JP2002258268A

JP2002258268A - 液晶表示装置

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Publication number: JP2002258268A
Application number: JP2001054979A
Authority: JP
Inventors: Osamu Ito; 理伊東; Shinichi Komura; 真一小村
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-02-28
Filing date: 2001-02-28
Publication date: 2002-09-11
Anticipated expiration: 2021-02-28
Also published as: JP4118027B2; US6788370B2; US20020118323A1

Abstract

(57)【要約】【課題】反射表示部と透過表示部を有する反射型液晶表
示装置において、反射表示と透過表示の両方で良好な表
示を得る。【解決手段】一対の対向基板１１，１２、該対向基板間
に狭持した液晶層１０および液晶駆動部１９、並びに前
記対向基板の上側および下側に偏光板３３，３４および
位相板３１，３２をそれぞれ配置した液晶表示装置であ
って、該液晶表示装置の画素は反射率の印加電圧特性が
ノーマリクローズ型である反射表示部および該反射表示
部を構成する液晶層よりも層厚の厚い透過表示部を備
え、前記対向基板の下側に配置した偏光板３４および位
相板３２は楕円偏光板を形成し、前記液晶層の層厚の差
に相当する部分の液晶層を通過した時点でのバックライ
ト光を円偏光にする。

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にかか
り、特に１つの画素内に反射表示部と透過表示部を備え
た液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】反射型液晶表示装置のあるものは、１つ
の画素内に反射表示部と透過表示部を有する。前記反射
表示部は、反射板を用いて周囲から入射する光を反射し
て表示を行う。反射表示部は周囲の明るさによらずコン
トラスト比が一定であるため、晴天時の屋外から室内ま
での環境下で良好な表示が得られるという長所がある。
しかし、暗室等の暗い環境では表示を認識できなくな
る。

【０００３】一方、前記透過表示部は背後に置かれたバ
ックライト光源の光を利用して表示を行う。透過表示部
は暗室等の暗い環境でも表示を認識できるという長所が
ある。しかし、界面反射光の強度がバックライト光より
も強いような明るい環境下では表示を認識できなくな
る。

【０００４】このように、反射表示部と透過表示部は互
いの短所を補い合う関係にあるため、この両者を備えた
反射型液晶表示装置は、晴天時の屋外から暗室等までを
含む広い条件下で使用が可能である。１つの画素内に反
射表示部と透過表示部を有する反射型液晶表示装置は、
例えば特開平１１−２４２２２６号公報に記載されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】反射表示部と透過表示
部を有する反射型液晶表示装置（以下、単に反射型液晶
表示装置という）の反射表示部は、反射板を液晶セル内
に内蔵し、１枚の偏光板と１枚もしくは２枚の位相板を
用いて構成される。一方、反射型液晶表示装置の透過表
示部は、液晶セルの上下に１枚の偏光板を用い、液晶セ
ルと偏光板の間に１枚もしくは２枚の位相板を用いて構
成される。

【０００６】前記反射表示部の表示特性は、液晶層、位
相板、偏光板の各光学パラメータにより決定される。前
記液晶層の光学パラメータにはツイスト角、リタデーシ
ョンがある。位相板の光学パラメータには遅相軸方位
角、リタデーションがある。偏光板の光学パラメータに
は吸収軸方位角がある。

【０００７】また、前記透過型表示部の表示特性も、同
様に液晶層、位相板、偏光板の光学パラメータにより決
定される。

【０００８】前記反射型液晶表示装置の上側（液晶表示
装置の観察面側）では、そこに配置する位相板と偏光板
は反射表示部と透過表示部で共通に用いることができ
る。一方、反射型液晶表示装置の下側では、反射表示部
に電界を印加するための反射電極と透過表示部に電界を
印加するための透明電極を同層に形成することは困難で
あり、これらを通常異なる層として形成する。このた
め、反射表示部と透過表示部では液晶層厚が異なること
になり、反射表示と透過表示の両方で良好な表示を得る
ことはできない。

【０００９】このため、例えば、スーパーツイステッド
ネマチック液晶を用いた反射型液晶表示装置では、液晶
層厚変動に対するマージンが極めて狭いため反射表示部
と透過表示部の段差を解消した構造としている。しか
し、この装置では、透過表示部の透過率を増大するため
に下側位相板と下側偏光板の組合わせを楕円偏光板にし
ている。この場合には、反射表示部と透過表示部の段差
がないにもかかわらず前記組み合わせを楕円偏光板にし
たことにより、透過表示のコントラスト比が１０：１程
度まで低下する。

【００１０】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、反射表示と透過表示の両方で良好な表示を
得る反射型液晶表示装置を提供する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために次のような手段を採用した。

【００１２】一対の対向基板、該対向基板間に狭持した
液晶層および液晶駆動部、並びに前記対向基板の上側お
よび下側に偏光板および位相板をそれぞれ配置した液晶
表示装置であって、該液晶表示装置の画素は反射率の印
加電圧特性がノーマリクローズ型である反射表示部およ
び該反射表示部を構成する液晶層よりも層厚の厚い透過
表示部を備え、前記対向基板の下側に配置した偏光板お
よび位相板は楕円偏光板を形成し、前記液晶層の層厚の
差に相当する部分の液晶層を通過した時点でのバックラ
イト光を円偏光にする。

【００１３】

【発明の実施の形態】反射型液晶表示装置の液晶層、位
相板、偏光板の光学パラメータ設定方法は、例えば、
Ｏ．Ｉｔｏｕ，Ｓ．Ｋｏｍｕｒａ，Ｋ．Ｋｕｗａｂ
ａｒａ，Ｋ．Ｆｕｎａｈａｔａ，Ｋ．Ｋｏｎｄｏ，
Ｋ．Ｋｕｂｏらの発表（ＳＩＤ９８ＤＩＧＥＳＴ
７６６〜７６９頁（１９９８））に記載されている。反
射型液晶表示装置では、光が偏光板に入射し、位相板、
液晶層を通過して反射板で反射され、再び液晶層、位相
板を通過して偏光板に入射する。暗表示時には、この過
程において光が二分の一波長に相当する位相差を付与さ
れるならば、二回目に偏光板に入射した時点で完全に吸
収されるため理想的である。即ち、一回目の偏光板通過
により直線偏光となった光の振動面がこの過程において
９０度回転し、二回目に偏光板に入射した時点で偏光板
の吸収軸に振動方向が平行になるからである。片道の光
路に換算すれば、透過光に付与される位相差は四分の一
波長であり、反射板に到達した時点において透過光の偏
光状態は円偏光になる。

【００１４】また、明表示時には、光が一波長に相当す
る位相差を付与されるならば、二回目に偏光板に入射し
た時点で完全に透過するため理想的である。即ち、この
時、一回目の偏光板通過において直線偏光となった光の
振動面が回転せず、二回目に偏光板に入射した時点で偏
光板の吸収軸に振動方向が垂直になるからである。片道
の光路に換算すれば、透過光に付与される位相差は二分
の一波長であり、反射板に到達した時点において透過光
の偏光状態は直線偏光になる。

【００１５】以上のことをポアンカレ球表示を用いて表
したのが図１と図２である。なお、ポアンカレ球表示は
ストークスパラメータＳ１、Ｓ２、Ｓ３を３軸とした空
間内で定義される半径１の球であり、図１７に示すよう
に球面上の各点は全ての偏光状態と１対１に対応する。
例えば、ポアンカレ球表示のＳ１、Ｓ２平面との切線は
直線偏光に対応し、Ｓ３軸との交点は円偏光に対応す
る。その他の部分は楕円偏光に対応する。

【００１６】図１は、暗表示における理想的な偏光変換
を表す。図１について説明すると、偏光板透過後に透過
光は直線偏光であり、ポアンカレ球の赤道上の一点Ｌ１
に位置する。偏光板と液晶層を透過した後に円偏光に変
換される。すなわち、ポアンカレ球上を４分の１回転し
て極Ｐに移動する。反射後に再び液晶層と位相板を通過
して、振動方向が９０°回転した直線偏光になる。すな
わち、ポアンカレ球上を再び４分の１回転してＬ１とは
反対側の赤道上の点Ｌ２に移動する。

【００１７】図２は、明表示における理想的な偏光変換
を表す。偏光板透過後に透過光は直線偏光であり、ポア
ンカレ球の赤道上の一点Ｌ１に位置する。偏光板と液晶
層を透過した後に振動方向の９０°回転した直線光に変
換される。すなわち、ポアンカレ球上を２分の１回転し
てＬ１とは反対側の赤道上の点Ｌ２に移動する。反射後
に再び液晶層と位相板を通過して、もとの直線偏光にな
る。すなわち、ポアンカレ球上を再び２分の１回転して
Ｌ１にもどる。

【００１８】コントラスト比は明表示時と暗表示時の反
射率の比で表されるが、主にコントラスト比に影響を及
ぼすのは暗表示時の反射率である。暗表示において上記
のような偏光変換が可視波長の全域において成り立つよ
うに、液晶層、位相板、偏光板の光学パラメータを設定
し、この設定をもとに上側偏光板、上側位相板および反
射表示部の液晶層厚を決定する。

【００１９】次に、透過表示部における理想的な偏光変
換と、これを実現する下側偏光板と下側位相板について
説明する。反射表示部と透過表示部の間に段差がない場
合には、バックライト光が円偏光になって液晶層に入射
すれば、理想的な暗表示が得られる。即ち、暗表示時に
液晶層と上側位相板はこれらを通過する光に１／４波長
の位相差を与えるので、円偏光を入射すれば直線偏光に
変換され、上側偏光板により完全に吸収される。バック
ライト光を円偏光にするためには、下側位相板を１／４
波長板とし、下側偏光板の透過軸を、下側位相板の遅相
軸に対して４５度の角度を成すように配置すればよい。

【００２０】以上のことをポアンカレ球表示を用いて表
したのが図３である。図３は反射表示部と透過表示部の
間に段差がない場合の透過表示部のポアンカレ球表示で
あり、暗表示における理想的な偏光変換を表す。偏光板
透過後に透過光は直線偏光であり、ポアンカレ球の赤道
上の一点Ｌ１に位置する。偏光板と下側位相板を通過し
た後に円偏光に変換されて極Ｐに移動する。第１の液晶
層を透過した後に上側位相板を通過して振動方向が９０
°回転した直線偏光になり、Ｌ１とは反対側の赤道上の
点Ｌ２に移動する。

【００２１】ポアンカレ球表示では、位相板による偏光
状態の変換は、（Ｓ１、Ｓ２）平面内にありかつポアン
カレ球の中心を通る回転軸の回りの回転として表され、
回転軸は位相板の遅相軸に相当する。図３中に、位相板
の遅相軸を表す回転軸ＳＡを破線で示した。下側偏光板
の透過軸と下側位相板の遅相軸のなす角をθとすると、
Ｌ１と回転軸のなす角は２θである。図３では、偏光板
の透過軸と下側位相板の遅相軸のなす角は４５度である
ため、Ｌ１と回転軸のなす角は９０度である。

【００２２】一方、反射表示部と透過表示部の間に段差
があり、透過表示部の方が液晶層厚が厚い場合には、透
過表示部の液晶層を厚さ方向に対して２つに分けて考え
る。反射表示部の液晶層の下側界面を境界として考え、
これよりも下側を段差部液晶層、これよりも上側を反射
表示部液晶層とする。

【００２３】段差部液晶層を通過して境界に達した時点
で、バックライト光は円偏光になっていればよい。即
ち、段差部液晶層もバックライト光に位相差を与えるた
め、下側位相板と段差部液晶層を合わせたものが１／４
波長板と同様に作用すればよい。この時、下側位相板を
通過した時点において、バックライト光は楕円偏光にな
る。

【００２４】以上のことをポアンカレ球表示を用いて表
したのが図４である。図４は透過表示部の液晶層厚が厚
い場合の透過表示部のポアンカレ球表示であり、その暗
表示における理想的な偏光変換を表す。下側偏光板透過
後に透過光は直線偏光であり、ポアンカレ球の赤道上の
一点Ｌ１に位置する。偏光板と下側位相板を通過した後
に楕円偏光Ｅに変換される。段差部液晶層を透過した後
に円偏光に変換されて極Ｐに移動する。反射表示部液晶
層と上側位相板を通過して振動方向が９０°回転した直
線偏光になり、赤道上の点Ｌ２に移動する。

【００２５】楕円偏光Ｅから極Ｐへの移動は段差部液晶
層による作用であり、楕円偏光Ｅから極Ｐへの回転角を
ψとする。下側位相板透過後にバックライト光を楕円偏
光Ｅにするため、回転軸とＥ１のなす角はポアンカレ球
上において９０°以下にしなければならない。回転軸と
Ｅ１のなす角が９０°からずれた分の角度は、９０°−
２θである。図４より明らかなように、ψは９０°−２
θに等しい。また、液晶層の実質的な複屈折をΔｎ、反
射表示部と透過表示部の段差をｄ、バックライト光の波
長をλとすると、ψは次式で表される。

【００２６】 ψ＝３６０°×Δｎｄ／λ （１）また、ψは９０°−２θに等しいことから、次式が得ら
れる。

【００２７】４５°−θ＝１８０°×Δｎｄ／λ （２）以上のようにして、反射表示部と透過表示部の段差ｄ
と、下側偏光板吸収軸と下側位相板遅相軸のなす角θが
関係づけられる。

【００２８】すなわち、（２）式より、反射表示部と透
過表示部の段差ｄが変化しても、θを（２）式に従って
調節することにより、何れの段差ｄにおいても透過表示
の暗表示透過率を低減できる。また、反射表示部と透過
表示部の段差ｄが変化して場合に、下側位相板をリタデ
ーションの異なる別の品種の位相板に変える必要は無
く、（２）式に従ってその貼り付け角度を変えればよい
ことが分かる。

【００２９】また、反射表示部と透過表示部の段差ｄに
応じてθを（２）式に従って設定することにより、第２
の液晶層を通過した時点でのバックライト光を円偏光に
できる。この時、上側偏光板、上側位相板、第１の液晶
層を通過した光が円偏光になるように上側偏光板と上側
位相板が設定されていれば、透過表示の暗表示透過率を
十分に低減でき、高いコントラスト比の透過表示が得ら
れる。また、上側偏光板、上側位相板、第１の液晶層を
通過した光が円偏光になっていれば、反射表示の暗表示
反射率を十分に低減できる。以上のようにして、高いコ
ントラスト比の透過表示と反射表示が同時に得られる。
しかも、反射表示部の反射率と透過表示部の透過率を同
じ印加電圧において十分に低減できる。

【００３０】ところで、前記下側位相板を２枚の位相板
で構成することができる。２枚の位相板を液晶層に近い
方から第１の下側位相板、第２の下側位相板とする。一
般に１／４波長板と１／２波長板を組み合わせれば広帯
域の円偏光板がえられ、全可視波長域の透過光が円偏光
により近い偏光になることが知られている。これと同様
に、第１の下側位相板および第２の下側位相板のリタデ
ーションをそれぞれ１／４波長および１／２波長とする
ことにより、楕円偏光板の全可視波長領域の透過光をよ
り同一の楕円偏光にして、より高コントラストの透過光
をえることができる。

【００３１】次に、本発明の実施例を説明する。

【００３２】「実施例１」本実施例にかかる液晶表示装
置を図５に示す。液晶表示装置は、第１の基板１１と液
晶層１０と第２の基板１２から構成され、第１の基板と
第２の基板間には液晶層を挟持する。第１の基板は、液
晶層に近接する側にカラーフィルタ１３とブラックマト
リクス１４と平坦化層１５と共通電極１６と第１の配向
膜１７を有する。また、第２の基板の液晶層に近接する
側に薄膜トランジスタ１９と第２の配向膜２４を有す
る。薄膜トランジスタ１９は逆スタガ型であり、走査配
線と信号配線と反射電極２３と透明電極２２に接続され
ている。走査配線と信号配線は第１の絶縁層２０で絶縁
されており、信号配線と反射電極は第２の絶縁層２１で
絶縁されている。反射電極２３と透明電極２２は第２の
絶縁層で絶縁されている。透明電極２２と薄膜トランジ
スタ１９は同層にあり、直接結合されている。反射電極
２３と薄膜トランジスタ１９は異なる層にあり、スルー
ホール３０を介して結合されている。反射電極２３上に
は第２の配向膜があり、液晶層に近接してその配向方向
を規定する。

【００３３】第１の基板１１はホウケイサンガラス製で
あり、厚さは０．７ｍｍである。カラーフィルタは赤、
緑、青色を呈する各部分をストライプ状に繰り返して配
列しており、画素間隙に相当する部分には樹脂性のブラ
ックマトリクスを有する。カラーフィルタおよびブラッ
クマトリクスに起因する凹凸は、樹脂性の平坦化層１５
により平坦化されている。共通電極１６はＩｎｄｉｕｍ
ＴｉｎＯｘｉｄｅ（ＩＴＯ）製であり、層厚は０．
１４μｍである。第１の配向膜１７には日産化学社製の
サンエバーを用い、その層厚は０．２μｍとした。

【００３４】第２の基板１２は第１の基板と同様にホウ
ケイサンガラス製であり、厚さは０．７ｍｍである。第
２の配向膜２４は第１の配向膜と同じ日産化学社製のサ
ンエバーであり、その層厚は０．２μｍである。信号配
線と走査配線はクロム製であり、第１の絶縁層２０は窒
化シリコン膜である。第２の絶縁層２１は窒化シリコン
膜であり、膜厚は０．６μｍにした。透明電極はＩＴＯ
製であり、層厚は０．１４μｍである。

【００３５】図５に示したように、反射電極２３は透明
電極２２の上側に存在する。一画素内の拡散反射電極が
存在する部分が反射表示部であり、反射電極が存在せ
ず、透明電極が現れている部分が透過表示部である。図
５中に反射表示部と透過表示部を記した。

【００３６】液晶層には、複屈折が０．０７３であるフ
ッ素系液晶材料を用いた。直径が４．０μｍの真球状の
ポリマービーズを１ｍｍ^２あたり約１００個の割合で分
散し、これにより液晶層厚を３．９μｍにするととも
に、液晶層厚を表示部の全体にわたってほぼ均一にし
た。第１の配向膜１７と第２の配向膜２４には、ラビン
グ法で配向処理を施した。ラビングロールの回転数は３
０００回転／分、ラビングロールの基板との接触部分の
幅は１１ｍｍとして、液晶層のプレチルト角を約５度と
した。また、配向処理の方位を適宜設定し、第１の基板
と第２の基板を組み立てて、液晶材料を注入した時に液
晶層のツイスト角が５０度になるようにした。

【００３７】第１の基板１１の上方には、上側偏光板３
３と上側位相板３１と拡散粘着剤３５を配置した。上側
位相板３１には日東電工社製のＮＲＺフィルムを、上側
偏光板３３には日東電工社製のＳＥＧ１４２５ＤＵＮを
用いた。第２の配向膜２４の配向処理方向を方位角０度
とし、第１の基板側から見て反時計回りに方位角を定義
すると、上側位相板３１の遅相軸方位角は５６度、上側
偏光板３３の吸収軸方位角は６９度となるように貼り合
わせた。また、上側位相板３１の波長６３３ｎｍにおけ
るリタデーションは３９５ｎｍとした。

【００３８】上記の上側偏光板３３の吸収軸方位角と上
側位相板３１の遅相軸方位角とリタデーションは以下の
ようにして決定した。すなわち、規則的な捻じれ構造を
持つ液晶層の法線方向の光学特性は、Ｓ．Ｃｈａｎｄｒ
ａｓｅｋａｒ，Ｇ．Ｓ．Ｒａｎｇａｎａｔｈ，Ｕ．
Ｄ．Ｋｉｎｉ，Ｋ．Ａ．Ｓｕｒｅｓｈらによる文献Ｍ
ｏｌ．Ｃｒｉｓｔ．Ｌｉｑ．Ｃｒｙｓｔ２４
巻（１９７３年）２０１〜２１１頁に記載されている。
液晶層に入射する直前における透過光の偏光状態を円偏
光と仮定して、液晶層を通過した後の透過光の偏光状態
を計算した。これを可視波長の広い範囲において直線偏
光に変換するように、液晶層のツイスト角とリタデーシ
ョン、及び位相板のリタデーションと遅相軸の方位角を
求めた。その結果、図１１と図１２に示したような解の
分布が得られた。図中の斜線部が高コントラストを与え
る解の分布を示しており、解はいくつかの群を成す。図
１１と図１２中に示したように解をＡ群、Ｂ群、Ｃ群、
Ｄ群、Ｅ群に分類し、このうちＣ群を選択することにし
た。Ｃ群の解における液晶層のリタデーションと位相板
のリタデーションの関係を図１３に、偏光板吸収軸方位
角と位相板遅相軸方位角の関係を図１４に示す。これよ
り、液晶層のリタデーションを２００ｎｍ以上、３５０
ｎｍ以下の範囲内にし、位相板のリタデーションを２８
０ｎｍ以上、４７０ｎｍ以下の範囲内にし、位相板の遅
相軸の方位角を３０度以上、７５度以下の範囲内にし、
偏光板の吸収軸の方位角を３０度以上、９０度以下の範
囲内にし、解を満足する組合わせを選択して設定すれば
よい。さらに、位相板を通過した後の偏光（直線偏光も
しくはこれに近い楕円偏光）の振動方向を求め、これと
吸収軸が平行になるようにして偏光板の吸収軸方位角を
定めた。以上により、上側偏光板の吸収軸方位角と上側
位相板の遅相軸方位角とリタデーションを前述のように
決定することができる。

【００３９】次に、上側位相板３１のＮｚ係数は０．０
に設定する。Ｎｚ係数は屈折率の３次元分布を表す係数
であり、ＹａｓｕｏＦｕｊｉｍｕｒａ，Ｔａｔｓｕ
ｋｉＮａｇａｔｓｕｋａ，ＨｉｒｏｙｕｋｉＹｏｓ
ｈｉｍｉ，ＴａｋｅｆｕｍｉＳｉｍｏｍｕｒａらの
発表（ＳＩＤ‘９１ＤＩＧＥＳＴ（１９９１）７３
９頁〜７４２頁）において、次式で定義されている。

【００４０】Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）（３）ここで、ｎｘとｎｙは平面内の屈折率で、ｎｘは遅相軸
方向の屈折率、ｎｙは進相軸方向の屈折率である。ｎｚ
は厚さ方向の屈折率である。

【００４１】本実施例の液晶層はツイスト角が５０度と
小さい値であるため、その光学特性はＮｚ係数が１．０
の一軸性媒体に近い。そのため、Ｎｚ係数が０．０の位
相板を組み合わせることにより、位相差の視角変動を低
減できる。この状態の両者の屈折率楕円体の配置を示し
たのが図１５である。Ｎｚ係数が０．０の位相板は円盤
状の屈折率楕円体を有し、液晶層はラグビーボール状の
屈折率楕円体を有する。屈折率楕円体の形状が互いに異
なるため、厚さ方向の屈折率が寄与する視角方向におい
ても位相差が良好に補償される。更に、法線方向から見
て位相板の遅相軸と液晶層の配向方向が直交するように
配置すれば、位相板と液晶層の遅相軸は全ての視角方向
において直交し、両者の位相差は更に良好に補償され
る。この状態の両者の屈折率楕円体の配置を近似的に示
したのが図１６である。本実施例では位相板の遅相軸は
下側基板の配向方向に対して５５度に設定している。こ
れは上側基板の配向方向に対して１０５度に、液晶配向
の平均方向（液晶層中央における配向方向）に対して８
０度であることに相当しており、図１６に示した条件に
近いことがわかる。このような位相板配置において、Ｎ
ｚ係数を理想値である０．０に近づければ視角特性が良
好に補償され、より高いコントラスト比が得られる。

【００４２】以上のようにして、電圧無印加時において
暗表示が得られ、電圧印加とともに反射率が増大するノ
ーマリクローズ型の反射表示部が得られる。

【００４３】拡散粘着剤は粘着剤中に微小球体を分散し
たものであり、粘着剤と微小球体の屈折率の違いにより
透過光を拡散する性質を有する。これにより反射電極の
鏡面反射を低減して周囲の物体が表示部に映り込むこと
を防止するとともに、周囲から入射する光をより高い割
合で法線方向に反射して明るさを増大することができ
る。

【００４４】次に、以上のようにして作成した液晶表示
装置の反射表示の表示特性を評価した。積分球光源を用
いて、法線方向を中心とした角度４５度の範囲内からサ
ンプルに均等に光照射し、この状態における輝度を法線
方向から測定した。測定結果を図６に表示特性（ａ）と
して示す。前記条件で標準拡散板の輝度を測定し、これ
を反射率１００％とした。図に示すように、電圧無印加
時に反射率が最小となり、その後電圧印加とともに反射
率が増大するノーマリクローズ型の表示特性が得られ
た。また、反射率の最大値は印加電圧２．５Ｖにおいて
得られ、その時の反射率は２２．６％であった。また、
コントラスト比は２８：１であった。

【００４５】次いで、光源の照射条件を変えて反射表示
の表示特性を再び評価した。法線方向から３０度傾いた
方向からサンプルに光照射した。反射率の最大値は前記
条件で測定した標準拡散板の輝度を１００％として２
３．１％であった。また、コントラスト比は３２：１で
あった。

【００４６】次に透過表示部の詳細を説明する。第２の
基板１２の下方に、下側偏光板３４と下側位相板３２を
配置した。下側位相板３２には日東電工社製のＮＲＦフ
ィルムを、下側偏光板３４には日東電工社製のＳＥＧ１
４２５ＤＵＮを用いた。なお、下側位相板には、このほ
かに複屈折の波長依存性がより少ないＡＲＴＯＮ、ある
いは複屈折が波長とともに減少するフィルムを用いるこ
とができる。この場合は、透過光の偏光状態の波長依存
性が低減されるため、より高コントラスト比の透過表示
が得られる。

【００４７】第２の絶縁層２１の厚さが０．６μｍ、反
射電極２３の厚さが０．２μｍであるため、反射表示部
と透過表示部の段差は０．８μｍである。また、液晶材
料の波長６３３ｎｍにおける複屈折は０．０７２であ
る。これを（２）式に代入することにより、下側偏光板
３４の透過軸と下側位相板３２の遅相軸のなす角度は２
８．６度と求まる。

【００４８】この計算結果に基づき、下側偏光板３４の
透過軸と下側位相板３２の遅相軸のなす角度を２９度に
固定して、電圧無印加時の透過率が最小になる軸配置を
求めた。その結果、下側位相板の遅相軸方位角は３４
度、下側偏光板の吸収軸方位角は６５度とした。また、
下側位相板の波長６３３ｎｍにおけるリタデーションは
１３４ｎｍとし、Ｎｚ係数は１．０にした。以上のよう
にして、透過表示部も反射表示部と同様にノーマリクロ
ーズ型とした。

【００４９】次に、下側偏光板３４の後方にバックライ
トを置き、透過表示の表示特性を法線方向から評価し
た。測定結果を図６中に表示特性（ｂ）として併記し
た。電圧無印加時に透過率が最小となり、その後電圧印
加とともに反射率が増大するノーマリクローズ型の表示
特性が得られた。また、反射率の最大値が得られる印加
電圧２．５Ｖにおける透過率は２．１％であった。ま
た、コントラスト比は３５：１であった。

【００５０】夕方の屋外や比較的照明の弱い屋内などの
使用環境では、バックライト光と同程度の明るさの光が
周囲から入射して、透過表示と反射表示がほぼ同じ明る
さに見えることがある。しかし、透過表示、反射表示と
も同じノーマリクローズ型としたことにより、透過表示
と反射表示がほぼ同じ明るさで共存する場合でも高いコ
ントラスト比が得られる。

【００５１】以上のように、反射表示部と透過表示部の
段差を考慮して（２）式により下側偏光板の透過軸と下
側位相板の遅相軸のなす角度を決定し、これに基づいて
下側偏光板の透過軸と下側位相板の遅相軸を設定するこ
とにより、透過表示部および反射表示部とも高いコント
ラスト比を示す反射型液晶表示装置が得られた。

【００５２】「実施例２」実施例１に示す液晶表示装置
において、第２の絶縁層２１の厚さを０．８μｍに増大
した。これにより、透明電極と反射電極間の距離が増大
して両者の間の容量結合が減少するため、表示の均一性
が向上できる。

【００５３】さらに、第２の基板１２の下方に、下側偏
光板３４と下側位相板３２を配置した。第２の絶縁層２
１の厚さが０．８μｍ、拡散反射電極２３の厚さが０．
２μｍであるため、反射表示部と透過表示部の段差は
１．０μｍである。また、液晶材料の波長６３３ｎｍに
おける複屈折は０．０７２である。これを（２）式に代
入することにより、下側偏光板３４の透過軸と下側位相
板３２の遅相軸のなす角度は２４．２度と求まる。

【００５４】この計算結果に基づき、下側偏光板３４の
透過軸と下側位相板３２の遅相軸のなす角度を２４度に
固定して、電圧無印加時の透過率が最小になる軸配置を
求めた。その結果、下側位相板３２の遅相軸方位角は３
４度、下側偏光板３４の吸収軸方位角は５８度とした。
以上のようにして、透過表示部も反射表示部と同様にノ
ーマリクローズ型とした。

【００５５】次に、透過表示の表示特性を法線方向から
評価したところノーマリクローズ型の表示特性が得られ
た。また、反射率の最大値が得られる印加電圧２．７Ｖ
における透過率は２．１％であった。また、コントラス
ト比は４２：１であった。

【００５６】以上のように、反射表示部と透過表示部の
段差を考慮して（２）式により下側偏光板の透過軸と下
側位相板の遅相軸のなす角度を決定し、これに基づいて
下側偏光板の透過軸と下側位相板の遅相軸を設定するこ
とにより、透過表示、反射表示とも高いコントラスト比
を示す反射型液晶表示装置が得られた。

【００５７】「実施例３」実施例１に示す液晶表示装置
において、透過表示部に第２の絶縁層２１を残した。本
実施例の液晶表示装置の断面図を図７に示す。図７に示
したように、透明電極２２の上部を第２の絶縁層が覆っ
た構造になっている。実施例１のように透過表示部にお
いて第２の絶縁層２１を除去した場合、反射表示部と透
過表示部の間には第２の絶縁層の厚さに相当する段差が
発生し、これによりドメイン等の表示不良が発生する可
能性がある。このような表示不良を防止するためには、
第２の絶縁層２１を垂直にエッチングせずに、４５度程
度のテーパーを付けてエッチングしなければならない。
その結果、テーパーに相当する部分では液晶層厚が正常
な透過表示部とは異なった値になり、暗表示透過率が増
大して透過表示のコントラスト比が減少する。本実施例
では透過表示部に第２の絶縁層２１を残したことによ
り、透過表示部と反射表示部の段差を反射電極２３の厚
さ分に低減できる。また、テーパーに相当する部分も減
少するため、暗表示透過率がより低下して透過表示のコ
ントラスト比が増大するという効果が得られる。

【００５８】一方、第２の基板１２の下方には、下側偏
光板３４と下側位相板３２を配置した。反射表示部と透
過表示部の段差は反射電極の厚さ分の０．２μｍであ
る。また、液晶材料の波長６３３ｎｍにおける複屈折は
０．０７２である。これを（２）式に代入することによ
り、下側偏光板３４の透過軸と下側位相板３２の遅相軸
のなす角度は４０．８度と求まる。

【００５９】この計算結果に基づき、下側偏光板３４の
透過軸と下側位相板３２の遅相軸のなす角度を４１度に
固定して、電圧無印加時の透過率が最小になる軸配置を
求めた。その結果、下側位相板の遅相軸方位角は５４
度、下側偏光板の吸収軸方位角は９５度とした。以上の
ようにして、透過表示部も反射表示部と同様にノーマリ
クローズ型とした。

【００６０】次に、透過表示の表示特性を法線方向から
評価したところノーマリクローズ型の表示特性が得られ
た。また、反射率の最大値が得られる印加電圧２．７Ｖ
における透過率は１．７％であった。また、コントラス
ト比は５５：１に増大した。

【００６１】以上のように、反射表示部と透過表示部の
段差を考慮して（２）式により下側偏光板の透過軸と下
側位相板の遅相軸のなす角度を決定し、これに基づいて
下側偏光板の透過軸と下側位相板の遅相軸を設定するこ
とにより、透過表示、反射表示とも高いコントラスト比
を示す部分透過型の液晶表示装置が得られた。

【００６２】なお、本実施例では下側偏光板と下側位相
板の組合わせを楕円偏光板としたが、電気ベクトルの軌
跡（一般には楕円になる）の楕円率が1でない偏光は全
て楕円偏光であると解釈することもできる。本発明で意
味する楕円偏光板をより具体的に定義すれば、本実施例
のように反射電極の膜厚に起因する位相差の分だけ円偏
光から位相がずれた楕円偏光を楕円率の下限とし、これ
よりも楕円率の大きい楕円偏光を与えるものを楕円偏光
板とする。反射電極の層厚で最も小さい値は０．１μｍ
程度であり、液晶材料の複屈折値で最も小さい値は０．
０６程度であり、透過光の波長を５５０μｍとすると、
これによって与えられる位相差は０．０１１πである。
これより、円偏光から０．０１１π以上位相がずれた楕
円偏光を与える下側偏光板と下側位相板の組合わせを楕
円備光板と定義する。

【００６３】「実施例４」実施例１に示す反射型液晶表
示装置において、反射電極２３と第２の絶縁層２１との
間に凹凸形成層２５を形成した。本実施例の液晶表示装
置の断面図を図８に示す。凹凸形成層２５の凹凸により
反射電極上にこれと類似の形状の凹凸が形成されて、反
射電極自体が拡散性を有する。これに伴い、図５に示す
拡散粘着剤３５を除去し、位相板３１は微小粒子を含ま
ない粘着剤で基板上に固着した。前記拡散粘着剤は形成
が容易であるという長所を有するが、反射電極から離れ
たところで光拡散するため解像度を低下させるという欠
点を有する。また、反射電極自体が拡散性を有すること
により、解像度を低下させずに正反射の低減が可能にな
る。

【００６４】凹凸形成層２５は有機膜であり、該凹凸形
成層はフォトリソグラフにより円柱状に形成したものを
加熱軟化して凸状にした。各凹凸で反射された光の干渉
効果による着色を防止するため、凹凸形成層はランダム
に配置した。凹凸形成層の高さは０．３μｍとした。凹
凸形成層の底部の形状は円形であり、その直径は５μｍ
にした。

【００６５】次に、積分球光源を用いて、法線方向を中
心とした角度４５度の範囲内からサンプルに均等に光照
射し、この状態における輝度を法線方向から測定した。
ノーマリクローズ型の表示特性が得られ、反射率の最大
値は２５．６％に増大した。また、コントラスト比は３
２：１であった。透過表示部もノーマリクローズ型であ
り、印加電圧２．７Ｖにおける透過率は２．１％であっ
た。また、コントラスト比は３７：１であった。

【００６６】「実施例５」実施例１に示す反射型液晶表
示装置において、透明電極２２と第２の絶縁層２１の間
に凹凸形成層２５を形成した。本実施例の液晶表示装置
の断面図を図９に示す。凹凸形成層２５の凹凸により反
射電極上にこれと類似の形状の凹凸が形成されており、
反射電極自体が拡散性を有する。これに伴い、図５に示
す拡散粘着剤３５を除去し、位相板３１は微小粒子を含
まない粘着剤で基板上に固着した。この場合にも、実施
例４と同様に解像度を低下することなく正反射の低減が
可能になる。

【００６７】「実施例６」実施例１に示す液晶表示装置
において、下側位相板３２の遅相軸と下側偏光板３４の
透過軸のなす角を２度づつ変え、各角度においてその方
位角を最適化して、透過表示のコントラスト比を測定し
た。その結果を図１０に示す。

【００６８】ＣＲＴや透過型液晶表示装置等の発光型表
示装置は、暗室においては１００：１を超えるコントラ
スト比を示す。しかし、照明光や太陽光の存在下では表
示部の表面で約１％以上の反射が生じる。明るい室内や
曇天下の屋外では環境光強度は約１０００ｃｄ／ｍ^２で
あるが、この場合には１０ｃｄ／ｍ^２の反射光が生じ
る。このため、明表示時の輝度を３００ｃｄ／ｍ^２とし
ても、反射光の影響だけでコントラスト比はおよそ３
０：１以下に低減する。すなわち、通常の使用条件で使
用者が観察している表示装置のコントラスト比は最高で
も３０：１程度である。したがって、本発明では以上の
事実を考慮して、コントラスト比の第１目標を３０：１
においた。

【００６９】また、透過型液晶表示装置の中でも、マト
リクス電極を用いて大容量の表示を行うスーパーツイス
テッドネマチック（ＳＴＮ）型液晶表示装置は、スペー
サービーズ周辺の配向不良や液晶層厚の不均一による影
響を受け易い。このため、界面反射のない暗室において
もコントラスト比は１００：１以下になる。界面反射の
生じる通常の使用条件では、ＳＴＮ型液晶表示装置のコ
ントラスト比は最高でも１５：１程度である。したがっ
て、本発明ではコントラスト比の第２目標を１５：１に
おいた。

【００７０】また、反射表示部と透過表示部の段差が
０．８μｍで、液晶材料の波長６３３ｎｍにおける複屈
折が０．０７２であることから、前記（２）式より下側
偏光板の透過軸と下側位相板の遅相軸のなす角度は２
８．６度と求まる。この計算結果に基づき、実施例１で
は下側偏光板の透過軸と下側位相板の遅相軸のなす角度
を２９度にした。

【００７１】図１０より明らかなように、２９度に最も
近い３０度と２８度において一番目と二番目に高いコン
トラスト比が得られており、２９度から遠ざかるにつれ
てコントラスト比が低下している。また、コントラスト
比の第１目標である３０：１に着目すると、２９度±２
度の範囲内で３０：１より高いコントラスト比が得られ
ている。第２目標である１５：１に着目すると、２９度
±５度の範囲内で１５：１より高いコントラスト比が得
られている。

【００７２】したがって、下側偏光板の透過軸と下側位
相板の遅相軸のなす角度は、（２）式で与えられる値を
中心として±５度の範囲内が望ましく、また、（２）式
で与えられる値を中心として±３度の範囲内がさらに望
ましいことが分かる。

【００７３】「実施例７」実施例１に示す液晶表示装置
において、下側位相板を２枚の位相板で構成した。第２
の基板に近い方から第１の下側位相板、第２の下側位相
板とする。それぞれのリタデーションと遅相軸方位角は
以下のようにして決定した。すなわち、反射部液晶層と
段差部液晶層に電圧を印加しない状態で上側偏光板側か
ら白色光を照射し、上側位相板、反射部液晶層、段差部
液晶層を通過した光の偏光状態を可視波長域の複数の波
長で測定した。これをＳｌ、Ｓ２平面に投影したポアン
カレ球上で評価した。第１の下側位相板は各波長の偏光
をＳｌ、Ｓ２平面に投影したポアンカレ球上で直線状に
分布するように変換した。このとき、反射部液晶層と段
差部液晶層の有する旋光性が補償され、複屈折性による
波長分散だけが残る。次いで、第２の下側位相板は第１
の下側位相板を透過した光をＳｌ、Ｓ２平面切線上の一
点に集中するように変換した。このとき、各波長の透過
光は振動方向の等しい直線偏光に変換され、吸収軸が振
動方向と平行になるように下側偏光板を配置することに
よりこれらを吸収できる。

【００７４】以上のようにして求めた第１の下側位相
板、第２の下側位相板のリタデーションを図１８に示
す。解は３群に分類され、それぞれＦ群、Ｇ群、Ｋ群と
する。Ｆ群では第２の下側位相板のリタデーションは第
１の下側位相板よりも１８０ｎｍから２２０ｎｍほど大
きく、かつ第１の下側位相板のリタデーションは５０ｎ
ｍから１８０ｎｍの範囲で分布している。Ｇ群では第１
の下側位相板のリタデーションの分布範囲は狭く、１８
０ｎｍから２２０ｎｍの範囲で分布している。これに対
して第２の下側位相板のリタデーションの分布範囲は広
く、２００ｎｍから４００ｎｍの範囲で分布している。
Ｇ群では第１の下側位相板のリタデーションの分布範囲
は狭く、１８０ｎｍから２２０ｎｍの範囲で分布してい
る。これに対して、第２の位相板のリタデーションの分
布範囲は広く、２００ｎｍから４００ｎｍの範囲で分布
している。Ｋ群では第１の下側位相板のリタデーション
の分布範囲は５０ｎｍから１８０ｎｍであり、第２の下
側位相板のリタデーションの分布範囲は１００ｎｍから
２００ｎｍである。

【００７５】このうち、本実施例ではＦ群の解を選択し
た。第１の下側位相板のリタデーションを１４０ｎｍ、
第１の下側位相板の遅相軸方位角を１４８度、第２の下
側位相板のリタデーションを３４０ｎｍ、第２の下側位
相板の遅相軸方位角を３８度、下側偏光板の吸収軸方位
角を４８度に設定した．透過表示のコントラスト比を測
定したところ、４１：１であった。２枚の下側位相板を
用いて透通光の位相差補償をより厳密に行ったことによ
り、透過表示のコントラスト比を実施例１よりも増大す
ることができた。

【００７６】本実施例の下側位相板と下側偏光板の組合
わせは広帯域の楕円偏光板であり、より広い波長域にわ
たって同一の楕円偏光を与える。広帯域の円偏光板とし
て４分の１波長板と２分の１波長板と偏光板の積層体が
知られているが、本実施例の楕円偏光板もこれに類似の
作用を有する。広帯域の円偏光板の原理を図１９に示
す。図１９はＳｌ、Ｓ２平面に投影したポアンカレ球で
あり、円の中心が円偏光に、円周が直線備光にそれぞれ
相当する。偏光板を透通した直線偏光Ｌｌを２分の１波
長板（第２の偏光板に相当）で一旦直線偏光Ｌ２に変換
し、４分の１波長板（第１の偏光板に相当）で円偏光Ｃ
に変換する。透過偏光は２分の１波長板と４分の１波長
板により往復運動に近い動きをするため２分の１波長板
と４分の１波長板の有する位相差の波長分散が良好に補
償され、より広い波長域にわたって円偏光が得られる．
図１９において２分の１波長板の遅相軸と偏光板の透過
軸の聞のなす角を２φとすると、４分の１波長板の遅相
軸と偏光板の透過軸のなす角は４φ＋９０度と求まる。
実空間ではそれぞれ２分の１のφ度、２φ＋４５度とな
る。

【００７７】本実施例の楕円偏光板も楕円偏光に相当す
るポアンカレ球上の一点に各波長の光を集めることか
ら、図２０に示したように、広帯域の円偏光板に類似の
変換を行う。すなわち、第２の下側位相板が２分の１波
長板と類似に透過光Ｌｌを直線偏光近傍の点Ｌ２’に移
動し、第１の下側位相板が４分の１波長板と類似にこれ
を楕円偏光に相当するポアンカレ球上の点Ｅに移動す
る。図１８より明らかなように、第２の下側位相板のリ
タデーションは２分の１波長（約２７５ｎｍ）の近傍に
分布し、第１の下側位相板のリタデーションは４分の１
波長（約１３７ｎｍ）の近傍に分布する。第２の下側位
相板の遅相軸と偏光板の吸収軸のなす角、および第１の
下側位相板の遅相軸と下側偏光板の吸収軸のなす角も広
帯域の円偏光板に類似の傾向にある。第２の下側位相板
の遅相軸と下側偏光板の透過軸のなす角をφとすると、
第１の下側位相板の遅相軸と下側偏光板の透過軸のなす
角は２φ＋３５度から２φ＋５５度の範囲内にある。

【００７８】「実施例８」実施例１に示す反射型液晶表
示装置において、ツイスト角を６５度にした。また、上
側位相板を第１の上側位相板と第２の上側位相板とで構
成した。第１の上側位相板のリタデーションは３１０ｎ
ｍ、遅相軸方位角は１８度とした。また、第２の上側位
相板のリタデーションは１４０ｎｍ、遅相軸方位角は１
２６度とした。上側偏光板の吸収軸角度は１７８度にし
た。ここで、上側偏光板に近い側より順に第１の上側位
相板、第２の上側位相板とした。

【００７９】第１の上側位相板と第２の上側位相板のリ
タデーションと遅相軸方位角は実施例１と同様にして求
めた。すなわち、液晶層側から偏光板、位相板の方向に
光が通過するものとし、液晶層に入射する直前における
透過光の偏光状態を円偏光と仮定して、液晶層を通過し
た後の透過光の偏光状態を計算した。液晶層のツイスト
角は５０度から１００度の範囲にあるものとした。この
ときの透過光を可視波長の広い範囲において直線偏光に
変換するように、第１の上側位相板と第２の上側位相板
のリタデーションと遅相軸の方位角を求めた。上側位相
板を２枚にしたことにより、液晶層の有する複屈折性と
旋光性がより厳密に補償され、基板法線方向を主に光が
入射した場合には、特に高いコントラスト比が得られ
る。

【００８０】このようにして求めた第１の上側位相板と
第２の上側位相板のリタデーションの関係を図２１に示
す。第１の上側位相板と第２の上側位相板のリタデーシ
ョンは三群に分かれて分布しており、それぞれＨ群、Ｉ
群、Ｊ群と呼ぶことにする。Ｈ群では第２の上側位相板
のリタデーションは５０ｎｍから２８０ｎｍの範囲で分
布しており、第１の上側位相板のリタデーションは第２
の上側位相板のリタデーションよりも大きく、両者の差
は７０ｎｍ以上、１９０ｎｍ以下の範囲にある。Ｉ群で
は第２の上側位相板のリタデーションは３５０ｎｍから
４８０ｎｍの範囲で分布しており、第２の上側位相板の
リタデーションは第１の上側位相板のリタデーションよ
りも大きく、両者の差は１０ｎｍ以上、５０ｎｍ以下の
範囲にある。Ｊ群では第２の上側位相板のリタデーショ
ンは３８０ｎｍから４８０ｎｍの範囲で分布しており、
第１の上側位相板のリタデーションは第２の上側位相板
のリタデーションよりも大きく、両者の差は８０ｎｍ以
上、１２０ｎｍ以下の範囲にある。本実施例ではＩ群の
解を選択した。

【００８１】また、下側位相板を２枚の位相板で構成
し、第１の位相板と第２の位相板のリタデーションは図
１８のＦ群の解より以下のように選択した。すなわち、
第１の下側位相板のリタデーションを１４０ｎｍ、第１
の下側位相板の遅相軸方位角を１４８度、第２の下側位
相板のリタデーションを３４０ｎｍ、第２の下側位相板
の遅相軸方位角を３８度、下側偏光板の吸収軸方位角を
４８度に設定した。

【００８２】以上のようにして作成した液晶表示装置の
反射表示の表示特性を評価した。積分球光源を用いて、
法線方向を中心とした角度４５度の範囲内からサンプル
に均等に光照射し、この状態における輝度を法線方向か
ら測定したところ、コントラスト比は２６：１であっ
た。積分球光源の光照射角度を１５度以内としたとこ
ろ、コントラスト比は３６：１に向上した。このよう
に、上側位相板を２枚にして法線方向の位相差をより厳
密に補償したことにより、特に光照射角度を絞ったとき
の反射表示のコントラスト比を向上することができた。

【００８３】「実施例９」実施例１に示す反射型液晶表
示装置において、ツイスト角を８０度にした。また、上
側位相板を第１の上側位相板と第２の上側位相板とで構
成し、そのリタデーションは図２１中のＨ群の解から以
下のように選択した。すなわち、第１の上側位相板のリ
タデーションを２９０ｎｍ、遅相軸方位角を１０度、第
２の上側位相板のリタデーションを１４０ｎｍ、遅相軸
方位角を１２０度、上側偏光板の吸収軸方位角を１７６
度に設定した。

【００８４】また、下側位相板を２枚の位相板で構成
し、第１の下側位相板と第２の下側位相板のリタデーシ
ョンは図１８のＦ群の解より以下のように選択した。す
なわち、第１の下側位相板のリタデーションを１４０ｎ
ｍ、第１の下側位相板の遅相軸方位角を１５０度、第２
の下側位相板のリタデーションを３４０ｎｍ、第２の下
側位相板の遅相軸方位角を３０度、下側偏光板の吸収軸
方位角を５０度に設定した。

【００８５】積分球光源の光照射角度を４５度としたと
ころコントラスト比は２８：１であり、光照射角度が１
５度以内では３４：１に向上した。このように、上側位
相板を２枚にして法線方向の位相差をより厳密に補償し
たことにより、特に光照射角度を絞ったときに反射表示
のコントラスト比が向上した。

【００８６】「実施例１０」実施例１に示す反射型液晶
表示装置において、ツイスト角を８０度にした。また、
上側位相板のリタデーションは図１２中のＤ群の解から
選択して、上側位相板のリタデーションは３４０ｎｍ
し、遅相軸方位角は９０度とした。上側偏光板の吸収軸
角度は９度にした。また、下側位相板を２枚の位相板で
構成し、第１の下側位相板と第２の下側位相板のリタデ
ーションは図１８中のＦ群の解より以下のよう選択し
た。第１の下側位相板のリタデーションを１４０ｎｍ、
第１の下側位相板の遅相軸方位角を１５０度、第２の下
側位相板のリタデーションを３４０ｎｍ、第２の下側位
相板の遅相軸方位角を３０度、下側偏光板の吸収軸方位
角を５０度に設定した。この場合にも反射表示、透過表
示とも電圧無印加時に暗表示となるノーマリクローズ型
の表示特性が得られた。

【００８７】また、液晶層厚が３．２μｍ、３．５μ
ｍ、４．２μｍ、４．５μｍ、４．７μｍの液晶セルを
作成し、これに上記条件の下側位相板偏光板と上側位相
板偏光板を組み合わせて反射表示のコントラスト比を測
定した。その結果を図２２に示す。３．６μｍから４．
２μｍの範囲内で第１目標とする３０：１以上のコント
ラスト比が得られ、３．３μｍから４．３μｍの範囲内
で第２目標とする１５：１以上のコントラスト比が得ら
れた。ツイスト角を８０度に増大したことにより、３
０：１以上のコントラスト比が得られる液晶層厚の範囲
が０．６μｍになり、１５．１以上のコントラスト比が
得られる液晶層厚の範囲が１．０μｍになった。「実
施例１１」実施例１に示す反射型液晶表示装置におい
て、ツイスト角を９０度にした。また、上側位相板のリ
タデーションは図１２中のＥ群の解から選択して、上側
位相板のリタデーションは１４０ｎｍとし、遅相軸方位
角は１１５度とした。上側偏光板の吸収軸角度は１４度
にした。下側位相板は第１の下側位相板と第２の下側位
相板で構成し、それらのリタデーションは図１８中のＫ
群から以下のよう選択した。第１の下側位相板のリタデ
ーションは１４０ｎｍとし、遅相軸方位角は０度とし、
第２の下側位相板のリタデーションは１４０ｎｍとし、
遅相軸方位角は４９度とした。下側偏光板の吸収軸角度
は１３０度に設定した。この場合にも反射表示、透過表
示とも電圧無印加時に暗表示となるノーマリクローズ型
の表示特性が得られた。

【００８８】また、液晶層厚が２．９μｍ、３．４μ
ｍ、３．７μｍ、４．３μｍ、４．７μｍの液晶セルを
作成し、これに上記条件の下側位相板偏光板と上側位相
板偏光板を組み合わせて反射表示のコントラスト比を測
定した。その結果を図２２に示す。３．５μｍから４．
２μｍの範囲内で第１目標とする３０：１以上のコント
ラスト比が得られ、３．２μｍから４．４μｍの範囲内
で第２目標とする１５：１以上のコントラスト比が得ら
れた。ツイスト角を９０度に増大したことにより、３
０：１以上のコントラスト比が得られる液晶層厚の範囲
が０．７μｍに拡大し、、１５．１以上のコントラスト
比が得られる液晶層厚の範囲が１．２μｍに拡大した。

【００８９】「比較例１」実施例１に示す液晶表示装置
において、下側偏光板３４の透過軸と下側位相板３２の
遅相軸のなす角度を４５度にした。この場合、バックラ
イト光が下側偏光板と下側位相板を通過した時点で円偏
光が得られる。この状態において、透過表示の表示特性
を法線方向から評価したところ、コントラスト比は８：
１に低下した。

【００９０】すなわち、反射表示部と透過表示部に段差
がある液晶表示装置の場合、段差分の液晶層がバックラ
イト光に与える位相差を考慮して、バックライト光が段
差分の液晶層を通過した時点で円偏光になるように、下
側偏光板の透過軸と下側位相板の遅相軸を設定ししなけ
れば、透過表示のコントラスト比が低下する「比較例
２」実施例２に示す液晶表示装置において、下側偏光板
の透過軸と下側位相板の遅相軸のなす角度を４５度にし
た。透過表示の表示特性を法線方向から評価したとこ
ろ、コントラスト比は６：１に低下した。段差分の液晶
層がバックライト光に与える位相差を考慮しなければ、
透過表示のコントラスト比が低下する。

【００９１】以上説明したように、本発明の液晶表示装
置では拡散反射電極との組合わせにおいてコントラスト
比の良好な表示が得られるため、これを携帯型の情報機
器等に搭載すれば、その使用範囲を一層拡大することが
できる。

【００９２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、反
射表示と透過表示の両方で良好な表示を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】暗表示における理想的な偏光変換を表す図であ
る。

【図２】明表示における理想的な偏光変換を表す図であ
る。

【図３】反射表示部と透過表示部の間に段差がない場合
の透過表示部のポアンカレ球表示を示す図である。

【図４】透過表示部の方の液晶表示層が厚い場合の透過
表示部のポアンカレ球表示を示す図である。

【図５】実施例１にかかる液晶表示装置を示す図であ
る。

【図６】実施例１にかかる液晶表示装置の反射表示部お
よび透過表示部の表示特性を示す図である。

【図７】実施例３にかかる液晶表示装置を示す図であ
る。

【図８】実施例４にかかる液晶表示装置を示す図であ
る。

【図９】実施例５にかかる液晶表示装置を示す図であ
る。

【図１０】実施例１において、下側位相板の遅相軸と下
側偏光板の透過軸のなす角を変えたときの透過表示のコ
ントラスト比の測定結果を示す図である。

【図１１】高コントラスト比のノーマリクローズ表示を
与える液晶層のツイスト角と液晶層のリタデーションの
関係を示す図である。

【図１２】高コントラスト比のノーマリクローズ表示を
与える液晶層のツイスト角と液晶層のリタデーションの
関係を示す図である。

【図１３】液晶層のリタデーションと上側位相板のリタ
デーションの関係を示す図である。

【図１４】上側偏光板吸収軸方位角と上側位相板遅相軸
方位角の関係をを示す図である。

【図１５】視角方向の位相差を良好に補償する位相板と
液晶層の屈折率楕円体の組合わせを示す図である。

【図１６】図１５の液晶層を近似的に一軸性媒体と置い
た時の高コントラスト比を与える位相板と液晶層の屈折
率楕円体の組合わせを示す図である。

【図１７】ポアンカレ球上の各点に対応する偏光状態を
示す図である。

【図１８】第１の下側位相板のリタデーションと第２の
下側位相板のリタデーションの関係を示す図である。

【図１９】広帯域の円偏光板の原理を示す図である。

【図２０】広帯域の楕円偏光板の原理を示す図である。

【図２１】第１の上側位相板のリタデーションと第２の
上側位相板のリタデーションの関係を示す図である。

【図２２】コントラスト比の液晶層厚依存性を示す図で
ある。

【図２３】コントラスト比の液晶層厚依存性を示す図で
ある。

【符号の説明】

１０液晶層１１第１の基板１２第２の基板１３カラーフィルタ１４ブラックマトリクス１５平坦化層１６共通電極１７第１の配向膜１９薄膜トランジスタ２０第１の絶縁層２１第２の絶縁層２２透明電極２３反射電極２４第２の配向膜２５凹凸形成層３０スルーホール３１上側位相板３２下側位相板３３上側偏光板３４下側偏光板３５拡散粘着剤７１偏光板吸収軸７２２分の１波長板遅相軸７３４分の１波長板遅相軸７４下側偏光板吸収軸７５第２の下側位相板遅相軸７６第１の下側位相板遅相軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H049 BA02 BA04 BA06 BB03 BC22 2H091 FA08X FA08Z FA11X FA11Z FA41Z GA13 KA02 LA17 5G435 AA01 AA02 BB12 BB15 BB16 CC09 CC12 EE33 FF03 FF05 GG12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の対向基板、該対向基板間に狭持し
た液晶層および液晶駆動部、並びに前記対向基板の上側
および下側に偏光板および位相板をそれぞれ配置した液
晶表示装置であって、該液晶表示装置の画素は反射率の印加電圧特性がノーマ
リクローズ型である反射表示部および該反射表示部を構
成する液晶層よりも層厚の厚い透過表示部を備え、前記対向基板の下側に配置した偏光板および位相板は楕
円偏光板を形成することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】請求項１の記載において、透過表示部と
反射表示部の段差をｄ、液晶材料の実効的な複屈折をΔ
ｎ、透過光の波長をλとしたとき、下側位相板の遅相軸
と下側偏光板の透過軸のなす角θは、４０°−１８０°×Δｎｄ／λ＜θ＜５０°−１８０°
×Δｎｄ／λ であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】請求項１の記載において、透過表示部と
反射表示部の段差をｄ、液晶材料の実効的な複屈折をΔ
ｎ、透過光の波長をλとしたとき、下側位相板の遅相軸
と下側偏光板の透過軸のなす角θは、４３°−１８０°×Δｎｄ／λ＜θ＜４７°−１８０°
×Δｎｄ／λ であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】請求項１の記載において、前記下側位相
板は第１の下側位相板および第２の下側位相板からな
り、第１の下側位相板のリタデーションは１８０ｎｍ以
上、２２０ｎｍ以下の範囲にあり、第２の下側位相板の
リタデーションは２００ｎｍ以上、４００ｎｍ以下の範
囲にあることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】請求項１の記載において、前記下側位相
板は第１の下側位相板および第２の下側位相板からな
り、第２の下側位相板のリタデーションは第１の下側位
相板のそれよりも大きく、その差は１８０ｎｍ以上、２
２０ｎｍ以下の範囲にあり、第１の下側位相板のリタデ
ーションは５０ｎｍ以上、１８０ｎｍ以下の範囲にある
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】請求項１の記載において、前記下側位相
板は第１の下側位相板および第２の下側位相板からな
り、第１の下側位相板のリタデーションは５０ｎｍ以
上、１８０ｎｍ以下の範囲にあり、第２の下側位相板の
リタデーションは１００ｎｍ以上、２００ｎｍ以下の範
囲にあることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】請求項１の記載において、前記液晶層の
ツイスト角は４０度以上、７０度以下の範囲にあり、液
晶層のリタデーションは２００ｎｍ以上、３５０ｎｍ以
下の範囲にあり、上側位相板のリタデーションは２８０
ｎｍ以上、４７０ｎｍ以下の範囲にあり、上側位相板の
遅相軸の方位角は３０度以上、７５度以下の範囲にあ
り、上側偏光板の吸収軸の方位角は３０度以上、９０度
以下の範囲にあることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】請求項１の記載において、前記液晶層の
ツイスト角は７５度以上、８５度以下の範囲にあり、液
晶層のリタデーションは２００以上、３１０ｎｍ以下の
範囲にあり、位相板のリタデーションは３２０ｎｍ以
上、４６０ｎｍ以下の範囲にあり、位相板の遅相軸の方
位角は１０５度以上、１４５度以下の範囲にあり、偏光
板の吸収軸の方位角は２５度以上、６５度以下の範囲に
あることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】請求項１の記載において、前記液晶層の
ツイスト角は５０度以上、１００度以下の範囲にあり、
上側位相板は第１の上側位相板および第２の上側位相板
からなり、第２の上側位相板のリタデーションは５０ｎ
ｍ以上、２８０ｎｍ以下の範囲にあり、第１の位相板の
リタデーションは第２の位相板のリタデーションよりも
大きく、両者の差は７０ｎｍ以上、１９０ｎｍ以下の範
囲にあることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】請求項１の記載において、前記液晶層
のツイスト角は５０度以上、１００度以下の範囲にあ
り、上側位相板は第１の上側位相板および第２の上側位
相板からなり、第２の上側位相板のリタデーションは３
５０ｎｍ以上、４８０ｎｍ以下の範囲にあり、第２の上
側位相板のリタデーションは第１の上側位相板のリタデ
ーションよりも大きく、両者の差は１０ｎｍ以上、５０
ｎｍ以下の範囲にあることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１１】請求項１の記載において、前記液晶層
のツイスト角は５０度以上、１００度以下の範囲にあ
り、上側位相板は第１の上側位相板および第２の上側位
相板からなり、第２の上側位相板のリタデーションは３
８０ｎｍ以上、４８０ｎｍ以下の範囲にあり、第１の上
側位相板のリタデーションは第２の上側位相板のリタデ
ーションよりも大きく、両者の差は８０ｎｍ以上、１２
０ｎｍ以下の範囲にあることを特徴とする液晶表示装
置。
【請求項１２】請求項４ないし請求項５の何れか１の
記載において、第２の下側位相板の遅相軸と下側偏光板
の透過軸の間のなす角をφとするとき、第１の下側位相
板の遅相軸と下側偏光板の透過軸のなす角度は２φ＋３
５度以上、２φ＋５５度以下であることを特徴とする液
晶表示装置。