JP2004093716A - 液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】液晶層4よりも後側に複数の画素Aに対応する反射膜8が設けられ、前記液晶層4の液晶分子配列のツイスト角と、反射膜8が設けられた領域のΔndの値とが、無電界時に透過光の常光と異常光との間に1/4波長の位相差を与えるリタデーションをもち、電極5,6間に液晶分子が基板2,3面に対して実質的に垂直に立ち上がり配向する電界が印加されたときにリタデーションが実質的に0になる値に設定された液晶素子1と、前記液晶素子1の前側に配置された偏光板13と、前記液晶素子1と前記偏光板13との間に配置され、透過光の常光と異常光との間に1/4波長の位相差を与える位相差素子14とを備えた。
【選択図】 図2
Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、外光を利用する反射表示を行なう液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
液晶表示装置としては、表示の観察側である前側の基板とこの前側基板に対向する後側基板との間に液晶分子が実質的に90°のツイスト角でツイスト配向した液晶層が設けられ、前記前側基板と後側基板の対向する内面の一方に少なくとも1つの電極が設けられ、他方の内面に前記少なくとも1つの電極と対向する領域により複数の画素を形成するための複数の電極が設けられた液晶素子を備えたTN(ツイステッドネマティック)型のものが広く利用されている。
【0003】
この液晶表示装置には、その使用環境の光である外光を利用する反射表示を行なう反射型のものがあり、さらに反射型液晶表示装置には、液晶素子の前側と後側とにそれぞれ偏光板を配置し、後側の偏光板の後側に反射膜を配置した2枚偏光板型のものと、前記液晶素子の前側に偏光子と検光子とを兼ねる1枚の偏光板を配置し、前記液晶素子の液晶層よりも後側に反射膜を設けた1枚偏光板型のものとがある。
【0004】
これらの反射型液晶表示装置を比較すると、2枚偏光板型のものは、表示の観察側である前側から入射し、反射膜により反射されて前側に出射する光の経路に前側と後側の2枚の偏光板とが介在しているため、偏光板による光の吸収が多く、表示が暗い。
【0005】
これに対し、1枚偏光板型のものは、表示の観察側である前側から入射し、反射膜により反射されて前側に出射する光の経路に介在する偏光板が1枚だけであるため、偏光板による光の吸収が少なく、明るい表示が得られる。
【0006】
この1枚偏光板型の反射型液晶表示装置は、通常、前記液晶素子の電極間に電界を印加しない無電界時の表示が明表示であるノーマリーホワイトモードとされており、その表示の明るさは、前記液晶素子の液晶分子が初期のツイスト配向状態から基板面に対して立ち上がるように配向状態を変えるのにともなって変化し、液晶分子がある範囲の立ち上がり角で斜めに立ち上がり配向したときに表示が最も暗くなる。
【0007】
そのため、この1枚偏光板型の反射型液晶表示装置は、前記液晶素子の電極間に印加する電界を、液晶分子が初期のツイスト配向状態に配向する無電界状態と、前記液晶分子が基板面に対してある範囲の立ち上がり角で斜めに立ち上がり配向する電界との間で制御して表示駆動されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の1枚偏光板型の反射型液晶表示装置は、、充分な明るさが得られず、、またコントラストが低い。
【0009】
この発明は、明るく、しかも高コントラストの反射表示を行なうことができる液晶表示装置を提供することを目的としたものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
この発明の液晶表示装置は、表示の観察側である前側の基板とこの前側基板に対向する後側基板との間に液晶分子がツイスト配向した液晶層が設けられ、前記前側基板と後側基板の対向する内面の一方に少なくとも1つの電極が設けられ、他方の内面に前記少なくとも1つの電極と対向する領域により複数の画素を形成するための複数の電極が設けられるともに、前記液晶層よりも後側に前記複数の画素に対応する反射膜が設けられ、且つ、前記液晶層の液晶分子配列のツイスト角と、少なくとも前記反射膜が設けられた領域の液晶の屈折率異方性Δnと液晶層厚dとの積Δndの値とが、無電界時に透過光の常光と異常光との間に実質的に1/4波長の位相差を与える値に設定された液晶素子と、前記液晶素子の前側に配置された偏光板と、前記液晶素子と前記偏光板との間に配置され、透過光の常光と異常光との間に1/4波長の位相差を与える位相差素子とを備えたことを特徴とする。
【0011】
この液晶表示装置は、前記液晶素子の前側に配置された偏光板に偏光子と検光子とを兼ねさせる1枚偏光板型の反射表示を行なうものであり、この液晶表示装置では、前記液晶素子と前記偏光板との間に、透過光の常光と異常光との間に1/4波長の位相差を与える位相差素子を配置しているため、表示の観察側である前側から入射した外光が、前記偏光板によりその透過軸に平行な直線偏光とされ、さらに前記位相差素子により円偏光とされて前記液晶素子に入射する。
【0012】
そして、この液晶表示装置では、前記液晶素子の液晶層の液晶分子配列のツイスト角と、少なくとも前記反射膜が設けられた領域のΔndの値とを、無電界時に透過光の常光と異常光との間に1/4波長の位相差を与える値に設定しているため、前記位相差素子により円偏光とされて前記液晶素子に入射した光のうち、液晶分子が初期のツイスト配向状態にある無電界画素に入射した光が、その無電界画素の液晶層により直線偏光とされて前記反射膜により反射される。
【0013】
前記無電界画素を透過して反射膜により反射された直線偏光は、前記無電界画素を液晶層により円偏光とされて透過して前記液晶素子の前側に出射し、さらに前記位相差素子により前記偏光板の透過軸に平行な直線偏光とされて前記偏光板にその後側から入射し、この偏光板を透過して前側に出射する。
【0014】
また、前記位相差素子により円偏光とされて前記液晶素子に入射した光のうち、液晶分子が基板面に対して実質的に垂直に立ち上がり配向した電界印加画素に入射した光は、その電界印加画素を偏光状態を変えることなく円偏光のまま透過して前記反射膜により反射される。
【0015】
前記電界印加画素を透過して反射膜により反射された前記円偏光は、前記電界印加画素を偏光状態を変えることなく円偏光のまま透過して前記液晶素子の前側に出射し、前記位相差素子により前記偏光板の透過軸に対して直交する直線偏光とされて前記偏光板にその後側から入射し、この偏光板により吸収される。
【0016】
すなわち、この液晶表示装置は、前記液晶素子の電極間に電界を印加しない無電界時の表示が明表示であるノーマリーホワイトモードの反射表示を行なうものであり、その表示は、前記液晶素子の液晶分子が初期のツイスト配向状態に配向したときに最も明るくなり、前記液晶分子が基板面に対して実質的に垂直に立ち上がり配向したときに最も暗くなる。
【0017】
この液晶表示装置によれば、表示の観察側である前側から入射し、前記反射膜により反射されて前側に出射する光の経路に介在する偏光板が1枚だけであるため、偏光板による光の吸収が少なく、明るい表示が得られる。
【0018】
しかも、この液晶表示装置では、前側から前記偏光板と位相差素子とを透過して前記液晶素子に入射した光のうち、液晶分子が初期のツイスト配向状態にある無電界画素を透過して反射膜により反射され、前記無電界画素を再び透過して前記液晶素子の前側に出射した光が、前記位相差素子により前記偏光板の透過軸に平行な直線偏光とされて前記偏光板に入射し、液晶分子が基板面に対して実質的に垂直に立ち上がり配向した電界印加画素を透過して反射膜により反射され、前記電界印加画素を再び透過して前記液晶素子の前側に出射した光が、前記位相差素子により前記偏光板の透過軸に対して直交する直線偏光とされて前記偏光板に入射するため、前記無電界画素を透過した反射光のほとんどを前記偏光板を透過させて前側に出射させ、前記電界印加画素を透過した反射光のほとんどを前記偏光板により吸収することができる。
【0019】
したがって、この液晶表示装置は、前記液晶素子の無電界画素に対応する明表示の明るさが充分であるとともに、前記液晶素子の電界印加画素に対応する暗表示の暗さも充分であり、高コントラストの反射表示を行なうことができる。
【0020】
このように、この発明の液晶表示装置は、液晶層よりも後側に複数の画素に対応する反射膜が設けられ、前記液晶層の液晶分子配列のツイスト角と、少なくとも前記反射膜が設けられた領域のΔndの値とが、無電界時に透過光の常光と異常光との間に実質的に1/4波長の位相差を与える値に設定された液晶素子と、前記液晶素子の前側に配置された偏光板と、前記液晶素子と前記偏光板との間に配置され、透過光の常光と異常光との間に1/4波長の位相差を与える位相差素子とを備えることにより、明るく、しかも高コントラストの反射表示を行なうことができるようにしたものである。
【0021】
この発明の液晶表示装置において、前記液晶素子の液晶層の液晶分子配列のツイスト角は60°〜70°の範囲、前記反射膜が設けられた領域のΔndの値は195±10nm〜235±10nmの範囲であるのが好ましい。
【0022】
また、前記位相差素子は、透過光の常光と異常光との間に1/4波長の位相差を与えるλ/4位相差板と、透過光の常光と異常光との間に1/2波長の位相差を与えるλ/2位相差板とがそれぞれの遅相軸を実質的に60°ずらして積層された位相差板積層体からなっているのが好ましい。
【0023】
さらに、この液晶表示装置は、前記液晶素子を、複数の画素内の予め定められた領域にそれぞれ対応させて複数の反射膜が設けられ、前記複数の画素の前記反射膜が設けられた領域により、前側から入射した光を前記反射膜により反射して前側に出射する反射部が形成され、前記複数の画素の前記反射部以外の領域により、後側から入射した光を透過させて前側に出射する透過部が形成された構成とするとともに、前記液晶素子の後側に配置された第2の偏光板と、前記液晶素子と前記第2の偏光板との間に配置され、透過光の常光と異常光との間に1/4波長の位相差を与える第2の位相差素子と、前記第2の偏光板の後側に配置された光源とをさらに備えた構成とするのが望ましい。
【0024】
その場合、前記液晶素子の透過部は、液晶分子配列のツイスト角と、前記透過部の液晶層のΔndとが、前記反射膜が設けられた反射部のΔndと同じにしてもよいが、無電界時に透過光の常光と異常光との間に実質的に1/2波長の位相差を与える値に設定するのが好ましい。
【0025】
【発明の実施の形態】
図1〜図4はこの発明の第1の実施例を示しており、図1は液晶表示装置の分解斜視図、図2は前記液晶表示装置の一部分の断面図である。
【0026】
この実施例の液晶表示装置は、図1及び図2に示したように、液晶素子1と、前記液晶素子1の前側に配置された偏光板(以下、前側偏光板と言う)13と、前記液晶素子1と前側偏光板13との間に配置された位相差素子(以下、前側位相差素子と言う)14と、前記液晶素子1と前記前側位相差素子14との間に配置された拡散層17と、前記液晶素子1の後側に配置された第2の偏光板(以下、後側偏光板と言う)18と、前記液晶素子1と後側偏光板18との間に配置された第2の位相差素子(以下、後側位相差素子と言う)19と、前記後側偏光板18の後側に配置された光源22とを備えている。
【0027】
前記液晶素子1は、図2に示したように、表示の観察側である前側(図において上側)の透明基板2と、この前側基板2に対向する後側の透明基板3との間に液晶分子がツイスト配向した液晶層4が設けられ、前記前側基板2と後側基板3の対向する内面の一方に少なくとも1つの透明電極5が設けられ、他方の内面に前記少なくとも1つの電極5と対向する領域により複数の画素Aを形成するための複数の透明電極6が設けられるともに、前記液晶層4よりも後側に、前記複数の画素Aにそれぞれ対応する複数の反射膜8が設けられ、さらに前記前側基板2と後側基板3のいずれか、例えば前側基板2の内面に、前記複数の画素Aにそれぞれ対応する複数の色、例えば赤、緑、青の3色のカラーフィルタ9R,9G,9Bが設けられた構成となっている。
【0028】
この液晶素子1は、例えばTFT(薄膜トランジスタ)をアクティブ素子とするアクティブマトリックス液晶素子であり、前側基板2の内面に設けられた電極5は一枚膜状の対向電極、後側基板3の内面に設けられた電極6は行方向及び列方向にマトリックス状に配列させて形成された複数の画素電極である。
【0029】
そして、前記後側基板3の内面には、前記複数の画素電極6にそれぞれ対応させて複数のTFT7が設けられるとともに、各行のTFT7にゲート信号を供給する複数のゲート配線と、各列のTFT7にデータ信号を供給する複数のデータ配線(いずれも図示せず)が設けられている。
【0030】
なお、図2ではTFT7を簡略化して示しているが、このTFT7は後側基板3の基板面に形成されたゲート電極と、このゲート電極を覆って基板3の略全体に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜の上に前記ゲート電極と対向させて形成されたi型半導体膜と、前記i型半導体膜の両側部の上にn型半導体膜を介して形成されたソース電極及びドレイン電極とからなっている。
【0031】
また、図示しない前記ゲート配線とデータ配線のうち、ゲート配線は、後側基板3の基板面に前記TFT7のゲート電極と一体に形成されて前記ゲート絶縁膜により覆われており、データ配線は、前記ゲート絶縁膜の上に形成され、前記TFT7のドレイン電極につながっている。
【0032】
そして、前記複数の画素電極6は、図示しない前記ゲート絶縁膜の上に形成されており、これらの画素電極6に、その画素電極6に対応するTFT7のソース電極が接続されている。
【0033】
また、前記複数の反射膜8は、アルミニウム系合金等からなる高反射率の鏡面反射膜であり、この反射膜8は、前記複数の画素A内の予め定められた領域、例えば前記画素Aの略半分の領域にそれぞれ対応させて形成されている。
【0034】
なお、この実施例では、図2のように、前記複数の反射膜8を後側基板3の内面(例えば図示しないゲート絶縁膜の上)に形成し、前記複数の画素電極6を、その略半分の領域を前記反射膜8の上に重ねて形成している。
【0035】
そして、図2に示したように、前記液晶素子1の複数の画素Aの前記反射膜8に対応する領域はそれぞれ、表示の観察側である前側から入射した光を前記反射膜8により反射して前側に出射する反射部A1を形成しており、前記複数の画素Aの前記反射部A1以外の領域はそれぞれ、前記観察側とは反対側である後側から入射した光を透過させて前側に出射する透過部A2を形成している。
【0036】
一方、前側基板2の内面に設けられた前記赤、緑、青のカラーフィルタ9R,9G,9Bは、前記前側基板2の基板面に形成されており、その上に前記対向電極5が形成されている。
【0037】
また、前記前側基板2と後側基板3は、前記複数の画素Aがマトリックス状に配列する表示エリアを囲む枠状のシール材10(図1参照)を介して接合されており、これらの基板2,3間の前記シール材10により囲まれた領域に正の誘電異方性を有するネマティック液晶が充填されて液晶層4が形成されている。
【0038】
さらに、前記前側基板2と後側基板3の前記液晶層4に接する面にはそれぞれ配向膜11,12が設けられており、前記液晶層4の液晶分子は、前記配向膜11,12によりそれぞれの基板2,3の近傍における配向方向を規定され、前後の基板2,3間において予め定められたツイスト角でツイスト配向している。
【0039】
そして、前記液晶素子1の液晶層4の液晶分子配列のツイスト角と、前記複数の画素Aの反射部A1及び透過部A2の液晶の屈折率異方性Δnと液晶層厚dとの積Δnd(以下、反射部A1のΔndをΔnd1と記し、透過部A2のΔndをΔnd2と記す)の値は、液晶分子が初期のツイスト配向状態にある無電界時に透過光の常光と異常光との間に略1/4波長(約140nm)の位相差を与えるリタデーションをもち、前記画素Aの電極5,6間に液晶分子が基板2,3面に対して実質的に垂直に立ち上がり配向する電界が印加されたときにリタデーションが実質的に0になる値に設定されている。
【0040】
この液晶素子1の液晶層4の液晶分子配列のツイスト角は60°〜70°の範囲、複数の画素Aの反射部A1のΔnd1の値と透過部A2のΔnd2の値は195±10nm〜235±10nmの範囲が好ましく、前記液晶分子配列のツイスト角と、前記Δnd1,Δnd2の値をこのような範囲にすることにより、前記液晶層4に、無電界時に1/4波長のリタデーションをもたせることができる。
【0041】
この実施例では、前記液晶分子配列のツイスト角を64°、複数の画素Aの反射部A1及び透過部A2のΔnd1,Δnd2の値を195±10nmに設定し、前記液晶層4に、無電界時に1/4波長のリタデーションをもたせている。
【0042】
なお、この実施例では、前記画素電極6の反射部A1に対応する部分を反射膜8の上に重ねて形成しているため、前記反射部A1の液晶層厚d1と透過部A2の液晶層厚d2には前記反射膜8の膜厚に応じた差があるが、前記反射膜8の膜厚は0.2〜0.5μm程度であり、したがって、前記反射部A1のΔnd1と透過部A2のΔnd2を実質的に同じ値(195±10nmの範囲)にし、前記反射部A1と透過部A2の液晶層4にそれぞれ、無電界時に1/4波長のリタデーションをもたせることができる。
【0043】
図1において、4aは前記液晶層4の遅相軸を示しており、液晶分子が上記のように64°のツイスト角でツイスト配向している場合、前記液晶層4の遅相軸4aは、前側基板2の近傍における液晶分子配向方向2aに対し、液晶分子のツイスト方向とは逆方向に45°ずれた方向にある。
【0044】
この実施例では、前記後側基板3の近傍における液晶分子配向方向3aを前側基板2の近傍における液晶分子配向方向2aに対して前側から見て左回りに64°ずらし、液晶分子を、そのツイスト方向を図1に破線矢印で示したように、後側基板3から前側基板2に向かって前側から見て左回りに64°のツイスト角でツイスト配向させており、したがって、前記液晶層4の遅相軸4aは、前側基板2の近傍における液晶分子配向方向2aに対し、前側から見て右回り(液晶分子のツイスト方向とは逆方向)に45°ずれた方向にある。
【0045】
前記液晶素子1は、図1のように、例えば前側基板2の近傍における液晶分子配向方向2aを液晶表示装置の画面(前側偏光板13の前面)の横軸xと平行にし、前記液晶層4の遅相軸4aを前記画面の横軸xに対して45°の交差角で交差させて配置されている。
【0046】
また、前記前側偏光板13は、その透過軸13aを前記液晶素子1の液晶層4の遅相軸4aに対して45°の交差角で交差させて配置されており、前記後側偏光板18は、その透過軸18aを前記前側偏光板13の透過軸13aと直交させて配置されている。
【0047】
この実施例では、図1のように、前記前側偏光板13を、その透過軸13aを前記液晶素子1の液晶層4の遅相軸4aに対して前側から見て左回りに45°の方向、つまり前記画面の横軸xと平行な方向に向けて配置し、前記後側偏光板18を、その透過軸18aを前記画面の横軸xに対して90°の交差角で交差させている。
【0048】
一方、前記前側位相差素子14と後側位相差素子19はそれぞれ、透過光の常光と異常光との間に1/4波長の位相差を与えるλ/4位相差板15,20と、透過光の常光と異常光との間に1/2波長の位相差を与えるλ/2位相差板16,21とをそれぞれの遅相軸15a,20a及び16a,21aを実質的に60°ずらして積層した位相差板積層体からなっており、前記λ/4位相差板15,20の遅相軸15a,20aと前記λ/2位相差板16,21の遅相軸16a,21aとのずれ角の中心方向に遅相軸(以下合成遅相軸と言う)14a,19aをもっている。
【0049】
なお、前記λ/4位相差板15,20は、可視光帯域内の特定の波長光、例えば可視光帯域内の中間波長である550nmの波長光に対するリタデーションが135±5nmの位相差板、前記λ/2位相差板16,21は、可視光帯域内の特定の波長光、例えば前記550nmの波長光に対するリタデーションが270±10nmの位相差板であり、前側位相差素子14のλ/4位相差板15とλ/2位相差板16の遅相軸15a,16aのずれ角と、後側位相差素子19のλ/4位相差板20とλ/2位相差板21の遅相軸20a,21aのずれ角は、これらの位相差板15,16及び20,21のリタデーションの波長依存性を補償するために、55゜〜65、より好ましくは60±1°に設定されている。
【0050】
また、前記前側位相差素子14は、λ/4位相差板15の前側偏光板13に対向する面にλ/2位相差板16を積層して構成され、後側位相差素子19は、λ/4位相差板20の後側偏光板18に対向する面にλ/2位相差板21を積層して構成されており、前側位相差素子14のλ/4位相差板15の遅相軸15aに対するλ/2位相差板16の遅相軸16aのずれ方向と、前記後側位相差素子19のλ/4位相差板20の遅相軸20aに対するλ/2位相差板21の遅相軸21aのずれ方向とは、互いに逆方向とされている。
【0051】
前記位相差素子14,19は、前記λ/4位相差板15,20とλ/2位相差板16,21とをそれぞれの遅相軸15a,20a及び16a,21aを実質的に60°ずらして積層したものであるため、前記λ/4位相差板15,20とλ/2位相差板16,21のそれぞれのリタデーションの波長依存性を補償して、広い波長帯域の波長光に対して略1/4波長の位相差を与える広帯域性を有している。
【0052】
そして、前記前側位相差素子14は、その合成遅相軸14aを前記前側偏光板13の透過軸13aに対して45°の交差角で交差させて配置され、前記後側位相差素子19は、その合成遅相軸19aを前記前側位相差素子14の合成遅相軸14aと直交させて配置されている。
【0053】
この実施例では、図1のように、前側位相差素子14を、その合成遅相軸14aを前記前側偏光板13の透過軸13aと平行な画面の横軸xに対して前側から見て左回りに45°の方向に向けて配置し、後側位相差素子19を、その合成遅相軸19aを前記画面の横軸xに対して前側から見て左回りに135°の方向に向けて配置している。
【0054】
また、この実施例では、前側位相差素子14のλ/4位相差板15の遅相軸15aに対するλ/2位相差板16の遅相軸16aのずれ方向を、前側から見て左回りにし、後側位相差素子19のλ/4位相差板20の遅相軸20aに対するλ/2位相差板21の遅相軸21aのずれ方向を、前側から見て右回りにしており、したがって、前側位相差素子14のλ/4位相差板15の遅相軸15aは前記画面の横軸xに対して前側から見て左回りに75°の方向、λ/2位相差板16の遅相軸16aは前記横軸xに対して前側から見て左回りに15°の方向にあり、後側位相差素子19のλ/4位相差板20の遅相軸20aは前記画面の横軸xに対して前側から見て左回りに105°の方向、λ/2位相差板21の遅相軸21aは前記横軸xに対して前側から見て左回りに165°の方向にある。
【0055】
なお、前記前側位相差素子14のλ/4位相差板15の遅相軸15aに対するλ/2位相差板16の遅相軸16aのずれ方向と、後側位相差素子19のλ/4位相差板20の遅相軸20aに対するλ/2位相差板21の遅相軸21aのずれ方向はそれぞれ上記実施例と逆でもよい。
【0056】
その場合は、前側位相差素子14を、そのλ/4位相差板15の遅相軸15aを前記画面の横軸xに対して前側から見て左回りに15°の方向、λ/2位相差板16の遅相軸16aを前記横軸xに対して前側から見て左回りに75°の方向に向けて配置することにより、この前側位相差素子14の合成遅相軸14aを前記前側偏光板13の透過軸13aに対して前側から見て左回りに45°の方向に合わせ、後側位相差素子19を、そのλ/4位相差板20の遅相軸20aを前記画面の横軸xに対して前側から見て左回りに165°の方向、λ/2位相差板21の遅相軸21aを前記横軸xに対して前側から見て左回りに105°の方向に向けて配置することにより、この後側位相差素子19の合成遅相軸19aを前記前側位相差素子14の合成遅相軸14aと直交させることができる。
【0057】
また、前記液晶素子1と前側位相差素子14との間に配置された拡散層17は、その一方の面から入射した光を拡散させて他方の面から出射させる前方拡散層であり、この拡散層17は、光拡散粒子が混入された粘着剤または樹脂フィルムからなっている。
【0058】
さらに、前記後側偏光板18の後側に配置された光源22は、前記後側偏光板18の後面全体に向けて均一な輝度分布の照明光を出射する面光源であり、この面光源22は、図1のように、アクリル系樹脂板等の透明板からなり、一端面が光を入射させる入射端面とされた導光板23と、この導光板23の前記入射端面に対向させて設けられた発光素子24とからなっている。
【0059】
なお、この実施例で用いた面光源22は、LED(発光ダイオード)からなる複数の発光素子24を前記導光板23の入射端面に対向させて配置したものであるが、前記導光板23の入射端面に対向させて配置する発光素子は、直管状の冷陰極管等でもよい。
【0060】
この面光源22は、前記発光素子24を点灯させることにより、この発光素子24が出射する照明光を、前記導光板23により導いてその前面から前側に出射するものであり、前記発光素子24からの照明光は、前記導光板23にその入射端面から入射し、この導光板23の前後面と外気(空気)との界面での全反射を繰り返しながら導光板23内を導かれ、この導光板23の前面の全域から出射する。
【0061】
この液晶表示装置は、前記液晶素子1を、液晶層4よりも後側(この実施例では後側基板3の内面)に複数の画素A内の予め定められた領域にそれぞれ対応させて複数の反射膜8を設け、前記複数の画素Aの前記反射膜8が設けられた領域により、前側から入射した光を前記反射膜8により反射して前側に出射する反射部A1を形成し、前記複数の画素Aの前記反射部A1以外の領域により、後側から入射した光を透過させて前側に出射する透過部A2を形成した構成とするとともに、前記液晶素子1の前側と後側とに前側偏光板13と後側偏光板18とを配置し、前記液晶素子1と前側偏光板13との間及び前記液晶素子1と後側偏光板18との間に前記前側位相差素子14と後側位相差素子19とを配置し、前記後側偏光板18の後側に面光源22を配置しているため、充分な照度の使用環境下では、その使用環境の光である外光を利用する反射表示を行ない、充分な明るさの外光が得られないときに、前記面光源22から照明光を出射させて透過表示を行なうことができる。
【0062】
すなわち、この液晶表示装置は、前記液晶素子1の複数の画素Aの反射部A1を利用して反射表示を行ない、前記液晶素子1の複数の画素Aの透過部A2を利用して透過表示を行なうものである。
【0063】
まず、外光を利用する反射表示について説明すると、図3は、前記液晶表示装置の反射表示の模式図であり、前記液晶素子1の1つの画素Aの反射部A1に対応する部分の表示を示している。
【0064】
図3において、(a)は前記画素Aの液晶層4の液晶分子が初期のツイスト配向状態にある無電界時を示し、(b)は前記画素Aの電極5,6間に液晶分子が基板2,3面に対して実質的に垂直に立ち上がり配向する電界を印加した電界印加時を示している。
【0065】
この液晶表示装置は、液晶素子1の前側に配置された前側偏光板13に偏光子と検光子とを兼ねさせる1枚偏光板型の反射表示を行なうものであり、この液晶表示装置では、前記液晶素子1と前記前側偏光板13との間に、透過光の常光と異常光との間に1/4波長の位相差を与える前側位相差素子14を配置しているため、図3に矢線で示したように表示の観察側である前側から入射した外光(非偏光)a0が、前記前側偏光板13によりその透過軸13aに平行な直線偏光a1とされ、さらに前記前側位相差素子14により円偏光a2とされて前記液晶素子1に入射する。
【0066】
そして、この液晶表示装置では、前記液晶素子1の液晶層4の液晶分子配列のツイスト角と、複数の画素Aの反射部A1及び透過部A2のΔnd1,Δnd2の値とを、無電界時に透過光の常光と異常光との間に1/4波長の位相差を与えるリタデーションをもち、前記液晶分子が基板2,3面に対して実質的に垂直に立ち上がり配向する電界が印加されたときにリタデーションが実質的に0になる値に設定しているため、前記前側位相差素子14により円偏光a2とされて液晶素子1に入射した光のうち、液晶分子が初期のツイスト配向状態にある無電界画素に入射した光が、図3(a)のように、その無電界画素の液晶層4により1/4波長の位相差を与えられて前記前側偏光板13を透過して入射した直線偏光a1と同じ偏光状態の直線偏光a3となり、その直線偏光a3のうち、前記無電界画素の反射部A1を透過した光が反射膜8により反射される。
【0067】
なお、前記無電界画素を透過して直線偏光a3となった光のうち、前記無電界画素の透過部A2を透過した光は、図示しないが、前記液晶素子1の後側に出射して後側位相差素子19により円偏光とされ、その光のうち、後側偏光板18の吸収軸に平行な偏光成分が前記後側偏光板18により吸収され、前記後側偏光板18の透過軸18aに平行な偏光成分がこの後側偏光板18を透過して後側に出射する。
【0068】
前記無電界画素の反射部A1を透過して反射膜8により反射された直線偏光a3は、前記無電界画素を液晶層4により円偏光a4とされて透過して液晶素子1の前側に出射し、さらに前側位相差素子14により前側偏光板13の透過軸13aに平行な直線偏光a5とされて前記前側偏光板13にその後側から入射し、この前側偏光板13を透過して前側に出射する。
【0069】
また、前記前側位相差素子14により円偏光a2とされて前記液晶素子1に入射した光のうち、液晶分子が基板2,3面に対して実質的に垂直に立ち上がり配向した電界印加画素(リタデーションが実質的に0になった画素)に入射した光は、図3(b)のように、その電界印加画素を偏光状態を変えることなく前記円偏光a2のまま透過し、その円偏光a2のうち、前記電界印加画素の反射部A1を透過した光が反射膜8により反射される。
【0070】
なお、前記電界印加画素の透過部A2を透過した円偏光a2は、図示しないが、前記液晶素子1の後側に出射して後側位相差素子19により後側偏光板18の吸収軸に平行な直線光とされ、前記後側偏光板18により吸収される。
【0071】
前記電界印加画素の反射部A1を透過して反射膜8により反射された円偏光a2は、前記電界印加画素を偏光状態を変えることなく前記円偏光a2のまま透過して液晶素子1の前側に出射し、前側位相差素子14により前側偏光板13の透過軸13aに対して直交する直線偏光a6とされて前記前側偏光板13にその後側から入射し、この前側偏光板13により吸収される。
【0072】
すなわち、この液晶表示装置は、前記液晶素子1の電極5,6間に電界を印加しない無電界時の表示が明表示であるノーマリーホワイトモードの反射表示を行なうものであり、その表示は、前記液晶素子1の液晶分子が初期のツイスト配向状態に配向したときに、最も明るい明表示(カラーフィルタ9R,9G,9Bにより着色された赤、緑、青の表示)になり、前記液晶分子が基板2.3面に対して実質的に垂直に立ち上がり配向したときに最も暗い黒の暗表示になる。
【0073】
この液晶表示装置によれば、表示の観察側である前側から入射し、前記反射膜8により反射されて前側に出射する光の経路に介在する偏光板が、液晶素子1の前側に配置された1枚の偏光板13だけであるため、偏光板による光の吸収が少なく、明るい表示が得られる。
【0074】
しかも、この液晶表示装置では、前側から前側偏光板13と前側位相差素子14とを透過して前記液晶素子1に入射した光のうち、液晶分子が初期のツイスト配向状態にある無電界画素の反射部A1を透過して反射膜8により反射され、前記無電界画素を再び透過して前記液晶素子1の前側に出射した光が、前記前側位相差素子14により前側偏光板13の透過軸13aに平行な直線偏光a5とされて前記前側偏光板13に入射し、液晶分子が基板2,3面に対して実質的に垂直に立ち上がり配向した電界印加画素の反射部A1を透過して反射膜8により反射され、前記電界印加画素を再び透過して前記液晶素子1の前側に出射した光が、前記前側位相差素子14により前側偏光板13の透過軸13aに対して直交する直線偏光a6とされて前記前側偏光板13に入射するため、前記無電界画素を透過した反射光のほとんどを前記前側偏光板13を透過させて前側に出射させ、前記電界印加画素を透過した反射光のほとんどを前記前側偏光板13により吸収することができる。
【0075】
したがって、この液晶表示装置は、前記液晶素子1の無電界画素に対応する明表示(赤、緑、青の着色表示)の明るさが充分であるとともに、前記液晶素子1の電界印加画素に対応する暗表示(黒表示)の暗さも充分であり、高コントラストの反射表示を行なうことができる。
【0076】
次に、前記面光源22からの照明光を利用する透過表示について説明すると、図4は、前記液晶表示装置の透過表示の模式図であり、前記液晶素子1の1つの画素Aの透過部A2に対応する部分の表示を示している。
【0077】
図4において、(a)は前記画素Aの液晶層4の液晶分子が初期のツイスト配向状態にある無電界時を示し、(b)は前記画素Aの電極5,6間に液晶分子が基板2,3面に対して実質的に垂直に立ち上がり配向する電界を印加した電界印加時を示している。
【0078】
この液晶表示装置は、透過表示のときは、液晶素子1の後側に配置された後側偏光板18を偏光子とし、液晶素子1の前側に配置された前側偏光板13を検光子として表示するものであり、この液晶表示装置では、前記液晶素子1と前記後側偏光板18との間に、透過光の常光と異常光との間に1/4波長の位相差を与える後側位相差素子19を配置しているため、面光源22から出射し、図4に矢線で示したように後側偏光板18にその後側から入射した照明光(非偏光)b0が、前記後側偏光板18によりその透過軸18aに平行な直線偏光b1とされ、さらに前記後側位相差素子19により円偏光b2とされて前記液晶素子1にその後側から入射する。
【0079】
なお、前記液晶素子1にその後側から入射した光のうち、前記液晶素子1の各画素Aの反射部A1に入射した光は、前記反射膜8により後側に反射され、前記各画素Aの透過部A2に入射した光が液晶層4に入射する。
【0080】
そして、前記後側位相差素子19により円偏光b2とされて前記液晶素子1の各画素Aの透過部A2に入射した光のうち、液晶分子が初期のツイスト配向状態にある無電界画素に入射した光は、図4(a)のように、その無電界画素の液晶層4により1/4波長の位相差を与えられ、前記後側偏光板18を透過した直線偏光b1に対して直交する直線偏光b3とされて液晶素子1の前側に出射し、さらに前側位相差素子14により円偏光b4とされて前側偏光板13にその後側から入射し、その円偏光b4のうち、前側偏光板13の透過軸13aに平行な偏光成分の光b5が、前記前側偏光板13を透過して前側に出射する。
【0081】
また、前記後側位相差素子19により円偏光b2とされて前記液晶素子1の各画素Aの透過部A2に入射した光のうち、液晶分子が基板2,3面に対して実質的に垂直に立ち上がり配向した電界印加画素(リタデーションが実質的に0になった画素)に入射した光は、図4(b)のように、その電界印加画素を偏光状態を変えることなく前記円偏光b2のまま透過して液晶素子1の前側に出射し、さらに前側位相差素子14により前側偏光板13の透過軸13aに対して直交する直線偏光b6とされて前記前側偏光板13にその後側から入射し、この前側偏光板13により吸収される。
【0082】
すなわち、この液晶表示装置は、前記面光源22からの照明光を利用する透過表示のときもノーマリーホワイトモードの表示を行なうものであり、その表示は、前記液晶素子1の液晶分子が初期のツイスト配向状態に配向したときに、最も明るい明表示(カラーフィルタ9R,9G,9Bにより着色された赤、緑、青の表示)になり、前記液晶分子が基板2.3面に対して実質的に垂直に立ち上がり配向したときに最も暗い黒の暗表示になる。
【0083】
なお、この透過表示のときは、前記面光源22から出射して前側に出射する光の経路に後側偏光板18と前側偏光板13とが介在するが、前記面光源22から出射した光は、前記後側偏光板18と前側偏光板13とをそれぞれ一方向に透過するだけであるため、偏光板による光の吸収は、前記反射表示のときと同じであり、したがって明るい表示が得られる。
【0084】
このように、この液晶表示装置では、前記面光源22から出射し、後側偏光板18と後側位相差素子19とを透過して前記液晶素子1の各画素Aの透過部A2に入射した光のうち、液晶分子が初期のツイスト配向状態にある無電界画素を透過した光が、前側位相差素子14により円偏光b4とされて前記前側偏光板13にその後側から入射するため、その円偏光b4の略半分(前側偏光板13の透過軸13aに平行な偏光成分の光)b5を、前記前側偏光板13を透過させて前側に出射させることができ、また、液晶分子が基板2,3面に対して実質的に垂直に立ち上がり配向した電界印加画素の反射部A1を透過した光が、前記前側位相差素子14により前側偏光板13の透過軸13aに対して直交する直線偏光a6とされて前記前側偏光板13に入射するため、前記電界印加画素を透過した光のほとんどを前記前側偏光板13により吸収することができる。
【0085】
したがって、この液晶表示装置は、前記液晶素子1の無電界画素に対応する明表示(赤、緑、青の着色表示)の明るさが充分であるとともに、前記液晶素子1の電界印加画素に対応する暗表示(黒表示)の暗さも充分であり、高コントラストの透過表示を行なうことができる。
【0086】
なお、前記面光源22は、外光を利用する反射表示のときに補助光源として利用することもでき、その場合も、前記反射表示と透過表示の両方がノーマリーホワイトモードであるため、高コントラストの表示を得ることができる。
【0087】
また、上記実施例では、前記前側位相差素子14と後側位相差素子19をそれぞれ、透過光の常光と異常光との間に1/4波長の位相差を与えるλ/4位相差板15,20と、透過光の常光と異常光との間に1/2波長の位相差を与えるλ/2位相差板21とを、それぞれの遅相軸15a,20a及び16a,21aを実質的に60°ずらして積層した位相差板積層体からなる広帯域性位相差素子としているため、前記前側位相差素子14及び後側位相差素子19のリタデーションの波長依存性による透過光の着色がほとんど無く、したがって、前記反射表示のときも、透過表示のときも、帯色の無い高品質の画像(赤、緑、青の色純度がいずれも高いカラー画像)を表示することができる。
【0088】
しかも、上記実施例では、前記液晶素子1と前記前側位相差素子14との間に拡散層17を配置しているため、前記反射表示のときも、透過表示のときも、表示観察者の顔等の外景が反射膜8上に映って見えることが無く、したがって、より高品質の画像を表示することができる。
【0089】
なお、上記実施例では、液晶素子1の複数の画素Aの透過部A2のΔnd2の値を、反射膜8が設けられた反射部A1のΔnd1と実質的に同じにしているが、前記透過部A2のΔnd2は、無電界時に透過光の常光と異常光との間に1/2波長の位相差を与えるリタデーションをもち、液晶分子が基板2,3面に対して実質的に垂直に立ち上がり配向する電界が印加されたときにリタデーションが実質的に0になる値に設定してもよい。
【0090】
図5はこの発明の第2の実施例を示す液晶表示装置の一部分の断面図であり、この実施例の液晶表示装置は、液晶素子1の前側基板2の内面に設けられた赤、緑、青のカラーフィルタ9R,9G,9Bの複数の画素Aの透過部A2に対応する部分を反射部A1に対応する部分の略2倍の厚さに形成することにより、前記透過部A2の液晶層厚d2を前記反射部A1の液晶層厚d1の略2倍にしたものである。
【0091】
すなわち、この実施例の液晶表示装置は、前記液晶素子1の複数の画素Aの透過部A2のΔnd2を反射部A1のΔnd1の略2倍の値、つまり、無電界時に透過光の常光と異常光との間に1/2波長の位相差を与えるリタデーションをもち、前記画素Aの電極5,6間に液晶分子が基板2,3面に対して実質的に垂直に立ち上がり配向する電界が印加されたときにリタデーションが実質的に0になる値に設定したものである。
【0092】
なお、この実施例の液晶表示装置は、前記液晶素子1の複数の画素Aの透過部A2のΔnd2の値が上述した第1の実施例と異なるが、他の構成は第1の実施例の液晶表示装置と同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【0093】
この実施例において、前記液晶素子1の液晶層4の液晶分子配列のツイスト角は60°〜70°の範囲、複数の画素Aの反射部A1のΔnd1の値は195±10nm〜235±10nmの範囲、前記複数の画素Aの透過部A2のΔnd2の値は390±10nm〜470±10nmの範囲が好ましく、前記液晶分子配列のツイスト角と、前記Δnd1,Δnd2の値をこのような範囲にすることにより、前記反射部A1の液晶層4に、無電界時に1/4波長のリタデーションをもたせ、前記透過部A2の液晶層4に、無電界時に1/2波長のリタデーションをもたせることができる。
【0094】
この実施例の液晶表示装置も、外光を利用する反射表示と、面光源22からの照明光を利用する透過表示とを行なうものであり、外光を利用する反射表示は、上述した第1の実施例の液晶表示装置の反射表示と同じである。
【0095】
図6は、この実施例の液晶表示装置の透過表示の模式図であり、前記液晶素子1の1つの画素Aの透過部A2に対応する部分の表示を示している。図6において、(a)は前記画素Aの液晶層4の液晶分子が初期のツイスト配向状態にある無電界時を示し、(b)は前記画素Aの電極5,6間に液晶分子が基板2,3面に対して実質的に垂直に立ち上がり配向する電界を印加した電界印加時を示している。
【0096】
この透過表示のときは、面光源22から出射し、図6に矢線で示したように後側偏光板18にその後側から入射した照明光(非偏光)c0が、前記後側偏光板18によりその透過軸18aに平行な直線偏光c1とされ、さらに前記後側位相差素子19により円偏光c2とされて前記液晶素子1にその後側から入射し、その光のうち、前記液晶素子1の各画素Aの透過部A2に入射した光が液晶層4に入射する。
【0097】
そして、前記後側位相差素子19により円偏光c2とされて前記液晶素子1の各画素Aの透過部A2に入射した光のうち、液晶分子が初期のツイスト配向状態にある無電界画素に入射した光は、図6(a)のように、その無電界画素の液晶層4により1/2波長の位相差を与えられ、常光と異常光との間に3λ/4の位相差をもった円偏光c3とされて液晶素子1の前側に出射し、さらに前側位相差素子14により前側偏光板13の透過軸13aに平行な直線偏光c4とされて前記前側偏光板13にその後側から入射し、この前側偏光板13を透過して前側に出射する。
【0098】
また、前記後側位相差素子19により円偏光c2とされて前記液晶素子1の各画素Aの透過部A2に入射した光のうち、液晶分子が基板2,3面に対して実質的に垂直に立ち上がり配向した電界印加画素(リタデーションが実質的に0になった画素)に入射した光は、図6(b)のように、その電界印加画素を偏光状態を変えることなく前記円偏光c2のまま透過して液晶素子1の前側に出射し、さらに前側位相差素子14により前側偏光板13の透過軸13aに対して直交する直線偏光c5とされて前記前側偏光板13にその後側から入射し、この前側偏光板13により吸収される。
【0099】
すなわち、この実施例の液晶表示装置は、上述した第1の実施例の液晶表示装置と同じノーマリーホワイトモードの反射表示と、図6に示したようなノーマリーホワイトモードの透過表示とを行なうものであり、その表示は、反射表示のときも、透過表示のときも、明るさが充分で、しかも高コントラスト表示である。
【0100】
しかも、上述した第1の実施例の液晶表示装置では、透過表示のときに、液晶素子1の無電界画素を透過した光が図4のように前側位相差素子14により円偏光b4とされて前側偏光板13にその後側から入射し、その円偏光b4のうち、前側偏光板13の透過軸13aに平行な偏光成分の光b5がこの前側偏光板13を透過して前側に出射するが、この実施例の液晶表示装置では、透過表示のときに、液晶素子1の無電界画素を透過した光が図6のように前側位相差素子14により前側偏光板13の透過軸13aに平行な直線偏光b4とされて前記前側偏光板13に入射し、その光のほとんどが前記前側偏光板13を透過して前側に出射するため、透過表示のときの明表示を、上記第1の実施例の液晶表示装置よりもさらに明るくし、より高いコントラストを得ることができる。
【0101】
なお、上記第1及び第2の実施例では、液晶素子1の各画素Aの略半分の領域を反射部A1とし、他の略半分の領域を透過部A2としているが、前記反射部A1と透過部A2は任意の面積比及び形状に形成すればよく、さらに、反射部A1と透過部A2の一方または両方を、1つの画素A内に複数形成してもよい。
【0102】
また、上記実施例では、液晶素子1の液晶層4の液晶分子を、後側基板3から前側基板2に向かって前側から見て左回りに64°のツイスト角でツイスト配向させているが、前記液晶素子1は、後側基板3の近傍における液晶分子配向方向3aを前側基板2の近傍における液晶分子配向方向2aに対して前側から見て右回りに64°ずらし、液晶分子を後側基板3から前側基板2に向かって前側から見て右回りに64°のツイスト角でツイスト配向させ、前記液晶層4の遅相軸4aを、前側基板2の近傍における液晶分子配向方向2aに対し、前側から見て左回り(液晶分子のツイスト方向とは逆方向)に45°ずれた方向にしたものでもよい。
【0103】
また、上記実施例では、前側偏光板13を、その透過軸13aを前記液晶素子1の液晶層4の遅相軸4aに対して前側から見て左回りに45°の方向に向けて配置しているが、前側偏光板13を、その透過軸13aを前記液晶素子1の液晶層4の遅相軸4aに対して前側から見て右回りに45°の方向に向けて配置し、後側偏光板18を、その透過軸18aを前記前側偏光板13の透過軸13aに対して直交させて配置してもよい。
【0104】
さらに、上記実施例では、前側位相差素子14を、その合成遅相軸14aを前記前側偏光板13の透過軸13aに対して前側から見て左回りに45°の方向に向けて配置しているが、前側位相差素子14を、その合成遅相軸14aを前記前側偏光板13の透過軸13aに対して前側から見て右回りに45°の方向に向けて配置し、後側位相差素子19を、その合成遅相軸19aを前記前側位相差素子14の合成遅相軸14aと直交させて配置してもよい。
【0105】
また、上記実施例では、前側位相差素子14及び後側位相差素子19をそれぞれ、λ/4位相差板15,20の偏光板13,18に対向する面にλ/2位相差板16を積層した位相差板積層体としているが、これらの位相差素子14,19は、前記λ/4位相差板15,20の液晶素子1に対向する面にλ/2位相差板16を、その遅相軸16a,21aを前記λ/4位相差板15,20の遅相軸15a,20aに対して実質的に60°ずらして積層した位相差板積層体でもよい。
【0106】
また、前側位相差素子14と後側位相差素子19は、前記位相差板積層体に限らず、1枚のλ/4位相差板としてもよく、その場合は、前記λ/4位相差板を、その遅相軸を前記位相差素子14,19の合成遅相軸14a,19aと同じ方向に向けて配置すればよい。
【0107】
さらにまた、上記実施例では、液晶素子1と前側位相差素子14との間に拡散層17を配置しているが、例えば反射膜8を拡散反射膜とし、前記拡散層17を省略してもよい。
【0108】
また、上記実施例では、前記反射膜8を液晶素子1の後側基板3の内面に設け、後側基板3の内面に設ける透明電極(複数の画素電極)6を前記反射膜8の上に重ねて形成しているが、前記電極6の反射部A1に対応する部分を金属膜により形成し、この電極6の前記反射部A1に対応する部分に反射膜を兼ねさせてもよい。
【0109】
さらに、前記反射膜8は、液晶層4よりも後側であれば、例えば液晶素子1の後側基板3の外面に設けてもよい。
【0110】
また、上記実施例では、液晶素子1の複数の画素A内の予め定められた領域にそれぞれ対応させて複数の反射膜8を設け、前記複数の画素Aの反射膜8が設けられた領域により反射部A1を形成し、前記反射部A1以外の領域により透過部A2を形成しているが、前記反射膜8を前記複数の画素Aの全域に対応させて設け、前記複数の画素Aの全域を反射部としてもよく、その場合は、前記液晶素子1の液晶層4の液晶分子配列のツイスト角と、少なくとも前記反射膜8が設けられた領域、つまり少なくとも前記複数の画素Aの全域のΔndの値とを、無電界時に透過光の常光と異常光との間に1/4波長の位相差を与えるリタデーションをもち、液晶分子が基板2,3面に対して実質的に垂直に立ち上がり配向する電界が印加されたときにリタデーションが実質的に0になる値に設定すればよい。
【0111】
なお、その場合は、前記反射膜8を金属膜により形成するか、あるいは、後側基板3の内面に設ける電極6の全体を反射膜を兼ねる金属膜により形成し、後側偏光板18及び後側位相差素子19(またはλ/4位相差板)と面光源22を省略して、反射表示だけを行なうようにしてもよく、また、前記反射膜8を半透過反射膜とし、前記後側偏光板18及び後側位相差素子19(またはλ/4位相差板)と面光源22を備えることにより、前記複数の画素Aの全域を利用して反射表示と透過表示の両方を行なうようにしてもよい。
【0112】
また、上記実施例の液晶表示装置は、カラー画像を表示するものであるが、この発明は、前記液晶素子1からカラーフィルタ9R,9G,9Bを省略した白黒画像を表示する液晶表示装置にも適用することができる。
【0113】
さらに、液晶素子1は、アクティブマトリックス型に限らず、単純マトリックス型液晶素子でもよい。
【0114】
【発明の効果】
この発明の液晶表示装置は、液晶層よりも後側に複数の画素に対応する反射膜が設けられ、前記液晶層の液晶分子配列のツイスト角と、少なくとも前記反射膜が設けられた領域のΔndの値とが、無電界時に透過光の常光と異常光との間に実質的に1/4波長の位相差を与える値に設定された液晶素子と、前記液晶素子の前側に配置された偏光板と、前記液晶素子と前記偏光板との間に配置され、透過光の常光と異常光との間に1/4波長の位相差を与える位相差素子とを備えたものであるため、明るく、しかも高コントラストの反射表示を行なうことができる。
【0115】
この発明の液晶表示装置において、前記液晶素子の液晶層の液晶分子配列のツイスト角は60°〜70°の範囲、前記反射膜が設けられた領域のΔndの値は195±10nm〜235±10nmの範囲であるのが好ましく、前記液晶分子配列のツイスト角と、前記Δndの値をこのような範囲にすることにより、前記液晶層に、無電界時に1/4波長のリタデーションをもたせることができる。
【0116】
また、前記位相差素子は、透過光の常光と異常光との間に1/4波長の位相差を与えるλ/4位相差板と、透過光の常光と異常光との間に1/2波長の位相差を与えるλ/2位相差板とがそれぞれの遅相軸を実質的に60°ずらして積層された位相差板積層体からなっているのが好ましく、前記位相差素子をこのような位相差板積層体とすることにより、前記位相差素子のリタデーションの波長依存性による透過光の着色をほとんど無くし、帯色の無い高品質の画像を表示することができる。
【0117】
さらに、この液晶表示装置は、前記液晶素子を、複数の画素内の予め定められた領域にそれぞれ対応させて複数の反射膜が設けられ、前記複数の画素の前記反射膜が設けられた領域により、前側から入射した光を前記反射膜により反射して前側に出射する反射部が形成され、前記複数の画素の前記反射部以外の領域により、後側から入射した光を透過させて前側に出射する透過部が形成された構成とするとともに、前記液晶素子の後側に配置された第2の偏光板と、前記液晶素子と前記第2の偏光板との間に配置され、透過光の常光と異常光との間に1/4波長の位相差を与える第2の位相差素子と、前記第2の偏光板の後側に配置された光源とをさらに備えた構成とするのが望ましく、このような構成とすることにより、充分な照度の使用環境下では、その使用環境の光である外光を利用する反射表示を行ない、充分な明るさの外光が得られないときに、前記光源から照明光を出射させて透過表示を行なうことができる。
【0118】
その場合、前記液晶素子の透過部は、液晶分子配列のツイスト角と、前記透過部の液晶層のΔndとが、無電界時に透過光の常光と異常光との間に実質的に1/2波長の位相差を与える値に設定するのが好ましく、このようにすることにより、透過表示のときの明表示をさらに明るくし、より高いコントラストを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図。
【図2】第1の実施例の液晶表示装置の一部分の断面図。
【図3】第1の実施例の液晶表示装置の反射表示の模式図。
【図4】第1の実施例の液晶表示装置の透過表示の模式図。
【図5】この発明の第2の実施例を示す液晶表示装置の一部分の断面図。
【図6】第2の実施例の液晶表示装置の透過表示の模式図。
【符号の説明】
1…液晶素子
2,3…基板
2a…前側基板の近傍における液晶分子配向方向
3a…後側基板の近傍における液晶分子配向方向
4…液晶層
4a…遅相軸
5,6…電極
A…画素
A1…反射部
A2…透過部
13…前側偏光板
13a…透過軸
14…前側位相差素子
14a…合成遅相軸
15…λ/4位相差板
15a…遅相軸
16…λ/2位相差板
16a…遅相軸
17…拡散層
18…後側偏光板(第2の偏光板)
18a…透過軸
19…後側位相差素子(第2の位相差素子)
19a…合成遅相軸
20…λ/4位相差板
20a…遅相軸
21…λ/2位相差板
21a…遅相軸
22…面光源
Claims (5)
- 表示の観察側である前側の基板とこの前側基板に対向する後側基板との間に液晶分子がツイスト配向した液晶層が設けられ、前記前側基板と後側基板の対向する内面の一方に少なくとも1つの電極が設けられ、他方の内面に前記少なくとも1つの電極と対向する領域により複数の画素を形成するための複数の電極が設けられるともに、前記液晶層よりも後側に前記複数の画素に対応する反射膜が設けられ、且つ、前記液晶層の液晶分子配列のツイスト角と、少なくとも前記反射膜が設けられた領域の液晶の屈折率異方性Δnと液晶層厚dとの積Δndの値とが、無電界時に透過光の常光と異常光との間に実質的に1/4波長の位相差を与える値に設定された液晶素子と、
前記液晶素子の前側に配置された偏光板と、
前記液晶素子と前記偏光板との間に配置され、透過光の常光と異常光との間に1/4波長の位相差を与える位相差素子とを備えたことを特徴とする液晶表示装置。 - 液晶素子の液晶層の液晶分子配列のツイスト角は60°〜70°の範囲、反射膜が設けられた領域のΔndの値は195±10nm〜235±10nmの範囲であることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
- 位相差素子は、透過光の常光と異常光との間に1/4波長の位相差を与えるλ/4位相差板と、透過光の常光と異常光との間に1/2波長の位相差を与えるλ/2位相差板とがそれぞれの遅相軸を実質的に60°ずらして積層された位相差板積層体からなっていることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
- 反射膜は、液晶素子の複数の画素内の予め定められた領域にそれぞれ対応させて設けられており、前記液晶素子の前記複数の画素の前記反射膜が設けられた領域により、前側から入射した光を前記反射膜により反射して前側に出射する反射部が形成され、前記複数の画素の前記反射部以外の領域により、後側から入射した光を透過させて前側に出射する透過部が形成されるとともに、
前記液晶素子の後側に配置された第2の偏光板と、
前記液晶素子と前記第2の偏光板との間に配置され、透過光の常光と異常光との間に1/4波長の位相差を与える第2の位相差素子と、
前記第2の偏光板の後側に配置された光源とをさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。 - 液晶素子の透過部は、液晶分子配列のツイスト角と、前記透過部の液晶層のΔndとが、無電界時に透過光の常光と異常光との間に実質的に1/2波長の位相差を与える値に設定されていることを特徴とする請求項4に記載の液晶表示装置。
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JP2005338643A (ja) * | 2004-05-28 | 2005-12-08 | Kyocera Corp | 液晶表示装置 |
CN111190305A (zh) * | 2018-11-15 | 2020-05-22 | 夏普株式会社 | 液晶显示装置 |
-
2002
- 2002-08-30 JP JP2002252313A patent/JP2004093716A/ja active Pending
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JP4583072B2 (ja) * | 2004-05-28 | 2010-11-17 | 京セラ株式会社 | 液晶表示装置 |
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