JP2002072212A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JP2002072212A
JP2002072212A JP2000262208A JP2000262208A JP2002072212A JP 2002072212 A JP2002072212 A JP 2002072212A JP 2000262208 A JP2000262208 A JP 2000262208A JP 2000262208 A JP2000262208 A JP 2000262208A JP 2002072212 A JP2002072212 A JP 2002072212A
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retardation plate
plate
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retardation
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JP2000262208A
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Makoto Arai
新井　　真
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Citizen Watch Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 偏光板を１枚しか設けない単偏光板方式の液
晶表示装置において、外光による反射表示と、バックラ
イト照明による透過表示が可能で、かつ、反射表示と透
過表示の両方で明るく、高コントラストの表示が得られ
る液晶表示装置を提供することである。 【解決手段】 第１の偏光板１１と、第２の位相差板１
３と、第１の位相差板１２と、半透過反射層９を内在し
たＳＴＮ液晶素子２１と、第３の位相差板１８と第２の
偏光板１７とバックライト１６を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置の構成
に関し、とくに液晶表示素子内部の反射板と１枚の偏光
板で構成し、明るい白黒表示やカラー表示を実現する単
偏光板方式の反射型液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の技術における反射型液晶表示装置
としては、一対の偏光板の間にＴＮ（ツイステッドネマ
チック）液晶素子や、ＳＴＮ（スーパーツイステッドネ
マチック）液晶素子を設け、一方の偏光板の外側に反射
板を配置した構成の反射型液晶表示装置が主に用いられ
ている。しかし、この方式では明るさが低く、さらに、
反射層がガラス基板の外側にあることから表示に影が生
じ、視認性が悪いという問題がある。
【０００３】上記の問題点の対策として、偏光板１枚で
表示が可能な単偏光板方式の反射型液晶表示装置が提案
されている。偏光板が１枚であることから、従来の偏光
板を２枚用いる反射型液晶表示装置より、明るさを改善
することができる。
【０００４】また、単偏光板方式液晶表示装置では、反
射層を液晶表示素子内部に形成することにより、表示の
影の問題も解決することが可能である。
【０００５】この単偏光板方式液晶表示装置は、１枚の
偏光板と、１枚の位相差板と、反射層を内在した液晶素
子とから構成され、たとえば特開平４−９７１２１号公
報に開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た位相差板を１枚用いた単偏光板方式の液晶表示装置で
は、特定の波長領域に対してだけ低い反射率となり、可
視光すべての波長領域に対して低い反射率を実現でき
ず、良好な黒表示を得ることができない。
【０００７】そこで、位相差板を２枚使用する単偏光板
方式の液晶表示装置も開発され、前述よりは広い範囲の
波長領域で反射率が低くなり、黒表示が多少改善されて
いるが、黒表示に青色や茶色の色付きが見られ、まだ黒
さが充分ではない。また、白表示も無彩色できれいな白
さが得られず、全体の表示品質としては決して満足され
るものではない。
【０００８】また、前述の従来技術の単偏光板方式液晶
表示装置において、反射層は光を透過しないので、バッ
クライトを設けることができず、外光が弱い場所や夜間
には表示を見ることができなかった。
【０００９】そこで、反射層として薄膜アルミニウムを
蒸着したハーフミラーを用いたり、反射層に画素毎の開
口部を設け、外光が弱い場所や夜間にはバックライトの
光で表示を行う半透過反射型の液晶表示装置が開発され
ている。
【００１０】しかし、単偏光板方式液晶表示装置の場
合、外光を用いる反射表示時は、偏光板が１枚しかな
く、入射光は液晶素子を往復した状態で良好な黒白表示
が可能なように液晶素子や位相差板等の光学素子を設計
する必要がある。
【００１１】一方、バックライトを用いた透過表示時
は、液晶素子を１回しか透過せず、この状態で良好な黒
白表示が得られるように液晶素子や光学素子を設計する
必要があり、反射表示と透過表示ともに高コントラスト
を得ることは難しかった。
【００１２】反射層に画素毎の開口部を設けた液晶表示
装置としては、たとえば特開平１０−２８２４８８号公
報に開示されているが、この公報には、液晶素子や光学
素子の条件に関する記述は一切なく、反射表示時と透過
表示時でいかにして良好なコントラスト表示を両立させ
るかは記載されていない。
【００１３】〔発明の目的〕本発明の第１の目的は、前
記の従来技術の課題点を解決して、外光による反射表示
において、可視光すべての波長領域にわたり低い反射率
となる黒表示を得ることと、色付きを抑制し彩度の良い
白表示を得ることで、高コントラストで明るく、しか
も、視認性の高い反射型の液晶表示装置を提供すること
である。
【００１４】また、本発明の第２の目的は、外光による
反射表示と、バックライト照明による透過表示が可能
で、かつ、反射表示と透過表示の両方で高コントラスト
が得られる単偏光板方式の半透過反射型の液晶表示装置
を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の液晶表示装置は、反射層と第１の電極とを
有する第１の基板と第２の電極を有する第２の基板と前
記一対の基板間にツイスト角が２２０°〜２６０°にツ
イスト配向しているネマチック液晶を狭持してなるＳＴ
Ｎ液晶素子と、前記第２の基板の外側に設ける第１の位
相差板と、第１の位相差板の外側に設ける第２の位相差
板と、第２の位相差板の外側に設ける第１の偏光板とか
らなり、前記ＳＴＮ液晶素子の複屈折量を示すΔｎｄ値
Ｒｓが０．７９〜０．８５μｍであり、かつ前記第１の
位相差板の複屈折量を示す位相差値Ｒｆ１が０．１７〜
０．１９μｍであり、かつ前記第２の位相差板の複屈折
量を示す位相差値Ｒｆ２とＲｓとの差Ｒｆ２−Ｒｓが
０．０８〜０．１３μｍであり、かつ前記第１の位相差
板の遅相軸と前記第２の位相差板の遅相軸との交差角α
が３２°〜４２°であることを特徴とする。
【００１６】またさらに、本発明による液晶表示装置
は、半透過反射層と第１の電極とを有する第１の基板と
第２の電極を有する第２の基板と前記一対の基板間にツ
イスト角が２２０°〜２６０°にツイスト配向している
ネマチック液晶を狭持してなるＳＴＮ液晶素子と、前記
第２の基板の外側に設ける第１の位相差板と、第１の位
相差板の外側に設ける第２の位相差板と、第２の位相差
板の外側に設ける第１の偏光板と、前記第１の基板の外
側に設ける第２の位相差板と、第２の位相差板の外側に
設ける第２の偏光板と、第２の偏光板の外側に設けるバ
ックライトとを備え、前記ＳＴＮ液晶素子の複屈折量を
示すΔｎｄ値Ｒｓが０．７９〜０．８５μｍであり、か
つ前記第１の位相差板の複屈折量を示す位相差値Ｒｆ１
が０．１７〜０．１９μｍであり、かつ前記第２の位相
差板の複屈折量を示す位相差値Ｒｆ２とＲｓとの差Ｒｆ
２−Ｒｓが０．０８〜０．１３μｍであり、かつ前記第
１の位相差板の遅相軸と前記第２の位相差板の遅相軸と
の交差角αが３２°〜４２°であり、かつ前記第２の位
相差板の位相差値が概ね１／４波長であることを特徴と
する。
【００１７】また、本発明による液晶表示装置は、半透
過反射層と第１の電極とを有する第１の基板と第２の電
極を有する第２の基板と前記一対の基板間にツイスト角
が２２０°〜２６０°にツイスト配向しているネマチッ
ク液晶を狭持してなるＳＴＮ液晶素子と、前記第２の基
板の外側に設ける第１の位相差板と、第１の位相差板の
外側に設ける第２の位相差板と、第２の位相差板の外側
に設ける第１の偏光板と、前記第１の基板の外側に設け
る第３の位相差板と、第３の位相差板の外側に設ける第
４の位相差板と、第４の位相差板の外側に設ける第２の
偏光板と、第２の偏光板の外側に設けるバックライトと
を備え、前記ＳＴＮ液晶素子の複屈折量を示すΔｎｄ値
Ｒｓが０．７９〜０．８５μｍであり、かつ前記第１の
位相差板の複屈折量を示す位相差値Ｒｆ１が０．１７〜
０．１９μｍであり、かつ前記第２の位相差板の複屈折
量を示す位相差値Ｒｆ２とＲｓとの差Ｒｆ２−Ｒｓが
０．０８〜０．１３μｍであり、かつ前記第１の位相差
板の遅相軸と前記第２の位相差板の遅相軸との交差角α
が３２°〜４２°であり、かつ前記第３の位相差板の遅
相軸と第４の位相差板の遅相軸とは概ね直交しており、
第３の位相差板の位相差値の波長依存性と第４の位相差
板の位相差値の波長依存性とが異なり、第３の位相差板
の位相差値と第４の位相差板の位相差値との差が概ね１
／４波長であることを特徴とする。
【００１８】また、本発明による液晶表示装置において
は、半透過反射層と第１の電極とを有する第１の基板と
第２の電極を有する第２の基板と前記一対の基板間にツ
イスト角が２２０°〜２６０°にツイスト配向している
ネマチック液晶を狭持してなるＳＴＮ液晶素子と、前記
第２の基板の外側に設ける第１の位相差板と、第１の位
相差板の外側に設ける第２の位相差板と、第２の位相差
板の外側に設ける第１の偏光板と、前記第１の基板の外
側に設ける第３の位相差板と、第３の位相差板の外側に
設ける第４の位相差板と、第４の位相差板の外側に設け
る第２の偏光板と、第２の偏光板の外側に設けるバック
ライトとを備え、前記ＳＴＮ液晶素子の複屈折量を示す
Δｎｄ値Ｒｓが０．７９〜０．８５μｍであり、かつ前
記第１の位相差板の複屈折量を示す位相差値Ｒｆ１が
０．１７〜０．１９μｍであり、かつ前記第２の位相差
板の複屈折量を示す位相差値Ｒｆ２とＲｓとの差Ｒｆ２
−Ｒｓが０．０８〜０．１３μｍであり、かつ前記第１
の位相差板の遅相軸と前記第２の位相差板の遅相軸との
交差角αが３２°〜４２°であり、かつ前記第３の位相
差板の遅相軸と第４の位相差板の遅相軸とは概ね６０゜
に交差しており、第３の位相差板の位相差値は概ね１／
４波長で、第４の位相差板の位相差値は概ね１／２波長
であることを特徴とする。
【００１９】〔作用〕本発明の液晶表示装置は、単偏光
板方式の反射型液晶表示装置の光学素子として、第１の
位相差板と第２の位相差板の２枚を用いている。良好な
黒表示を得るために、ＳＴＮ液晶素子と２枚の位相差板
とで発生する実質的な位相差値を、可視光すべての波長
領域において１／４波長とする必要がある。
【００２０】そこで、ＳＴＮ液晶素子のΔｎｄ値と第２
の位相差板の位相差値を特定し、さらに第１の位相差板
の位相差値を０．１７〜０．１９μｍに設定することに
よって生ずる位相差値の波長依存性を変更することによ
り、短波長側の位相差値が小さく、長波長側の位相差値
が大きくなる。その結果、位相差値Ｆを波長λで除した
Ｆ／λ値を、可視光すべての波長領域において１／４の
一定にすることが可能となる。
【００２１】つまり、偏光板を透過した直線偏光は、す
べての波長で円偏光となり、反射層で反射し、再度、Ｓ
ＴＮ液晶素子と第１の位相差板と第２の位相差板とを透
過すると、すべての波長で偏光方向の９０゜回転した直
線偏光となり、偏光板に吸収され、完全な黒表示を得る
ことができる。
【００２２】さらに、ＳＴＮ液晶素子のΔｎｄ値、第１
の位相差板の位相差値、第２の位相差板の位相差値、第
１の位相差板の配置角、第２の位相差板の配置角、およ
び偏光板の配置角を光学シミュレーションと実測データ
を用いて最適化を行うことにより、ノーマリ黒モードの
反射表示において、可視光領域のすべての波長で反射率
を低くし、良好な黒表示を得ることができ、さらに電圧
印加時に明るく無彩色で、きれいな白表示が得られ、高
品質で高コントラストな表示が可能である。
【００２３】一方、透過表示においては、バックライト
から出た光は、液晶素子の裏面に設けた偏光板と位相差
値が１／４波長の位相差板とを透過し、さらに半透過反
射層を透過してＳＴＮ液晶素子に入射する。ＳＴＮ液晶
素子の複屈折量は、第１の位相差板と第２の位相差板と
によって、１／４波長相当になっているので、ＳＴＮ液
晶素子の複屈折量とを減算するようにＳＴＮ液晶素子の
裏面に設けた位相差板を配置すると、バックライトから
出た光は、そのままの状態で視認側の偏光板に到達す
る。したがって、バックライト側の偏光板の透過軸と視
認側の偏光板の透過軸とが直交に配置してあると、良好
な黒表示が得られる。
【００２４】そして、液晶素子に電圧を印加した状態で
は、液晶素子の複屈折量が変化し、反射表示および透過
表示ともに良好な白表示を得ることが可能となり、反射
表示と透過表示の両方で高コントラストが得られる単偏
光板方式の液晶表示装置を、本発明では提供することが
できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下図面を用いて本発明を実施す
るための最良な形態における液晶表示装置の構成を説明
する。
【００２６】〔第１の実施の形態の液晶表示装置の構
成：図１、図２、図３〕まずはじめに、本発明の第１の
実施形態における液晶表示装置の構成を、図面を用いて
説明する。図１は本発明の第１の実施形態における液晶
表示装置の構成要素を説明するための断面図で、図２は
画素部を拡大した平面図で、図３は構成要素の配置関係
を示す平面図である。以下、図１〜図３を用いて、本発
明の液晶表示装置の構成を説明する。
【００２７】本発明の液晶表示装置は、図１に示すよう
に、ＳＴＮ液晶素子２０と、ＳＴＮ液晶素子２０の上側
に設けた第１の位相差板１２と、第２の位相差板１３
と、第１の偏光板１１とにより構成する。
【００２８】第１の偏光板１１と第２の位相差板１３と
第１の位相差板１２とはアクリル系粘着剤で一体化して
あり、さらにＳＴＮ液晶素子２０ともアクリル系粘着剤
で貼り付けてある。
【００２９】ＳＴＮ液晶素子２０は、アルミニウムから
なる厚さ０．１μｍの反射層７とアクリル系材料からな
る厚さ３μｍの保護膜８と透明電極材料である酸化イン
ジウムスズ（以下ＩＴＯと記載する）からなる第１の電
極３が形成されている厚さ０．５ｍｍのガラス板からな
る第１の基板１と、ＩＴＯからなる第２の電極４が形成
されている厚さ０．５ｍｍのガラス板からなる第２の基
板２と、第１の基板１と第２の基板２とを張り合わせる
シール材５と、第１の基板１と第２の基板２とに狭持さ
れている左回りの２４０゜ツイストで配向しているネマ
チック液晶６とから形成している。
【００３０】ＩＴＯからなる第１の電極３と第２の電極
４との透過率は、明るさの点で重要である。ここで、Ｉ
ＴＯのシート抵抗値が低いほど、膜厚が厚くなり、透過
率が低くなる。本発明の実施の形態では、第２の電極４
に、データ信号を印加したので、クロストークの影響が
少なく、シート抵抗値が１００オームで、厚さ０．０５
μｍのＩＴＯを用い、平均透過率は、約９２％である。
【００３１】第１の電極３には、走査信号を印加するこ
とから、クロストークを低下するためにシート抵抗値１
０オームで厚さ０．３μｍのＩＴＯを用い、平均透過率
は、約８９％と低いが、本実施の形態のように、少なく
とも一方の基板に、透過率が９０％以上の透明電極を用
いることで、明るさを改善できる。図２に示したよう
に、第１の電極３と第２の電極４との交差した部分が画
素となる。
【００３２】反射層７は、アルミニウム薄膜をスパッタ
法で形成し、さらに表面を保護するために厚さ０．０３
μｍの酸化シリコン（ＳｉＯ2）をスパッタ法で表面に
形成し、図２に示したように画素周辺に長方形の形状に
形成した。また、反射層７の表面形状に凹凸をつけて散
乱性を与えると、視野角特性が改善することから、より
好ましい。
【００３３】第１の偏光板１１は、なるべく明るく、か
つ、偏光度が高いことが好ましく、本実施の形態では、
透過率４５％で偏光度９９．９％の材料を使用した。第
１の偏光板１１の表面に、屈折率の異なる無機薄膜を、
真空蒸着法やスパッタ法で数層コートした反射率が０．
５％程度の無反射層を設けると、第１の偏光板１１の表
面反射が低下することで透過率が改善し、明るくなり、
また、黒レベルが低下することでコントラストも改善
し、さらに好ましい。
【００３４】しかし、無機薄膜は高価であるので、最近
は、１層〜２層の有機材料をコートした塗布タイプの無
反射膜が開発されており、反射率は１％前後と多少高い
が、低価格であり、これらの無反射膜でも、無反射層と
して使用可能である。
【００３５】第１の位相差板１２と第２の位相差板１３
は、ポリカーボネート（ＰＣ）を延伸した厚さが約７０
μｍの透明フィルムで、波長０．５５μｍにおける位相
差値は第１の位相差板１２の位相差値Ｒｆ１は０．１７
５μｍであり、第２の位相差板１３の位相差値Ｒｆ２は
０．７２μｍである。
【００３６】つぎに、各構成部材の配置関係を図３を用
いて説明する。第１の電極３と第２の電極４の表面には
配向膜（図示せず）が形成され、図３（ａ）に示すよう
に、第１の基板１は、水平軸に対して、右上がり３０°
方向にラビング処理することで、下液晶分子配向方向６
ａは＋３０゜となり、第２の基板２は右下がり３０゜方
向にラビング処理することで上液晶分子配向方向６ｂは
−３０゜となる。粘度２０ｃｐのネマチック液晶には、
カイラル材と呼ぶ旋回性物質を添加し、ねじれピッチＰ
を１２．４μｍに調整し、左回りでツイスト角Ｔｓ＝２
４０゜ツイストのＳＴＮ液晶素子２０を形成する。
【００３７】使用するネマチック液晶６の複屈折の差Δ
ｎは０．１３３で、第１の基板１と第２の基板２とのす
きまであるセルギャップｄは６．２４μｍとする。した
がって、ネマチック液晶６の複屈折の差Δｎとセルギャ
ップｄとの積で表すＳＴＮ液晶素子２０の複屈折量を示
すΔｎｄ値Ｒｓは０．８３μｍとなり、ＲｓとＲｆ２と
の差Ｒｆ２−Ｒｓは、０．１１μｍとなっている。
【００３８】第１の偏光板の吸収軸１１ａは、水平軸を
基準にして、＋１２゜に配置する。第１の位相差板の遅
相軸１２ａは水平軸を基準にして、＋８１゜に配置す
る。第２の位相差板の遅相軸１３ａは水平軸を基準とし
て−６２゜に配置されており、第１の位相差板の遅相軸
１２ａとの交差角は３７゜となっている。
【００３９】〔第１の実施の形態の効果：図１、図３、
図１４〕つぎに、この第１の実施の形態の液晶表示装置
の効果について図面を用いて説明する。
【００４０】本実施の形態では、ＳＴＮ液晶素子２０の
複屈折性は第１の位相差板１２と第２の位相差板１３と
によって生ずる複屈折性で減算され、実質的な位相差値
としては１／４波長相当の０．１４μｍ程度となる。
【００４１】第２の位相差板１３の位相差値Ｆ２は、Ｓ
ＴＮ液晶素子２０の複屈折量Ｒｓを充分に減算すること
が必要なため、複屈折量の差ΔＲ＝Ｒｓ−Ｒｆ２が０．
０８〜０．１３μｍとなるように設定している。さら
に、第１の位相差板１２の位相差値Ｒｆ１は、０．１７
〜０．１９μｍとすることで波長毎の位相差を調整し、
色付きのない良好な白表示と黒表示ができるように、表
示色の補正を行っている。
【００４２】図１４に、本実施の形態に用いた単偏光板
方式の液晶表示装置の反射特性を示す。曲線３４は、本
実施の形態の液晶表示装置の電圧無印加時の黒表示状態
で、曲線３５はオン電圧を印加時の白表示状態を示す。
曲線３６は、比較のために、位相差板を通常のＰＣ１枚
だけの１／４波長板を用いた単偏光板方式の液晶表示装
置の電圧無印加時の黒表示状態を示す。
【００４３】図１において、第１の偏光板１１から入っ
た直線偏光は、第２の位相差板１３と第１の位相差板１
２とネマチック液晶６とを透過することで、すべての波
長にわたり円偏光となり反射層７に到達する。
【００４４】反射層７で反射した円偏光は、ネマチック
液晶６と第１の位相差板１２と第２の位相差板１３とを
再度透過することにより、直線方向が９０゜回転した直
線偏光に戻り、第１の偏光板１１で吸収され、図１４の
グラフの曲線３４に示したような、完全な黒表示が得ら
れる。
【００４５】従来技術の位相差板を１枚使用した単偏光
板方式の液晶表示装置は、図１４の曲線３６に示したよ
うに、短波長側と長波長側の光が漏れ、完全な黒表示は
できず、紫色の黒表示となり、コントラストが低下す
る。
【００４６】つぎに、第１の電極３と第２の電極４との
間に、電圧を印加すると、ネマチック液晶６が立ち上が
り、ＳＴＮ液晶素子２０の実質的なΔｎｄ値が減少す
る。そのため、第１の偏光板１１から入射した直線偏光
は、第１の位相差板１２と第２の位相差板１３とネマチ
ック液晶６を透過することで、楕円偏光や直線偏光に戻
る。
【００４７】この電圧印加によりＳＴＮ液晶素子２０の
実質的なΔｎｄ値を第１の位相差板１２と第２の位相差
板１３とで生ずる位相差値と等しくすると、発生する複
屈折性をほぼ０にすることができる。したがって、第１
の偏光板１１より入射した直線偏光は、回転せずそのま
ま戻るので、図１４の曲線３５に示したように、明るく
良好な白表示を得ることができる。
【００４８】このように、第１の偏光板１１と第１の位
相差板１２と第２の位相差板１３と反射層７を内在した
ＳＴＮ液晶素子２０とにより、外光を用いる反射表示に
おいて、良好な黒表示と明るい白表示が得られ、高コン
トラストの表示が得られる単偏光板方式の反射型の液晶
表示装置を提供できる。
【００４９】〔第１の実施の形態の変形例〕本実施の形
態では、ＳＴＮ液晶素子２０として、２４０゜ツイスト
のＳＴＮモードの液晶素子を用いたが、ツイスト角が２
２０〜２６０゜のＳＴＮ液晶素子でも、同様な反射型液
晶表示装置が得られる。
【００５０】本実施の形態では、反射層７を、第１の電
極３とは別に形成したが、第１の電極をアルミニウムや
銀等の金属薄膜で形成することによって、反射層７と兼
用した反射電極とすることで、構造を単純化することも
可能である。また、表示に影は発生するが、反射層７を
第１の基板１の外側に配置しても、同様な効果は得られ
る。
【００５１】また、この実施の形態では、第２の位相差
板１３として、ＰＣを１軸延伸し、Ｚ軸方向の屈折率ｎ
ｚが、延伸方向の屈折率ｎｘと直角方向の屈折率ｎｙに
たいして、ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚとなっている位相差板を用
いたが、多軸延伸し、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙとなっている、
いわゆるＺタイプの位相差板や、ポリビニルアルコール
（ＰＶＡ）やポリプロピレン（ＰＰ）などの材料を延伸
した位相差板でも、同様な効果が得られる。
【００５２】〔第２の実施の形態〕つぎに、本発明の第
２の実施の形態の液晶表示装置の構成について説明す
る。第２の実施の形態の液晶表示装置は、第１の実施の
形態の液晶表示装置に、第３の位相差板と第２の偏光板
とバックライトとを追加して、透過表示も可能な半透過
反射型の液晶表示装置としたものである。
【００５３】〔液晶表示装置の構成：図４、図５、図
６〕本発明の第２の実施の形態における液晶表示装置の
構成を、図面を用いて説明する。図４は本発明の第２の
実施形態における液晶表示装置の構成要素を説明するた
めの断面図で、図５は画素部を拡大した平面図で、図６
は構成要素の配置関係を示す平面図である。以下、図４
〜図６を用いて、本発明の半透過反射型の液晶表示装置
の構成を説明する。
【００５４】本発明の液晶表示装置は、図４に示すよう
に、ＳＴＮ液晶素子２１と、ＳＴＮ液晶素子２１の上側
に設けた第１の位相差板１２と、第２の位相差板１３
と、第１の偏光板１１と、ＳＴＮ液晶素子２１の下側に
設けた第３の位相差板１８と、第２の偏光板１７と、バ
ックライト１６により構成する。
【００５５】第１の偏光板１１と第２の位相差板１３と
第１の位相差板１２は、アクリル系粘着剤で一体化して
あり、ＳＴＮ液晶素子２１とも、アクリル系粘着剤で貼
り付けてある。また、第２の偏光板１７と第２の位相差
板１８は、アクリル系粘着剤で一体化してあり、ＳＴＮ
液晶素子２１とも、アクリル系粘着剤で貼り付けてあ
る。
【００５６】ＳＴＮ液晶素子２１は、アルミニウムから
なる厚さ０．０２μｍの半透過反射層９とアクリル系材
料からなる厚さ２μｍの保護膜８と透明電極材料である
ＩＴＯからなる厚さ０．３μｍの第１の電極３が形成さ
れている厚さ０．５ｍｍのガラス板からなる第１の基板
１と、ＩＴＯからなる厚さ０．０５μｍの第２の電極４
が形成されている厚さ０．５ｍｍのガラス板からなる第
２の基板２と、第１の基板１と第２の基板２を張り合わ
せるシール材５と、第１の基板１と第２の基板２とに狭
持されている左回り２４０゜ツイスト配向しているネマ
チック液晶６とから形成している。
【００５７】図５に示したように、第１の電極３と第２
の電極４との交差した部分が画素となる。
【００５８】半透過反射層９は、アルミニウムの膜厚を
非常に薄くすることで、一部の光は透過し、残りの光は
反射する、いわゆるハーフミラーにしてある。この実施
の形態では、アルムニウムの膜厚を０．０２μｍとした
ことにより、１０〜２０％程度の光を透過し、残りの８
０〜９０％の光を反射するようにし、図５に示したよう
に画素周辺に長方形の形状で形成した。
【００５９】第１の位相差板１２と第２の位相差板１３
と第１の偏光板１１は、第１の実施の形態で用いたもの
と同一である。
【００６０】第３の位相差板１８は、ポリカーボネート
を延伸した厚さおよそ７０μｍで波長０．５５μの位相
差値Ｒｆ３＝０．１４μｍで、１／４波長板となってい
る。第２の偏光板１７は、偏光度が高いことが重要であ
り、透過率４４％で偏光度９９．９９％の材料を使用し
た。
【００６１】バックライト１６は、導光板に蛍光灯やラ
イト・ミッティング・ダイオード（ＬＥＤ）を取り付け
たものや、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）板などを
用いることが可能であるが、本実施の形態では厚さが約
１ｍｍで、発光色が白色のＥＬ板を用いた。
【００６２】つぎに、各構成部材の配置関係を図６を用
いて説明する。図６（ｂ）に示したＳＴＮ液晶素子２１
から上側の配置関係は、第１の実施の形態と同一であ
り、説明は省略する。
【００６３】ＳＴＮ液晶素子２１の下側に配置した第３
の位相差板の遅相軸１８ａは、図６（ａ）に示すよう
に、水平軸に対して−３３゜に配置し、第２の偏光板の
吸収軸１７ａは水平軸に対して−７８゜に配置し、第１
の偏光板の吸収軸１１ａと直交する。
【００６４】〔第２の実施の形態の効果：図４、図５、
図６〕つぎに、本実施の形態の液晶表示装置の効果につ
いて図面を用いて説明する。反射表示については、第１
の実施の形態の効果と同一であり、良好なコントラスト
の表示が可能である。
【００６５】バックライト１６を点灯した透過表示につ
いて説明する。バックライト１６から出た光は、第２の
偏光板１７により直線偏光となる。この直線偏光は第３
の位相差板１８の遅相軸１８ａに対して４５゜の角度に
入射することから、円偏光となる。半透過反射層９で、
約８割は反射されるが、残りの２割の光が透過する。
【００６６】ＳＴＮ液晶素子２１に電圧を印加していな
い状態では、ＳＴＮ液晶素子２１と第１の位相差板１２
と第２の位相差板１３とにより、複屈折性がほぼ全波長
にわたり１／４波長相当となっている。そこで、本実施
の形態のように配置すると、第３の位相差板１８で発生
した位相差は、ＳＴＮ液晶素子２１と第１の位相差板１
２と第２の位相差板１３とで発生する位相差で減算され
てゼロとなり、第２の偏光板の吸収軸１７ａと直交方向
の直線偏光となって出射する。
【００６７】したがって、第１の偏光板の吸収軸１１ａ
と第２の偏光板の吸収軸１７ａとが直交しているので、
入射光は透過せず、黒表示となる。
【００６８】つぎに、第１の電極３と第２の電極４との
間に、電圧を印加すると、ネマチック液晶６が立ち上が
り、ＳＴＮ液晶素子２１の実質的なΔｎｄ値が減少す
る。そのため、第２の偏光板１７から入射した直線偏光
は、第３の位相差板１８を通過することで円偏光となる
が、ＳＴＮ液晶素子２１と第１の位相差板１２と第２の
位相差板１３とを透過することで、楕円偏光や直線偏光
になる。
【００６９】この電圧印加によりＳＴＮ液晶素子２１で
発生する位相差を１／４波長とすると、第２の偏光板１
７より入射した直線偏光は、第１の位相差板１２と第２
の位相差板１３を透過することで９０゜回転するため、
第１の偏光板１１を透過し、良好な白表示を得ることが
できる。
【００７０】このように、第１の偏光板１１と第２の位
相差板１３と第１の位相差板１２と半透過反射層９を内
在したＳＴＮ液晶素子２１とにより、外光を用いる反射
表示においては良好な黒表示と明るい白表示が得られ、
ＳＴＮ液晶素子２１の下側に第３の位相差板１８と第２
の偏光板１７とバックライト１６とを備えることで、外
光が少ない環境ではバックライト１６を点灯すること
で、良好なコントラストの表示が得られる単偏光板方式
の半透過反射型の液晶表示装置を提供できる。
【００７１】〔第２の実施の形態の変形例〕この実施の
形態では、半透過反射層９を、厚さ０．０２μｍのアル
ミニウム薄膜で形成したが、アルミニウム薄膜は厚さが
０．０３μｍ〜０．０１μｍであれば、一部の光が透過
して、ハ−フミラーとして使用することが可能である。
【００７２】本実施の形態では、半透過反射層９とし
て、アルミニウム薄膜を用いたが、アルミニウム合金や
銀の薄膜や、反射率を改善するために、アルミニウムと
無機酸化物の多層膜を用いることも可能である。
【００７３】本実施の形態では、第３の位相差板１８で
発生する位相差を、ＳＴＮ液晶素子２１で発生する位相
差が減算するように配置したが、第３の位相差板１８と
ＳＴＮ液晶素子２１で発生する位相差とを加算して１／
２波長相当になるように配置し、さらに第２の偏光板の
吸収軸１７ａを第１の偏光板の吸収軸１１ａと平行に配
置することも可能である。
【００７４】〔第３の実施の形態〕つぎに、本発明の第
３の実施の形態の液晶表示装置の構成について説明す
る。第３の実施の形態の液晶表示装置は、液晶素子の下
側に２枚の位相差板を備えること、拡散層を備えるこ
と、半透過反射層の形状が異なることが、第２の実施の
形態と異なっている。
【００７５】〔液晶表示装置の構成：図７、図８、図
９〕本発明の第３の実施形態における半透過反射型の液
晶表示装置の構成を、図面を用いて説明する。図７は本
発明の第３の実施形態における液晶表示装置の構成要素
を説明するための断面図で、図８は画素部を拡大した平
面図で、図９は構成要素の配置関係を示す平面図であ
る。以下、図７〜図９を用いて、本発明の液晶表示装置
の構成を説明する。
【００７６】本発明の液晶表示装置は、図７に示すよう
に、ＳＴＮ液晶素子２２と、ＳＴＮ液晶素子２２の上側
に設けた拡散層１５と、第１の位相差板１２と、第２の
位相差板１３と、第１の偏光板１１と、ＳＴＮ液晶素子
２２の下側に設けた第３の位相差板１８と、第４の位相
差板１９と、第２の偏光板１７と、バックライト１６に
より構成する。
【００７７】第１の偏光板１１と第２の位相差板１３と
第１の位相差板１２は、アクリル系粘着剤で一体化して
ある。また、第３の位相差板１８と第４の位相差板１９
と第２の偏光板１７は、アクリル系粘着剤で一体化して
あり、ＳＴＮ液晶素子２２とも、アクリル系粘着剤で貼
り付けてある。
【００７８】ＳＴＮ液晶素子２２は、アルミニウムから
なる厚さ０．１μｍの半透過反射層１４とアクリル系材
料からなる厚さ２μｍの保護膜８と透明電極材料である
ＩＴＯからなる厚さ０．３μの第１の電極３が形成され
ている厚さ０．５ｍｍのガラス板からなる第１の基板１
と、ＩＴＯからなる厚さ０．０５μの第２の電極４が形
成されている厚さ０．５ｍｍのガラス板からなる第２の
基板２と、第１の基板１と第２の基板２とを張り合わせ
るシール材５と、第１の基板１と第２の基板２とに狭持
されている左回り２４０゜ツイスト配向しているネマチ
ック液晶６とから形成している。
【００７９】図８に示したように、第１の電極３と第２
の電極４との交差した部分が画素となり、画素周辺に長
方形の半透過反射層１４を設ける。半透過反射層１４に
は、画素毎に開口部２５がフォトリソ工程で設けてあ
る。アルミニウムの膜厚は第２の実施の形態より厚いの
で、開口部以外は完全な反射層となっており、開口部の
面積で透過率と反射率を調整することが可能である。本
実施の形態では、開口部の面積を画素面積の１５％に設
定したので、１５％程度の光を透過し、残りの８５％の
光を反射するようにした。
【００８０】拡散層１５は、半透過反射層１４で反射し
た光を散乱し、広視野角で明るい表示を得るために設け
てある。外部から入射する光はなるべく前方に散乱透過
し、後方散乱が少ないものが、高コントラストが得られ
て好ましい。ここでは、粘着剤に微粒子を混合した厚さ
３０μｍの散乱性粘着剤を拡散層１５として用い、ＳＴ
Ｎ液晶素子２２と第１の位相差板１２との粘着剤として
も兼用している。
【００８１】また、拡散層１５には、位相差値をほとん
ど持たず、偏光状態を変化させにくい材料を用いたこと
から、第２の基板２から第１の偏光板１１の間、あるい
は第１の偏光板１１の表面の、どこに配置してもかまわ
ないが、表示ボケを減らすために、なるべく第２の基板
２の近くが好ましい。また、第２の基板２の厚さも、な
るべく薄い方が、表示ボケが少なくなり好ましく、本実
施の形態では厚さ０．５ｍｍとした。また、第２の基板
を０．４ｍｍと薄くし、第１の基板を０．５ｍｍと、第
２の基板を第１の基板より薄くすることも可能である。
【００８２】第１の偏光板１１と、第２の偏光板１７
と、第１の位相差板１２と、第２の位相差板１３と、バ
ックライト１６は、第２の実施の形態で用いたものと同
一である。
【００８３】第３の位相差板１８は、ポリカーボネート
（ＰＣ）を延伸した厚さ約７０μｍの透明フィルムで、
波長０．５５μｍの位相差値Ｒｆ３＝０．３６μｍであ
る。第４の位相差板１９は、ポリプロピレン（ＰＰ）を
延伸した厚さ約１００μｍの透明フィルムで、波長０．
５５μｍの位相差値Ｒｆ４＝０．５０μｍである。
【００８４】ＳＴＮ液晶素子２２の下側に配置した第３
の位相差板の遅相軸１８ａは、水平軸に対して＋５７゜
に配置され、第４の位相差板の遅相軸１９ａは水平軸に
たいして−３３゜に配置してあり、したがって、第３の
位相差板の位相差値Ｒｆ３と第４の位相差板の位相差値
Ｒｆ４は減算され、有効な位相差値としてはΔＲｆ＝Ｒ
ｆ４−Ｒｆ３＝０．１４μｍとなる。
【００８５】つぎに、位相差板の効果について説明す
る。図１３に本実施の形態で用いた位相差板の位相差値
の波長依存性を示す。図１３のグラフの横軸は光の波長
で、縦軸は位相差板の位相差値を示す。曲線３１は、第
３の位相差板１８の位相差値を示し、曲線３２は第４の
位相差板１９の位相差値を示し、曲線３３は、第３の位
相差板１８と第４の位相差板１９を直交して重ねた時の
位相差値である。
【００８６】第３の位相差板１８の材質は、屈折率の波
長依存性の大きいＰＣであるので、曲線３１に示したよ
うに短波長の位相差値は大きくなる。一方、第４の位相
差板１９の材質は屈折率の波長依存性の小さいＰＰであ
るので、曲線３２に示したように、短波長の位相差値は
長波長の位相差値とほぼ同じでほとんど変化しない。
【００８７】したがって、第３の位相差板１８と第４の
位相差板１９とを位相差値が減算するように直交して重
ねると、曲線３３に示したように、０．４μｍ付近の短
波長の位相差値を０．７μｍ付近の長波長の位相差値よ
り小さくすることができる。
【００８８】したがって、位相差値Ｆが光の波長λで除
したＦ／λ値は、すべての波長にわたり、ほぼ１／４に
することが可能となり、いわゆる広帯域１／４波長板を
形成することが可能となる。
【００８９】しかし、通常の１／４波長板は、短波長の
位相差値が長波長の位相差値より大きいので、位相差値
Ｆを波長λで除したＦ／Ｒ値は、短波長では１／４より
大きくなり、長波長では１／４より小さくなり、その結
果、波長毎に偏光状態が変化してしまう。
【００９０】〔第３の実施の形態の効果：図７、図８、
図９〕つぎに本実施の形態の液晶表示装置の効果につい
て、図面を用いて説明する。反射表示については、第２
の実施の形態と同じであり、ねじれ位相差板１２と第１
の位相差板１３を用いることで、良好なコントラストの
表示が可能である。
【００９１】つぎに、バックライト１６を点灯した透過
表示について説明する。バックライト１６から出た光
は、第２の偏光板１７により直線偏光となる。この直線
偏光は第３の位相差板１８と第４の位相差板１９とで形
成した広帯域１／４波長板の遅相軸に対して４５゜の角
度に入射するので、円偏光となる。半透過反射層１４
で、約７割は反射されるが、残りの３割の光が透過す
る。
【００９２】ＳＴＮ液晶素子２２に電圧を印加していな
い状態では、ＳＴＮ液晶素子２２と第２の位相差板１３
と第１の位相差板１２とにより、複屈折性がほぼ全波長
にわたり１／４波長となっている。本実施の形態のよう
に配置すると、第３の位相差板１８と第４の位相差板１
９とで発生した位相差は、ＳＴＮ液晶素子２２と第１の
位相差板１２と第２の位相差板１３とで発生する位相差
で減算されてゼロとなって、第２の偏光板の吸収軸１７
ａと同一方向の直線偏光となって出射する。
【００９３】第１の偏光板の吸収軸１１ａと第２の偏光
板の吸収軸１７ａが直交しているので、入射光は透過せ
ず、黒表示となる。そして、第３の位相差板１８と第４
の位相差板１９を用いたことで、第２の実施形態より
も、良好な黒表示が得られた。
【００９４】つぎに、第１の電極３と第２の電極４との
間に電圧を印加すると、ネマチック液晶６が立ち上が
り、ＳＴＮ液晶素子２２の実質的なΔｎｄ値が減少す
る。そのため、第２の偏光板１７から入射した直線偏光
は、第３の位相差板１８と第４の位相差板１９を透過す
ることで円偏光となるが、ＳＴＮ液晶素子２２と第１の
位相差板１２と第２の位相差板１３とを透過すること
で、楕円偏光や直線偏光になる。
【００９５】この電圧印加によりＳＴＮ液晶素子２２で
発生する位相差を１／４波長とすると、第２の偏光板１
７より入射した直線偏光は、第１の位相差板１２と第２
の位相差板１３とを透過することにより９０゜回転する
ため、第１の偏光板１１を透過し、良好な白表示を得る
ことができる。
【００９６】このように、第１の偏光板１１と第２の位
相差板１３と第１の位相差板１２と半透過反射層１４を
内在したＳＴＮ液晶素子２２とにより、外光を用いる反
射表示においては良好な黒表示と明るい白表示が得ら
れ、ＳＴＮ液晶素子２２の下側に第３の位相差板１８と
第４の位相差板１９と第２の偏光板１７とバックライト
１６とを備えている。このことから、外光が少ない環境
ではバックライト１６を点灯することで、良好なコント
ラストの表示が得られる単偏光板方式の半透過反射型の
液晶表示装置を提供できる。
【００９７】また、画素毎に開口部２５を設けた半透過
反射層１４を用いたことで、開口部２５を大きくすると
透過表示重視の液晶表示装置に、開口部２５を小さくす
ることで、反射表示重視の液晶表示装置に対応すること
が可能である。
【００９８】〔第３の実施の形態の変形例〕また、本実
施の形態では、第３の位相差板１８にＰＣ、第４の位相
差板１９にＰＰを用いたが、屈折率の波長依存性が異な
っていれば、ある程度の効果が得られる。第３の位相差
板１８にポリアリレート、第４の位相差板１９にポリビ
ニルアルコールを用いた場合も、良好なコントラストが
得られた。
【００９９】また、この実施の形態では、第３の位相差
板１８の位相差値Ｒｆ３＝０．３６μｍ、第４の位相差
板１９の位相差値Ｒｆ４＝０．５μｍを用いたが、ΔＲ
ｆ＝Ｒｆ４−Ｒｆ３＝０．１４μｍになる関係を保て
ば、位相差値Ｒｆ３と位相差値Ｒｆ４は、異なっていて
も、同様な効果を得ることができる。
【０１００】〔第４の実施の形態〕つぎに、本発明の第
４の実施の形態の半透過反射型の液晶表示装置の構成に
ついて説明する。第４の実施の形態の液晶表示装置は、
第３の位相差板１８と第４の位相差板１９の種類と配置
角度が第３の実施の形態と異なっている。
【０１０１】〔液晶表示装置の構成：図７、図８、図１
０〕本発明の第４の実施形態における半透過反射型の液
晶表示装置の構成を図面を用いて説明する。第４の実施
の形態における液晶表示装置の構成は、図７と図８に示
した第３の実施の形態と同じであるので、その説明は省
略する。
【０１０２】第３の位相差板１８は、ＰＣを延伸した厚
さ約７０μｍの透明フィルムで、波長０．５５μｍの位
相差値Ｒｆ３＝０．１４μｍで、１／４波長相当であ
る。第４の位相差板１９もＰＣを延伸した厚さ約７０μ
ｍの透明フィルムで、波長０．５５μｍの位相差値Ｒｆ
４＝０．２８μｍで、１／２波長相当に設定する。
【０１０３】つぎに、各構成部材の配置関係を図１０を
用いて説明する。図１０（ｂ）に示したＳＴＮ液晶素子
２２から上側の配置関係は、第１の実施の形態と同一で
あるので、説明は省略する。
【０１０４】ＳＴＮ液晶素子２２の下側に配置した第３
の位相差板の遅相軸１８ａは、図１０（ａ）に示したよ
うに、水平軸にたいして−６３゜に配置し、第３の位相
差板の遅相軸１９ａは、水平軸にたいして−３゜に配置
し、第２の偏光板の吸収軸１７ａは水平軸にたいして−
７８゜に配置し、第１の偏光板の吸収軸１１ａと直交す
る。
【０１０５】〔第４の実施の形態の効果：図７、図１
０〕つぎに、本実施の形態の液晶表示装置の効果につい
て図面を用いて説明する。反射表示については、第３の
実施の形態と同じであり、第１の位相差板１２と第２の
位相差板１３を用いることで、良好なコントラストの表
示が可能である。
【０１０６】つぎに、バックライト１６を点灯した透過
表示について説明する。第３の実施の形態では、屈折率
の波長依存性が異なる位相差板を２枚用いたが、屈折率
の波長依存性が同一の材料を用いても、すべての可視光
領域で円偏光に変換できる広帯域１／４波長板を得るこ
とができる。
【０１０７】位相差値Ｒｆ３が１／４波長相当の０．１
４μｍである第３の位相差板１８と、位相差値Ｒｆ４が
１／２波長相当の０．２８μｍである第４の位相差板１
９を、図１０（ａ）に示したように、交差角が６０゜と
なるように重ねることによって、波長０．５５μｍでの
２枚合計の位相差値は０．１４μｍとなり、波長０．４
μｍ付近の短波長では０．１４μｍより小さく、波長
０．７μｍ付近の長波長では０．１４μｍより大きくな
る。また２枚合計の実質的な遅相軸は、第３の位相差板
の遅相軸１８ａと第４の位相差板の遅相軸１９ａとの中
間となり、水平軸に対して、−３３゜方向となる。
【０１０８】つまり、屈折率の波長依存性が同じ材料の
位相差板でも、２枚の位相差板を用いることで、短波長
の位相差値が長波長の位相差値より小さい、いわゆる広
帯域１／４波長板を形成することが可能となる。つま
り、位相差値Ｒｆを波長λで除したＲｆ／λ値は、すべ
ての可視光領域にわたり、ほぼ１／４にすることが可能
となり、その結果、可視光領域すべての波長で円偏光が
得られる。
【０１０９】バックライト１６から出た光は、第２の偏
光板１７により直線偏光となる。この直線偏光は第３の
位相差板１８と第４の位相差板１９との２枚で合成する
実質的な遅相軸に対して４５゜の角度に入射するので、
円偏光となる。半透過反射層１４で、約７割は反射され
るが、残りの３割の光が透過する。
【０１１０】ＳＴＮ液晶素子２２に電圧を印加していな
い状態では、ＳＴＮ液晶素子２２と第１の位相差板１２
と第２の位相差板１３とにより、複屈折性がほぼ全波長
にわたり１／４波長となっている。本実施の形態のよう
に配置すると、第３の位相差板１８と第４の位相差板１
９とで発生した位相差は、ＳＴＮ液晶素子２２と第１の
位相差板１２と第２の位相差板１３とで発生する位相差
で減算されてゼロとなり、第２の偏光板の吸収軸１７ａ
と同一方向の直線偏光となって出射する。
【０１１１】第１の偏光板の吸収軸１１ａと第２の偏光
板の吸収軸１７ａとが直交しているので、入射光は透過
せず、黒表示となる。そして、第３の位相差板１８と第
４の位相差板１９とを用いたことによって、第２の実施
形態よりも、良好な黒表示が得られた。
【０１１２】つぎに、第１の電極３と第２の電極４との
間に電圧を印加すると、ネマチック液晶６が立ち上が
り、ＳＴＮ液晶素子２２の実質的なΔｎｄ値が減少す
る。そのため、第２の偏光板１７から入射した直線偏光
は、第３の位相差板１８と第４の位相差板１９とを通過
することで円偏光となるが、ＳＴＮ液晶素子２２と第１
の位相差板１２と第２の位相差板１３とを透過すること
で、楕円偏光や直線偏光になる。
【０１１３】この電圧印加によりＳＴＮ液晶素子２２で
発生する位相差値を１／４波長相当とすると、第２の偏
光板１７より入射した直線偏光は、第１の位相差板１２
と第２の位相差板１３とを透過することで９０゜回転す
るため、第１の偏光板１１を透過し、良好な白表示を得
ることができる。
【０１１４】このように、第１の偏光板１１と第２の位
相差板１３と第１の位相差板１２と半透過反射層１４を
内在したＳＴＮ液晶素子２２とにより、外光を用いる反
射表示においては良好な黒表示と明るい白表示が得ら
れ、ＳＴＮ液晶素子２２の下側に第３の位相差板１８と
第４の位相差板１９と第２の偏光板１７とバックライト
１６とを備えている。このことから、外光が少ない環境
ではバックライト１６を点灯することで、良好なコント
ラストの表示が得られる単偏光板方式の半透過反射型の
液晶表示装置を提供できる。
【０１１５】〔第５の実施の形態〕つぎに、本発明の第
５の実施の形態の液晶表示装置の構成について説明す
る。第５の実施の形態の液晶表示装置は、半透過反射板
の形状が異なること、カラーフィルタを備えることでカ
ラー表示が可能となっていることが、第４の実施の形態
の構成と異なっている。
【０１１６】〔液晶表示装置の構成：図１１、図１２〕
本発明の第５の実施形態における液晶表示装置の構成
を、図面を用いて説明する。図１１は本発明の第５の実
施形態における液晶表示装置の構成要素を説明するため
の断面図で、図１２は画素部を拡大した平面図である。
構成要素の配置関係は、図１０に示した第４の実施の形
態と同一であるので省略する。以下、図１０〜図１２を
用いて、本発明の液晶表示装置の構成を説明する。
【０１１７】本発明の液晶表示装置は、図１１に示すよ
うに、ＳＴＮ液晶素子２３と、ＳＴＮ液晶素子２３の上
側に設けた拡散層１５と、第１の位相差板１２と、第２
の位相差板１３と、第１の偏光板１１と、ＳＴＮ液晶素
子２３の下側に設けた第３の位相差板１８と、第４の位
相差板１９と、第２の偏光板１７と、バックライト１６
により構成する。
【０１１８】第１の偏光板１１と第２の位相差板１３と
第１の位相差板１２とは、アクリル系粘着剤で一体化し
てあり、拡散層１５にてＳＴＮ液晶素子２３と貼り付け
てある。また、第３の位相差板１８と第４の位相差板１
９と第２の偏光板１７とはアクリル系粘着剤で一体化し
てあり、ＳＴＮ液晶素子２３とも、アクリル系粘着剤で
貼り付けてある。
【０１１９】ＳＴＮ液晶素子２３は、アルミニウムから
なる厚さ０．０２μｍの半透過反射層９と、赤フィルタ
Ｒ、緑フィルタＧ、青フィルタＢの３色からなる厚さ１
μｍのカラーフィルタ１０とアクリル系材料からなる厚
さ２μｍの保護膜８と透明電極材料であるＩＴＯからな
る厚さ０．３μｍの第１の電極３が形成されている厚さ
０．５ｍｍのガラス板からなる第１の基板１と、ＩＴＯ
からなる厚さ０．０５μｍの第２の電極４が形成されて
いる厚さ０．５ｍｍのガラス板からなる第２の基板２
と、第１の基板１と第２の基板２とを張り合わせるシー
ル材５と、第１の基板１と第２の基板２とに狭持されて
いる左回り２４０゜ツイスト配向しているネマチック液
晶６とから形成してある。
【０１２０】半透過反射層９は、アルミニウムの膜厚を
非常に薄くすることで、一部の光は透過し、残りの光は
反射する、いわゆるハーフミラーにしてある。本実施の
形態では、アルムニウムの膜厚を、第１の実施の形態と
同じ０．０２μとしたことにより、１０〜２０％程度の
光を透過し、残りの８０〜９０％の光を反射するように
し、図１２に示したように画素周辺に長方形の形状で形
成した。
【０１２１】第１の偏光板１１と、第２の位相差板１３
と、第１の位相差板１２と、拡散層１５と、第２の偏光
板１７は、第４の実施の形態で用いたものと同一であ
る。
【０１２２】第３の位相差板１８と、第４の位相差板１
９と第２の偏光板１７も第４の実施の形態で用いたもの
と同一である。
【０１２３】バックライト１６は、第１〜第４の実施の
形態と同じ白色ＥＬを用いることも可能ではあるが、本
実施の形態では、彩度と明るさを向上するために、導光
板に３波長型蛍光管を取り付けたサイドライト方式を用
いた。
【０１２４】カラーフィルタ１０は、赤フィルタＲと、
緑フィルタＧと、青フィルタＢの３色で構成され、図１
２に示すように、本実施の形態では、第２の電極４と平
行になる縦ストライプ形状とする。各カラーフィルタの
幅は、第２の電極４の幅より広く形成し、すきまが生じ
ないようにしてある。カラーフィルタ１０の間にすきま
が生じると、入射光が増加し、明るくはなるが、表示色
に白の光が混色し、色純度が低下するので、好ましくな
い。
【０１２５】カラーフィルタ１０は、明るさを改善する
ために、分光スペクトルにおける最大透過率がなるべく
高いことが好ましく、各色の最大透過率は８０％以上が
好ましく、９０％以上が最も好ましい。また、分光スペ
クトルにおける最小透過率も２０％〜５０％と高くする
必要がある。
【０１２６】カラーフィルタ１０としては、顔料分散
型、染色型、印刷型、転写型、電着型などが使えるが、
アクリル系やＰＶＡ系の感光性樹脂に顔料を分散させた
顔料分散型が耐熱温度が高く、色純度も良いので、最も
好ましい。
【０１２７】このような高透過率のカラーフィルタを得
るために、第１の基板１にアルミニウム薄膜の半透過反
射層９を形成し、半透過反射層９の表面を陽極酸化処理
で不活性化させた後、感光性樹脂に顔料を１０〜１５％
配合したカラーレジストを、スピンナーを用いて第１の
基板１に塗布し、露光工程と現像工程を行い、厚さが１
μｍ程度でも、透過率が高いカラーフィルタ１０を形成
した。
【０１２８】各構成部材の配置関係は、図１０に示した
第４の実施の形態と同一であるので省略する。
【０１２９】〔第５の実施の形態の効果：図１１〕つぎ
に、この第５の実施の形態の液晶表示装置の効果につい
て、図面を用いて説明する。カラーフィルタ１０はまっ
たく複屈折性を持たないことから、反射表示について
は、さきに説明した第４の実施の形態と同じであり、第
１の位相差板１２と第２の位相差板１３とを用いること
で、良好なコントラストの表示が可能である。
【０１３０】そして、表示画素のオンとオフを組み合わ
せることで、カラー表示が可能となる。たとえば、赤フ
ィルタＲをオン（白）とし、緑フィルタＧと青フィルタ
Ｂをオフ（黒）とすることで、赤表示が可能となる。
【０１３１】本実施の形態の半透過反射型の液晶表示装
置は、反射率が高く、かつ、コントラスト比が１０以上
と高い値が得られたので、バックライト１６が非点灯の
反射表示でも、彩度が高く、明るいカラー表示が得られ
た。
【０１３２】つぎに、バックライト１６を点灯した透過
表示について説明する。半透過反射層９とカラーフィル
タ１０は複屈折性を持たないので、透過表示も第４の実
施の形態と同じである。したがって、バックライト１６
から出た光は、第２の偏光板１７により直線偏光とな
り、第４の位相差板１９と第３の位相差板１８を透過す
ることから、円偏光となる。半透過反射層９で、約８割
は反射されるが、残りの２割の光が透過する。
【０１３３】ＳＴＮ液晶素子２３に電圧を印加していな
い状態では、ＳＴＮ液晶素子２３と第２の位相差板１３
と第１の位相差板１２とにより、複屈折量がほぼ全波長
にわたり１／４波長相当となっているので、第３の位相
差板１８と第４の位相差板１９とで発生した位相差は、
ＳＴＮ液晶素子２３と第１の位相差板１２と第２の位相
差板１３とで発生する位相差で減算されてゼロとなり、
第２の偏光板の吸収軸１７ａと直交方向の直線偏光とな
って出射する。
【０１３４】第１の偏光板の吸収軸１１ａと第２の偏光
板の吸収軸１７ａとは直交しているので、入射光は透過
せず、黒表示となる。そして、第１の電極３と第２の電
極４との間に電圧を印加すると、第４の実施の形態と同
様な効果で白表示となる。
【０１３５】このように、第１の偏光板１１と第２の位
相差板１３と第１の位相差板１２と拡散層１５と、半透
過反射層９とカラーフィルタ１０を内在したＳＴＮ液晶
素子２３とにより、外光を用いる反射表示においては良
好なコントラストのカラー表示が可能であり、ＳＴＮ液
晶素子２３の下側に第３の位相差板１８と第４の位相差
板１９と第２の偏光板１７とバックライト１６とを備え
ることで、外光が少ない環境ではバックライト１６を点
灯することで、良好なカラー表示が得られる単偏光板方
式の液晶表示装置を提供できる。
【０１３６】〔第５の実施の形態の変形例〕本実施の形
態では、カラーフィルタ１０を第１の基板１に設けた
が、第２の基板２の内側で、第２の電極４と第２の基板
２との間にカラーフィルタ１０を形成することも可能で
ある。しかし、カラーフィルタ１０を第１の基板１に設
ける方が、保護膜８を、カラーフィルタ１０の平坦化
と、半透過反射膜９と第１の電極３との絶縁層としての
機能を兼ねることが可能となり、好ましい。
【０１３７】また、本実施の形態では、カラーフィルタ
１０として、赤緑青の３色を用いたが、シアン、イエロ
ー、マゼンタの３色のカラーフィルタを用いても、同じ
ように明るいカラー表示が可能である。
【０１３８】また、本実施の形態では、カラーフィルタ
製造工程の洗浄ラインに耐えるように、半透過反射層８
として、アルミニウム薄膜の表面を陽極酸化処理で不活
性化させたが、アルミニウム薄膜上に酸化シリコン（Ｓ
ｉＯ2）などの透明な酸化膜をスパッタリング法や化学
的気相成長法（ＣＶＤ法）で形成することも可能であ
る。
【０１３９】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、第１の偏光板１１と第２の位相差板１３と第
１の位相差板１２と反射層７を内在したＳＴＮ液晶素子
２０とにより、外光を用いて、高コントラストで明るい
反射表示が得られる単偏光板方式の液晶表示装置を提供
できる。
【０１４０】またさらに、本発明の液晶表示装置によれ
ば、第１の偏光板１１と第２の位相差板１３と第１の位
相差板１２と半透過反射層９を内在したＳＴＮ液晶素子
２１と、第３の位相差板１８と第２の偏光板１７とバッ
クライト１６を用いることから、外光による反射表示
と、バックライト照明による透過表示が可能で、かつ、
反射表示と透過表示の両方で高コントラストが得られる
単偏光板方式の液晶表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における液晶表示装
置の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における液晶表示装
置の画素部を拡大して示す平面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における液晶表示装
置の配置関係を示す平面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態における液晶表示装
置の配置関係を示す平面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態における液晶表示装
置の画素部を拡大して示す平面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態における液晶表示装
置の配置関係を示す平面図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態における液晶表示装
置の構成を示す断面図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態における液晶表示装
置の画素部を拡大して示す平面図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態における液晶表示装
置の配置関係を示す平面図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態における液晶表示
装置の配置関係を示す平面図である。
【図１１】本発明の第５の実施の形態における液晶表示
装置の構成を示す断面図である。
【図１２】本発明の第５の実施の形態における液晶表示
装置の画素部を拡大して示す平面図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態における液晶表示
装置に用いる位相差板の位相差値の波長依存性を示すグ
ラフである。
【図１４】本発明の第１の実施の形態における液晶表示
装置における分光反射率特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１：第１の基板 ２：第２の基板
３：第１の電極 ４：第２の電極 ５：シール材
６：ネマチック液晶 ６ａ：下液晶分子配向方向 ６ｂ：上液晶分
子配向方向 ７：反射層 ８：保護膜 ９：半透過反射層（ハーフミラー） １０：
カラーフィルタ １１：第１の偏光板 １１ａ：第１の偏光板
の吸収軸 １２：第１の位相差板 １２ａ：第１の位相
差板の遅相軸 １３：第２の位相差板 １３ａ：第２の位相
差板の遅相軸 １４：半透過反射層（開口部付き） １５：
拡散層 １６：バックライト １７：第２の偏光板 １７ａ：第２の偏光板の吸収軸 １８：第３
の位相差板 １８ａ：第３の位相差板の遅相軸 １９：第
４の位相差板 １９ａ：第４の位相差板の遅相軸 ２０、２１、２２、２３：ＳＴＮ液晶素子 Ｒ：赤フィルタ Ｇ：緑フィルタ
Ｂ：青フィルタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５１０ Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５１０ ２Ｈ０９１ ５２０ ５２０ 1/139 1/137 ５０５ Ｆターム(参考） 2H042 DA02 DA12 DA18 DB01 DB08 DC02 DE00 2H048 BA02 BA45 BB02 BB10 BB14 BB44 2H049 BA02 BA03 BA06 BA07 BA42 BB03 BB42 BB43 BB48 BC03 2H088 GA02 HA12 HA16 HA17 HA21 HA28 JA13 KA05 KA07 KA30 MA02 2H089 QA16 RA10 SA02 SA04 SA18 TA12 TA14 TA15 TA17 TA18 2H091 FA02Y FA08X FA11X FA14Y FA41Z FB02 FC01 FC02 FD06 FD10 GA03 HA10 KA01 LA17

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 反射層と第１の電極とを有する第１の基
    板と第２の電極を有する第２の基板と前記一対の基板間
    にツイスト角が２２０°〜２６０°にツイスト配向して
    いるネマチック液晶を狭持してなるＳＴＮ液晶素子と、 前記第２の基板の外側に設ける第１の位相差板と、 その第１の位相差板の外側に設ける第２の位相差板と、 その第２の位相差板の外側に設ける第１の偏光板とを具
    備する液晶表示装置であって、 前記ＳＴＮ液晶素子の複屈折量を示すΔｎｄ値Ｒｓが
    ０．７９μｍ〜０．８５μｍであり、 前記第１の位相差板の複屈折量を示す位相差値Ｒｆ１が
    ０．１７μｍ〜０．１９μｍであり、 前記第２の位相差板の複屈折量を示す位相差値Ｒｆ２と
    Ｒｓとの差Ｒｆ２−Ｒｓが０．０８μｍ〜０．１３μｍ
    であり、 前記第１の位相差板の遅相軸と前記第２の位相差板の遅
    相軸との交差角αが３２°〜４２°であることを特徴と
    する液晶表示装置。
  2. 【請求項２】 半透過反射層と第１の電極とを有する第
    １の基板と第２の電極を有する第２の基板と前記一対の
    基板間にツイスト角が２２０°〜２６０°にツイスト配
    向しているネマチック液晶を狭持してなるＳＴＮ液晶素
    子と、 前記第２の基板の外側に設ける第１の位相差板と、 その第１の位相差板の外側に設ける第２の位相差板と、 その第２の位相差板の外側に設ける第１の偏光板と、 前記第１の基板の外側に設ける第３の位相差板と、 その第３の位相差板の外側に設ける第２の偏光板と、 その第２の偏光板の外側に設けるバックライトとを具備
    する液晶表示装置であって、 前記ＳＴＮ液晶素子の複屈折量を示すΔｎｄ値Ｒｓが
    ０．７９μｍ〜０．８５μｍであり、 前記第１の位相差板の複屈折量を示す位相差値Ｒｆ１が
    ０．１７μｍ〜０．１９μｍであり、 前記第２の位相差板の複屈折量を示す位相差値Ｒｆ２と
    Ｒｓとの差Ｒｆ２−Ｒｓが０．０８μｍ〜０．１３μｍ
    であり、 前記第１の位相差板の遅相軸と前記第２の位相差板の遅
    相軸との交差角αが３２°〜４２°であり、 前記第３の位相差板の位相差値が概ね１／４波長である
    ことを特徴とする液晶表示装置。
  3. 【請求項３】 半透過反射層と第１の電極とを有する第
    １の基板と第２の電極を有する第２の基板と前記一対の
    基板間にツイスト角が２２０°〜２６０°にツイスト配
    向しているネマチック液晶を狭持してなるＳＴＮ液晶素
    子と、 前記第２の基板の外側に設ける第１の位相差板と、 その第１の位相差板の外側に設ける第２の位相差板と、 その第２の位相差板の外側に設ける第１の偏光板と、 前記第１の基板の外側に設ける第３の位相差板と、 その第３の位相差板の外側に設ける第４の位相差板と、 その第４の位相差板の外側に設ける第２の偏光板と、 その第２の偏光板の外側に設けるバックライトとを具備
    する液晶表示装置であって、 前記ＳＴＮ液晶素子の複屈折量を示すΔｎｄ値Ｒｓが
    ０．７９μｍ〜０．８５μｍであり、 前記第１の位相差板の複屈折量を示す位相差値Ｒｆ１が
    ０．１７μｍ〜０．１９μｍであり、 前記第２の位相差板の複屈折量を示す位相差値Ｒｆ２と
    Ｒｓとの差Ｒｆ２−Ｒｓが０．０８μｍ〜０．１３μｍ
    であり、 前記第１の位相差板の遅相軸と前記第２の位相差板の遅
    相軸との交差角αが３２°〜４２°であり、 前記第３の位相差板の遅相軸と前記第４の位相差板の遅
    相軸とは概ね直交しており、 その第３の位相差板の位相差値の波長依存性と前記第４
    の位相差板の位相差値の波長依存性とが異なり、 前記第３の位相差板の位相差値と前記第４の位相差板の
    位相差値との差が概ね１／４波長であることを特徴とす
    る液晶表示装置。
  4. 【請求項４】 半透過反射層と第１の電極とを有する第
    １の基板と第２の電極を有する第２の基板と前記一対の
    基板間にツイスト角が２２０°〜２６０°にツイスト配
    向しているネマチック液晶を狭持してなるＳＴＮ液晶素
    子と、 前記第２の基板の外側に設ける第１の位相差板と、 その第１の位相差板の外側に設ける第２の位相差板と、 その第２の位相差板の外側に設ける第１の偏光板と、 前記第１の基板の外側に設ける第３の位相差板と、 その第３の位相差板の外側に設ける第４の位相差板と、 その第４の位相差板の外側に設ける第２の偏光板と、 その第２の偏光板の外側に設けるバックライトとを具備
    する液晶表示装置であって、 前記ＳＴＮ液晶素子の複屈折量を示すΔｎｄ値Ｒｓが
    ０．７９μｍ〜０．８５μｍであり、 前記第１の位相差板の複屈折量を示す位相差値Ｒｆ１が
    ０．１７μｍ〜０．１９μｍであり、 前記第２の位相差板の複屈折量を示す位相差値Ｒｆ２と
    Ｒｓとの差Ｒｆ２−Ｒｓが０．０８μｍ〜０．１３μｍ
    であり、 前記第１の位相差板の遅相軸と前記第２の位相差板の遅
    相軸との交差角αが３２°〜４２°であり、 前記第３の位相差板の遅相軸と第４の位相差板の遅相軸
    とは概ね６０゜に交差しており、 前記第３の位相差板の位相差値は概ね１／４波長であ
    り、 前記第４の位相差板の位相差値は概ね１／２波長である
    ことを特徴とする液晶表示装置。
  5. 【請求項５】 前記第１の基板と前記第２の基板のいず
    れか一方の基板に複数色のカラーフィルタを設ける請求
    項１、請求項２、請求項３、または請求項４に記載の液
    晶表示装置。
  6. 【請求項６】 前記第２の基板の外側に拡散層を設ける
    請求項１、請求項２、請求項３、または請求項４に記載
    の液晶表示装置。
  7. 【請求項７】 前記半透過反射層として、厚さ０．０３
    μｍ〜０．０１μｍの金属薄膜を用いる請求項２、請求
    項３、または請求項４に記載の液晶表示装置。
  8. 【請求項８】 前記半透過反射層として、画素毎に開口
    部を設けた金属薄膜を用いる請求項２、請求項３、また
    は請求項４に記載の液晶表示装置。
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