と、図７で説明さ
れている従来技術の液晶表示装置１の透過型表示の表示
原理との違いは、下記の通りである。背面３２からの入
射光の後方位相差層透過後の偏光状態は、図７では円偏
光になっているのに対し、図２では円偏光から崩れた状
態になっている。このために、従来技術の液晶表示装置
１および本実施の形態の液晶表示装置２０のどちらでも
では、背面３２からの入射光の白表示状態での前方位相
差層透過後の偏光状態は前方偏光層の吸収軸と短軸が略
平行な楕円偏光であるが、図７の楕円偏光の長軸よりも
図２の楕円偏光５４の長軸のほうが長くなっている。こ
れによって、白表示状態において前方偏光層を透過する
光の光量は、従来技術の液晶表示装置１よりも本実施の
形態の液晶表示装置２０のほうが多くなっている。また
黒表示状態において、図７では前方位相差層透過後の光
が前方偏光層に完全に吸収分散されているが、図２では
前方位相差層２５透過後の光の一部の成分が前方偏光層
２３を透過している。

【００４７】以上の理由に基づき、透過型表示の際の表
示明度を重視して設計されている本実施の形態の図１の
液晶表示装置２０とコントラストを重視して設計されて
いる従来技術の図６の液晶表示装置１とを比較すると、
図６の液晶表示装置１よりも図１の液晶表示装置２０の
ほうが前後の位相差層による光学補償効果が小さくなる
ので透過型表示のコントラストが低下するが、図６の液
晶表示装置１よりも図１の液晶表示装置２０のほうが透
過型表示の際に前方偏光層を透過する光の光量が増加す
るので、透過型表示の明るさが増大する。これによっ
て、コントラスト重視の図６の液晶表示装置１よりも図
１の液晶表示装置２０のほうが、透過型表示が明るくな
る。

【００４８】液晶表示装置２０は、図１の例では、具体
的には、単純マトリクス型になっている。単純マトリク
ス型かつ両用型の液晶表示装置２０の具体的構成は、下
記の通りである。前方位相差層２５および後方位相差層
２６は、材料がポリカーボネイトである一軸延伸位相差
層によって実現される。半透過反射層２７は、入射光の
全成分内の一部の成分を反射し残余の成分を透過させる
ことが可能な層厚のアルミニウム薄膜で実現される。半
透過反射層２７を実現するアルミニウム薄膜は、後方基
板４２の後方の面にアルミニウムを電着して形成されて
おり、たとえば層厚が３５０Åである。

【００４９】液晶セル４０において、前方基板４１およ
び後方基板４２は、ガラス基板で実現される。前方電極
４５および後方電極４６は、ＩＴＯ（インジウム−錫酸
化物）で形成されているストライプ状の薄膜片でそれぞ
れ実現される。前方電極４５は複数本あって相互に平行
に配置されており、後方電極４６も複数本あって相互に
平行に配置されており、前方電極４５は後方電極４６に
対してねじれの位置にある。各前方電極４５の幅は２１
５μｍであり、隣合う２本の前方電極４５の間隔は２５
μｍである。各後方電極４６の幅は７３μｍであり、隣
合う２本の後方電極４６の間隔は１０μｍである。表示
面３１側から見て前方電極４５と後方電極４６とがねじ
れの位置関係で対向する部分をマトリクス状に配置させ
るために、表示面３１側から見て、前方電極４５の長手
方向と後方電極４６の長手方向とは相互に直交してい
る。これによって液晶セル４０が単純マトリクス型にな
る。

【００５０】液晶層２２は、左旋光性を持つカイラル剤
を添加したネマティック混合液晶から形成されている。
液晶層２２の厚さｄ１は５．９５μｍである。前方配向
膜４３および後方配向膜４６は、ポリイミド系の薄膜に
ラビング処理を施して形成されているポリイミド系配向
膜によって、実現される。前方配向膜４３および後方配
向膜４６の配向方向は、液晶層２２内の液晶分子のツイ
スト角ΩＬＣが２４０度になるように設定されている。
これによって液晶セル４０がＳＴＮ型になる。液晶セル
４０がＳＴＮ型に構成されていれば、図１の液晶表示装
置２０の構造の簡略化が可能になるので、液晶表示装置
２０の製造コストを低減させて、液晶表示装置２０の低
価格化を図ることができる。

【００５１】背面光源２８は、光源ランプ４７と導光板
４８とを含む。光源ランプ４７から発せられる可視光
は、導光板４８の端面から導光板４８の内部に入射され
て導かれ、導光板４８の片側表面から液晶表示装置２０
の背面３２に向かって出射する。好ましくは、光源ラン
プ４７が発する可視光が導光板４８前方面の全体に拡散
的に射出されており、かつ該導光板４８前方面からの射
出光の光量が該前方面全体で均一になるように、導光板
４８が設計されている。なお本発明の液晶表示装置２０
の部品の具体的構成は、以上説明した具体的構成には限
定されない。

【００５２】図１の液晶表示装置２０において、前後の
位相差層２５，２６および液晶層２２にはどれも波長分
散性があるので、層が厚くなるほど光の波長に因る偏光
の差が大きくなる。ゆえに各層のリタデーション値Ｒｅ
Ｆrear，ＲｅＦfront，ＲｅＬの基準値を定義する上記
の式２、式４、式８の任意整数Ｋ，Ｌ，Ｊがそれぞれ小
さい値を取るほど、光の波長に因る偏光の差が小さくな
るので、好ましい。また液晶表示装置２０は可視光を表
示に利用するので、各層のリタデーション値ＲｅＦrea
r，ＲｅＦfront，ＲｅＬは可視光の波長を基準に設定さ
れる。特に波長５５０ｎｍの光は可視光の波長範囲内に
おいて視覚感度が最高になる波長の光なので、リタデー
ション値設定の基準に好適に用いられる。また透過型表
示の際には背面光源２８から発せられる光が表示に用い
られるので、後方位相差層２６のリタデーション値Ｒｅ
Ｆrearおよび液晶層２２のリタデーション値ＲｅＬは、
背面光源２８からの発光の波長に基づいて設定されるこ
とが好ましい。

【００５３】図１の両用型の液晶表示装置２０における
前後の位相差層のリタデーション値の最適構成は下記の
通りになっている。背面３２からの入射光の波長λrear
が５５０ｎｍである場合、任意整数Ｋが０である場合の
波長５５０ｎｍに対する基準値ＣＲｅＦrearである１３
８ｎｍが、後方位相差層２６のリタデーション値ＲｅＦ
rearの最適値に採用される。また入射光の波長λfront
が５５０ｎｍである場合、前方位相差層２５のリタデー
ション値ＲｅＦfrontも、任意整数Ｊが０である場合の
波長５５０ｎｍに対する基準値ＣＲｅＦfrontである１
３８ｎｍが好ましい。なお図１の液晶表示装置２０の各
位相差層２５，２６の具体的なリタデーション値ＲｅＦ
front，ＲｅＦrearは、以上説明した具体値には限定さ
れない。

【００５４】図１の両用型の液晶表示装置２０における
液晶層２２のリタデーション値の最適構成は下記の通り
である。背面３２からの入射光の波長λrearが５５０ｎ
ｍである場合、液晶層２２のリタデーション値ＲｅＬの
最適値は８００ｎｍになっている。これは、波長λrear
が５５０ｎｍの背面３２からの入射光に対して、任意整
数Ｌが２である場合の基準値ＣＲｅＬである８２５ｎｍ
を基準として、液晶表示装置の実際の光学特性が良くな
るように、実験によって合わせ込んで設定された値であ
る。液晶層２２のリタデーション値ＲｅＬが８００ｎｍ
である場合、液晶層２２の厚さｄ１は５．９５μｍであ
り、かつ液晶材料の光学異方性Δｎ１は０．１３２０で
ある。なお図１の液晶表示装置２０の液晶層２２の具体
的なリタデーション値ＲｅＬは、以上説明した具体値に
は限定されない。

【００５５】各位相差層２５，２６のリタデーション値
ＲｅＦfront，ＲｅＦrearの最適値および液晶層の２２
のリタデーション値ＲｅＬの最適値を上述のように定め
るのは、下記の理由に基づく。各位相差層および液晶層
のリタデーション値ＲｅＦfront，ＲｅＦrear；ＲｅＬ
は、光の波長によって異なる。光の波長が変わっても波
長毎の各層のリタデーション値ＲｅＦfront，ＲｅＦrea
r；ＲｅＬの比は変らないが、リタデーション値ＲｅＦf
ront，ＲｅＦrear；ＲｅＬが大きくなると、光の波長の
変化に伴い、前記比が同じであるのでリタデーション値
ＲｅＦfront，ＲｅＦrear；ＲｅＬの実際の値の差が大
きくなってしまう。このような光の波長によるリタデー
ション値ＲｅＦfront，ＲｅＦrear；ＲｅＬの差を少な
くするために、リタデーション値ＲｅＦfront，ＲｅＦr
ear；ＲｅＬは小さいほうが好ましい。ゆえに各リタデ
ーション値ＲｅＦfront，ＲｅＦrear；ＲｅＬの基準値
の定義式４，８，２内部の任意整数Ｋ，Ｊ，Ｌが小さい
ほど好ましい。このために、各位相差層２５，２６のリ
タデーション値ＲｅＦfront，ＲｅＦrearの最適値は、
前記任意整数Ｋ，Ｊに最小値である０を代入して得られ
る値を最適値として採用している。

【００５６】また液晶層のリタデーション値ＲｅＬが前
記任意整数Ｌ＝２の値を元にしているのは、上記理由に
加えて、下記の理由に基づく。液晶材料等の液晶層２２
の構成を変化させても、液晶層２２の光学異方性Δｎ１
はほぼ同じような値をとるので、液晶層２２の光学異方
性Δｎ１を大きく調整することは困難である。また液晶
層２２の層厚ｄ１は一般に５μｍ〜７μｍであり、これ
以上薄くすると液晶の配向および装置の生産性等の問題
が生じる恐れがある。上記の光学異方性Δｎ１および層
厚ｄ１の限定条件を鑑みると、液晶層２２のリタデーシ
ョン値ＲｅＬは８００ｎｍ付近の値になる。このため
に、最適値設定時に上記限定条件を考慮しつつ前記任意
整数Ｌができるだけ小さくなるようにすると、該任意整
数Ｌは２に設定される。

【００５７】図１の両用型の液晶表示装置２０における
後方遅相−後方吸収交差軸Δφrearの最適値は、３５度
および５５度の２通りある。後方遅相−後方吸収交差軸
Δφrearは、３５度および５５度のいずれか一方に近い
程好ましく、３５度および５５度がどちらも最適であ
る。後方遅相−後方吸収交差軸Δφrearが３５度または
５５度に近いほど、後方偏光層２４と後方位相差層２６
と半透過反射層２７とを透過して液晶層２２の後方面３
４の直前に達する光の偏光状態をより適切な状態にする
ことが可能になるので、透過型表示の際により明るい表
示が可能になる。

【００５８】従来技術の液晶表示装置のようコントラス
トＣｏが最大になるように開発されている場合、後方遅
層−後方吸収交差軸Δφrearの最適値は４５度および１
３５度になっている。これに対し本実施の形態の液晶表
示装置２０はコントラストＣｏよりも表示の明るさを重
視した構成なので、従来技術とは異なり、後方遅層−後
方吸収交差軸Δφrearの最適値が３５度および５５度に
なっている。また本実施の形態の液晶表示装置の後方遅
相−後方吸収交差軸Δφrearの最適値である３５度およ
び５５度は、図１の構成の液晶表示装置において透過表
示の際のコントラストＣｏが３になる場合の後方遅相−
後方吸収交差軸Δφrearの値である。これは、表示の明
るさとトレードオフの関係にあるコントラストが最低３
あれば、充分な表示が得られるためである。

【００５９】後方遅相−後方吸収交差軸Δφrearは、概
ね３５度または概ね５５度であれば好ましい。後方遅相
−後方吸収交差軸Δφrearは、０度より大きく９０度未
満であって４５度を除く角度範囲内の値であれば、３５
度また５５度近傍の値でもよい。後方遅相−後方吸収交
差軸Δφrearの最適範囲は、３５度を含む予め定める範
囲または５５度を含む予め定める範囲であり、たとえば
経験的に３５度±３度以内の範囲または５５度±３度以
内の範囲が許容されている。

【００６０】図３（Ａ）〜図３（Ｃ）は、後方遅相−後
方吸収交差軸Δφrearが３５度である状況下の図１の液
晶表示装置２０において、液晶層２２と前後の偏光層２
３，２４と前後の位相差層２５，２６との最適な軸配置
を示す図である。図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、後方遅相
−後方吸収交差軸Δφrearが５５度である状況下におい
て、液晶層２２と前後の偏光層２３，２４と前後の位相
差層２５，２６との最適な軸配置を示す図である。図３
と図４とを合わせて説明する。

【００６１】図３（Ａ）および図４（Ａ）に示すよう
に、後方遅相−後方吸収交差軸Δφrearが３５度および
５５度のどちらであっても、液晶分子のツイスト角ΩＬ
Ｃが＋２４０度である場合、液晶層後方面３４に最近接
する液晶分子の長軸方向ＡＬＣＬの基準軸ＡＣに対する
角度φＬＣＬの最適値は、−３０度になっている。図３
（Ｂ）および図４（Ｂ）に示すように、後方遅相−後方
吸収交差軸Δφrearが３５度および５５度のどちらであ
っても、前方吸収−前方遅相交差角Δφfrontの最適値
は４５度であり、前方偏光層２３の吸収軸ＡＰfrontと
液晶層後方面３４に最近接する液晶分子の長軸方向ＡＬ
ＣＬとの交差角（以後「前方吸収−後方長軸交差角」と
略記する）θfrontの最適値は５５度であり、前方偏光
層２３の吸収軸ＡＰfrontの基準軸ＡＰに対する角度φ
Ｐfrontの最適値は＋２５度である。

【００６２】後方遅相−後方吸収交差角Δφrearが３５
度であれば、図３（Ｃ）に示すように、後方偏光層２４
の吸収軸ＡＰrearと液晶層後方面３４に最近接する液晶
分子の長軸方向ＡＬＣＬとの交差角（以後「後方吸収−
後方長軸交差角」と略記する）θrearの最適値は４０度
であり、後方位相差層遅相軸ＡＦrearの基準軸ＡＣに対
する角度φＦrearの最適値は＋４５度であり、後方偏光
層吸収軸ＡＰrearの基準軸ＡＰに対する角度φＰrearの
最適値は＋１０度である。また後方遅相−後方吸収交差
軸Δφrearが５５度であれば、図４（Ｃ）に示すよう
に、後方吸収−後方長軸交差角θrearの最適値は７０度
であり、後方位相差層遅相軸ＡＦrearの基準軸ＡＣに対
する角度φＦrearの最適値は−４５度であり、後方偏光
層吸収軸ＡＰrearの基準軸ＡＣに対する角度φＰrearの
最適値は−１００度である。なお本発明の液晶表示装置
２０の各層の軸配置は、以上説明した具体値には限定さ
れない。

【００６３】図１の液晶表示装置は反射型表示と透過型
表示との両方が可能なので、前方遅相−前方吸収交差軸
Δφfront等の前方偏光層２３および前方位相差層２５
の構成は反射型表示の際にコントラストが最大になるよ
うに、周知の理論を用いて設定されている。このために
前方遅相−前方吸収交差軸Δφfrontの最適値は４５度
になっている。また前方吸収−前方長軸交差角θfront
の最適値５５度は、コントラストが最大になるように、
シミュレーションおよびサンプルとして作成された液晶
表示装置の表示の目視確認によって設定された値であ
る。このように設定されている前方偏光層２３と前方位
相差層２５と液晶層２２との構成に合わせて透過型表示
の明るさが最大になるように後方偏光層２４および後方
位相差層２６の構成を設定すると、図１の液晶表示装置
２０における各層の軸の最適配置が図４および図５のよ
うに規定される。後方吸収−後方長軸交差角θrearの最
適値である４０度および７０度は、コントラストが最大
になるように、シミュレーションおよびサンプルとして
作成された液晶表示装置の表示の目視確認によって設定
された値である。

【００６４】表示明度重視の本実施の形態の液晶表示装
置２０とコントラスト重視の従来技術の液晶表示装置１
との比較のために、本願発明人は以下に説明する実験を
行っている。比較実験のサンプルとして、後方偏光層お
よび後方位相差層の軸配置ならびに後方位相差層および
液晶層のリタデーション値だけが異なる両用型の液晶表
示装置が作成され、サンプル毎に、液晶表示装置の透過
型表示の状態を示すパラメータとして、透過型表示の際
のコントラストと透過型表示の際の透過率とがそれぞれ
測定されている。サンプルである両用型液晶表示装置の
構成のうち、後方偏光層および後方位相差層の軸配置な
らびに位相差層および液晶層のリタデーション値以外の
残余構成は、図１の説明で述べた該部品の具体的構成と
等しい。

【００６５】コントラストおよび透過率測定時には、画
素が白表示状態の場合と画素が黒表示状態の場合との２
通りの場合それぞれにおいて、背面光源２８からの拡散
光が入射光として背面から液晶表示装置内部に入射さ
れ、液晶表示装置内部を通過して表示面内の直径１０ｍ
ｍの領域から正面２度の視野方向に向かって射出される
透過光が測定されている。背面への入射光の光量に対す
る表示面からの射出光の光量の比が、透過率として定義
される。白表示状態での透過率に対する黒表示状態の透
過率の比が最大の状況下において測定されている白表示
状態の画素からの射出光の光量と黒表示状態の画素から
の射出光の光量との比が、コントラストとして定義され
る。

【００６６】比較実験の３つのサンプルのうちの本発明
の実施例である２つは、表示明度を重視して設計されて
おり、図３および図４でそれぞれ説明している軸配置で
あってかつ式１〜式６で説明した条件を満たす。比較実
験のサンプルのうちの従来技術である残りの１つは、図
５に示す軸配置であってかつ後方位相差層および液晶層
がコントラストを重視して設計されている。図５の軸配
置では、前方偏光層２３と前方位相差層２５と液晶層２
２との設計は図３および図４と等しく、後方遅相−後方
吸収交差軸Δφrearが４５度であって、後方偏光層吸収
軸ＡＰrearの基準軸ＡＣに対する角度φＰrearが０度に
なっている。

【００６７】

【表１】

【００６８】表１は、上記の比較実験における３つのサ
ンプルの測定結果を示す。表１から分かるように、従来
技術の液晶表示装置よりも本発明の第１実施例および第
２実施例の液晶表示装置のほうがコントラストは若干低
くなっているが、従来技術の液晶表示装置よりも本発明
の第１実施例および第２実施例の液晶表示装置のほうが
透過率が高くなっている。これによって、従来技術の液
晶表示装置１よりも図１の液晶表示装置２０のほうが、
透過型表示の際に、明るく見やすい表示を行うことがで
きることが判る。また、第１および第２実施例の液晶表
示装置のコントラストはほぼ等しいが、第１実施例より
も第２実施例のほうが透過率が向上している。これによ
って図１の液晶表示装置２０において、後方遅相−後方
吸収交差角Δφrearが５５度の場合がより好ましいこと
が分かる。また本願発明人は、上記比較実験の３つのサ
ンプルの透過型表示の状態を目視確認している。目視確
認の結果、従来技術の液晶表示装置よりも第１および第
２実施例の液晶表示装置のほうが、透過型表示が明るく
見やすいことを、本願発明人が確認している。

【００６９】上述した図１の液晶表示装置２０は、背面
３２からの入射光を利用する透過型表示だけでなく、表
示面３１からの入射光を利用する反射型表示が可能であ
る。好ましくは、液晶表示装置２０の表示面３１から入
射する外光の光量に応じて、透過型表示と反射型表示と
が使分けられる。表示面３１から入射する外光の光量が
予め定める基準光量以上であれば反射型表示が選ばれ、
該外光の光量が該基準光量未満であれば透過型表示が選
ばれる。反射型表示の際には、背面光源２８を停止させ
ることが可能なので、背面光源２８の消費電力を抑制す
ることができる。また図１の液晶表示装置２０に従来技
術の液晶表示装置１と同程度の明るさの透過型表示を行
わせる場合、従来技術の液晶表示装置１より図１の液晶
表示装置２０のほうが所定光量の光が背面３２から入射
される場合の透過型表示が明るくなっているので、従来
技術の液晶表示装置１より図１の液晶表示装置２０のほ
うが、背面光源２８からの光の光量を減少させて背面光
源２８の消費電力を抑制させることができる。このよう
に図１の両用型の液晶表示装置２０は、従来技術の液晶
表示装置１よりも、背面光源２８の消費電力を抑制する
ことができる。

【００７０】本実施の形態の液晶表示装置２０は本発明
の液晶表示装置の例示であり、主要な構成が等しけれ
ば、他の様々な形で実現することができる。特に液晶表
示装置２０の各構成部品の詳細な構成は、同じ効果が得
られるならば、上述の構成に限らず、他の構成によって
実現されてもよい。たとえば、図１の液晶表示装置２０
は、２層の偏光層２３，２４と２層の位相差層２５，２
６と液晶層２２とを最低限備えていて、後方位相差層２
６および液晶層２２の光学的構成が上記の式１〜式６を
満たしていれば良く、その他の構成部品は適宜増減され
ても良い。たとえば図１の液晶表示装置２０は、半透過
反射層２７が省略された透過型の構成になっていてもよ
い。

【００７１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、前後の各
偏光層と液晶層との間に位相差層が介在される構成の液
晶表示装置において、液晶層の厚みと該液晶層の光学異
方性との積ｄ１×Δｎ１が背面からの入射光の波長λre
arの略〔１／２＋Ｌ／２〕倍の値（Ｌは０以上の整数）
に選ばれており、液晶層後方の位相差層のレタデーショ
ン値が背面からの入射光の波長λrearの略〔１／４＋Ｋ
／２〕倍の値（Ｋは０以上の整数）に選ばれており、か
つ後方偏光層吸収軸と後方位相差層遅相軸との交差角Δ
φrearが０度より大きく９０度未満であってかつ４５度
を除く範囲内の値に選ばれている。この結果、背面から
の入射光の液晶層入射直前の偏光状態が円偏光ではなく
楕円偏光になるので、透過型表示が充分明るくなる。こ
れによって液晶表示装置は、透過型表示の際の表示品位
を実用上充分な程度に得ることができる。

【００７２】また本発明に従えば、液晶層と後方位相差
層との間に半透過反射層がさらに配置されている。これ
によって、透過型表示と反射型表示とを適宜切換え可能
であり、かつ透過型表示の明るさが向上されているの
で、液晶表示装置が使いやすくなる。さらにまた本発明
によれば、後方偏光層吸収軸と後方位相差層遅相軸との
交差角Δφrearが、３５度を含む所定範囲内の値、また
は５５度を含む所定範囲内の値に選ばれてる。これらに
よって液晶表示装置は、透過型表示の際により明るい表
示が可能になる。さらにまた本発明によれば、液晶層が
ＳＴＮ型に構成されているので、液晶表示装置の製造コ
ストを低減させることができる。

【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２０
の構成を示す断面図である。

【図２】図１の液晶表示装置２０の透過型表示の表示原
理の説明図である。

【図３】後方遅相−後方吸収交差角Δφrearが３５度で
ある状況下の図１の液晶表示装置２０の最適な光学軸の
配置を示す図である。

【図４】後方遅相−後方吸収交差角Δφrearが５５度で
ある状況下の図１の液晶表示装置２０の最適な光学軸の
配置を示す図である。

【図５】後方遅相−後方吸収交差角が４５度である状況
下の従来技術の図６の液晶表示装置２０の最適な光学軸
の配置を示す図である。

【図６】従来技術の液晶表示装置１の構成を示す断面図
である。

【図７】図６の液晶表示装置１の透過型表示の表示原理
の説明図である。

【符号の説明】

２０ 液晶表示装置 ２２ 液晶層 ２３ 前方偏光層 ２４ 後方偏光層 ２５ 前方位相差層 ２６ 後方位相差層 ２７ 半透過反射層 ２８ 背面光源 ＲｅＬ 液晶層のリタデーション値 ＲｅＦfront 前方位相差層のリタデーション値 ＲｅＦrear 後方位相差層のリタデーション値 Δφfront 前方偏光層の吸収軸と前方位相差層の遅相
軸との交差角 Δφrear 後方偏光層の吸収軸と後方位相差層の遅相
軸との交差角

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H089 QA16 RA05 RA10 SA07 TA14 TA15 TA17 TA18 TA20 2H091 FA07X FA07Z FA11X FA14Z FA15X FA23Z FA41Z HA10 KA02 LA17 LA18 5C094 AA10 AA44 BA45 CA19 DA12 DA13 EA04 EA05 EB03 ED14 ED20 JA09 JA11

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶材料から形成されている液晶層と、 液晶層を挟んで対向配置されており、かつ入射光内の予
   め定める方向に偏光している偏光成分だけをそれぞれ透
   過させる前方偏光層および後方偏光層と、 液晶層と前方偏光層および後方偏光層との間にそれぞれ
   配置されている前方位相差層および後方位相差層とを含
   み、 後方偏光層を選択的に透過した偏光成分が、後方位相差
   層と液晶層と前方位相差層とを順に透過し、前方位相差
   層透過後の偏光状態に応じて前方偏光層を選択的に透過
   しており、 液晶層の厚みｄ１と該液晶層の光学異方性Δｎ１との積
   ｄ１×Δｎ１が、後方偏光層への入射光の波長λrearの
   略〔１／２＋Ｌ／２〕倍の値（Ｌは０以上の整数）に選
   ばれ、 後方位相差層のレタデーションＲｅＦrear値が、後方偏
   光層への入射光の波長λrearの略〔１／４＋Ｋ／２〕倍
   の値（Ｋは０以上の整数）に選ばれ、 後方偏光層の吸収軸と後方位相差層の遅相軸との交差角
   Δφrearが、０度より大きく４５度未満の範囲および４
   ５度より大きく９０度未満の範囲のうちのいずれかの範
   囲内の値に選ばれていることを特徴とする液晶表示装
   置。
2. 【請求項２】 前記液晶層と前記後方位相差層との間に
   配置されていて、該液晶層側の面からの入射光内の少な
   くとも一部の成分を反射させ、かつ前記後方位相差層側
   の面からの入射光内の少なくとも一部の成分を透過させ
   る半透過反射層をさらに含む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】 前記後方偏光層の吸収軸と前記後方位相
   差層の遅相軸との交差角Δφrearが、３５度を含む予め
   定める範囲内の値に選ば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】 前記後方偏光層の吸収軸と前記後方位相
   差層の遅相軸との交差角Δφrearが、５５度を含む予め
   定める範囲内の値に選ば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。
5. 【請求項５】 前記液晶層がスーパツイステッドネマテ
   ィック型に構成され、 前記液晶層内の液晶分子のツイスト角が１８０度以上に
   選ばれていることを特徴とする請求項１〜４のうちのい
   ずれか１項記載の液晶表示装置。