JP2004206065A - 液晶表示装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】反射型と透過型の両方の構造を具備させた半透過反射型の液晶表示装置において、広視野角かつ高コントラストな反射表示と透過表示を提供する。
【解決手段】１ドット内に反射表示に利用される反射表示領域と、透過表示に利用される透過表示領域とを含み、液晶層は基板に対して概ね垂直に配向した負の誘電率異方性を有するネマティック液晶からなり、上側基板の外側には光学的に負の一軸性を有する第１位相差板、光学的に正の一軸性を有する第２位相差板、第１偏光板が順次配置され、下側基板の外側には光学的に負の一軸性を有する第３位相差板、光学的に正の一軸性を有する第４位相差板、第２偏光板、照明手段が順次配置されている。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置及び電子機器に関し、特に反射型と透過型の両方の構造を具備させた半透過反射型の液晶表示装置において、広視野角かつ高コントラストな反射表示と透過表示を得られるようにした技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
反射型と透過型の表示方式を兼ね備えた半透過反射型液晶表示装置は、周囲の明るさに応じて反射モード又は透過モードのいずれかの表示方式に切り替えることにより、消費電力を低減しつつ周囲が暗い場合でも明瞭な表示を行うことができるものである。
【０００３】
このような半透過反射型液晶表示装置としては、透光性の上基板と下基板との間に液晶層が挟持された構成を備えるとともに、例えばアルミニウムなどの金属膜に光透過用の開口を形成した反射膜を下基板の内面に備え、この反射膜を半透過反射膜として機能させる液晶表示装置が提案されている。この場合、反射モードでは上基板側から入射した外光が、液晶層を通過した後に下基板の内面に配された反射膜により反射され、再び液晶層を通過して上基板側から表示に供される。一方、透過モードでは下基板側から入射したバックライトからの光が、反射膜に形成された開口から液晶層を通過した後に、上基板側から外部に表示され得る。したがって、反射膜の開口が形成された領域が透過表示領域で、反射膜の開口が形成されていない領域が反射表示領域とされている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、別の従来技術として、液晶の視野角特性を改善した垂直配向型液晶表示装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−２４２２２６号公報（第６１頁、図１）
【特許文献２】
特開平５−１１３５６１号公報（第５頁、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の反射型と透過型の表示方式を兼ね備えた半透過反射型液晶表示装置は、反射表示及び透過表示ともに視野角が狭いものであった。これは、反射表示時には観察者側（半透過反射型液晶表示装置の上側）の偏光板と位相差板及び入射光が２度通過する反射表示領域の液晶層の設計を行わなければならず、透過表示時には観察者側（半透過反射型液晶表示装置の上側）の偏光板と位相差板、照明手段側（半透過反射型液晶表示装置の下側）の偏光板と位相差板、照明手段から入射光が１度通過する透過表示領域の液晶層の設計を行わなければならなかった。このため、反射表示と透過表示ともに広視野角かつ高コントラストな設計をするのは非常に困難であった。
【０００７】
また、従来の半透過反射型液晶表示装置を搭載した電子機器にあっては、視野角が狭く、表示を視認できる範囲が限られるという問題を有していた。
【０００８】
そこで、本発明は反射型と透過型の両方の構造を具備させた半透過反射型の液晶表示装置において、広視野角かつ高コントラストな反射表示と透過表示を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は視認性の高い表示装置を搭載した電子機器を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の液晶表示装置は、第１基板と第２基板の間に液晶層が挟持されてなる液晶表示装置であって、１ドット内に反射表示に利用される反射表示領域と、透過表示に利用される透過表示領域とを含み、前記液晶層は基板に対して概ね垂直に配向した負の誘電率異方性を有するネマティック液晶からなり、前記第１基板の外側には光学的に負の一軸性を有する第１位相差板、光学的に正の一軸性を有する第２位相差板、第１偏光板が順次配置され、前記第２基板の外側には光学的に負の一軸性を有する第３位相差板、光学的に正の一軸性を有する第４位相差板、第２偏光板、照明手段が順次配置されていることを特徴とする。
【００１１】
上記構成によれば、第１偏光板、光学的に正の一軸性を有する第２位相差板、垂直に配向した液晶層によって高コントラストな反射型の表示が実現でき、第１偏光板、光学的に正の一軸性を有する第２位相差板、垂直に配向した液晶層、光学的に正の一軸性を有する第４位相差板、第２偏光板によって高コントラストな透過型の表示が実現できる。さらに、光学的に正の一軸性を有する第２位相差板と液晶層の間に光学的に負の一軸性を有する第１位相差板を配置することで、斜め方向から観察したときの垂直配向した液晶層の視角特性を補償することが可能となり、広視野角の反射型表示を実現できる。光学的に正の一軸性を有する第２位相差板と液晶層の間に光学的に負の一軸性を有する第１位相差板を配置し、かつ光学的に正の一軸性を有する第４位相差板と液晶層の間に光学的に負の一軸性を有する第３位相差板を配置することで、斜め方向から観察したときの垂直配向した液晶層の視角特性を補償することが可能となり、広視野角の透過型表示を実現できる。
【００１２】
本発明の液晶表示装置は、第１基板と第２基板の間に液晶層が挟持されてなる液晶表示装置であって、１ドット内に反射表示に利用される反射表示領域と、透過表示に利用される透過表示領域とを含み、前記液晶層は基板に対して概ね垂直に配向した負の誘電率異方性を有するネマティック液晶からなり、前記第１基板の外側には光学的に負の一軸性を有する第１位相差板、光学的に正の一軸性を有する第２位相差板、第１偏光板が順次配置され、前記第２基板の外側には光学的に正の一軸性を有する第４位相差板、第２偏光板、照明手段が順次配置されていることを特徴とする。
【００１３】
上記構成によれば、第１偏光板、光学的に正の一軸性を有する第２位相差板、垂直に配向した液晶層によって高コントラストな反射型の表示が実現でき、第１偏光板、光学的に正の一軸性を有する第２位相差板、垂直に配向した液晶層、光学的に正の一軸性を有する第４位相差板、第２偏光板によって高コントラストな透過型の表示が実現できる。さらに、光学的に正の一軸性を有する第２位相差板と液晶層の間に光学的に負の一軸性を有する第１位相差板を配置することで、斜め方向から観察したときの垂直配向した液晶層の視角特性を補償することが可能となり、広視野角の反射型表示を実現できる。光学的に正の一軸性を有する第２位相差板と液晶層の間に光学的に負の一軸性を有する第１位相差板を配置することで、斜め方向から観察したときの垂直配向した液晶層の視角特性を補償することが可能となり、広視野角の透過型表示を実現できる。
【００１４】
本発明の液晶表示装置は、第１基板と第２基板の間に液晶層が挟持されてなる液晶表示装置であって、１ドット内に反射表示に利用される反射表示領域と、透過表示に利用される透過表示領域とを含み、前記液晶層は基板に対して概ね垂直に配向した負の誘電率異方性を有するネマティック液晶からなり、前記第１基板の外側には光学的に正の一軸性を有する第２位相差板、第１偏光板が順次配置され、前記第２基板の外側には光学的に負の一軸性を有する第３位相差板、光学的に正の一軸性を有する第４位相差板、第２偏光板、照明手段が順次配置されていることを特徴とする。
【００１５】
上記構成によれば、第１偏光板、光学的に正の一軸性を有する第２位相差板、垂直に配向した液晶層によって高コントラストな反射型の表示が実現でき、第１偏光板、光学的に正の一軸性を有する第２位相差板、垂直に配向した液晶層、光学的に正の一軸性を有する第４位相差板、第２偏光板によって高コントラストな透過型の表示が実現できる。さらに、光学的に正の一軸性を有する第４位相差板と液晶層の間に光学的に負の一軸性を有する第３位相差板を配置することで、斜め方向から観察したときの垂直配向した液晶層の視角特性を補償することが可能となり、広視野角の透過型表示を実現できる。
【００１６】
本発明の液晶表示装置は、前記反射表示領域の液晶層厚が前記透過領域の液晶層厚よりも小さいことを特徴とする。
【００１７】
上記構成によれば、反射表示、透過表示ともに明るく高コントラストな表示を実現することができる。半透過反射型液晶表示装置において、例えば液晶層の厚さをｄ、液晶の屈折率異方性を△ｎ、これらの積算値として示される液晶のリタデーション（位相差）を△ｎｄとすると、反射表示を行う部分の液晶のリタデーション△ｎｄは、入射光が液晶層を２回通過してから観測者に到達するので２×△ｎｄで示されるが、透過表示を行う部分の液晶のリタデーション△ｎｄは、照明手段（バックライト）からの光が１回のみ液晶層を通過するので１×△ｎｄとなる。反射表示領域の液晶層厚を透過領域の液晶層厚よりも小さいことによって、反射領域、透過領域ともに△ｎｄを最適化することができるので、反射表示、透過表示ともに明るく高コントラストな表示を実現することができる。
【００１８】
本発明の液晶表示装置は、前記第１位相差板と前記第３位相差板は、厚さ方向をＺ軸としてその軸方向における屈折率をｎｚ１，ｎｚ３、Ｚ軸に垂直な面内の一方向をＸ軸としてその軸方向における屈折率をｎｘ１，ｎｘ３、Ｚ軸とＸ軸に垂直な方向をＹ軸としてその軸方向における屈折率をｎｙ１，ｎｙ３、Ｚ軸方向の厚みをｄ１，ｄ３としたとき、ｎｘ１≒ｎｙ１＞ｎｚ１，ｎｘ３≒ｎｙ３＞ｎｚ３であり、前記第１位相差板の位相差値（ｎｘ１−ｎｚ１）×ｄ１と前記第３位相差板の位相差値（ｎｘ３−ｎｚ３）×ｄ３の和Ｗ１は、前記透過領域における液晶層の位相差値をＲｔとすると、０．５×Ｒｔ≦Ｗ１≦０．７５×Ｒｔであることを特徴とする。
また本発明の液晶表示装置は、前記第１位相差板と前記第３位相差板は、厚さ方向をＺ軸としてその軸方向における屈折率をｎｚ１，ｎｚ３、Ｚ軸に垂直な面内の一方向をＸ軸としてその軸方向における屈折率をｎｘ１，ｎｘ３、Ｚ軸とＸ軸に垂直な方向をＹ軸としてその軸方向における屈折率をｎｙ１，ｎｙ３、Ｚ軸方向の厚みをｄ１，ｄ３としたとき、ｎｘ１≒ｎｙ１＞ｎｚ１，ｎｘ３≒ｎｙ３＞ｎｚ３であり、前記第２位相差板と前記第４位相差板は、厚さ方向をＺ軸としてその軸方向における屈折率をｎｚ２，ｎｚ４、Ｚ軸に垂直な面内の一方向をＸ軸としてその軸方向における屈折率をｎｘ２，ｎｘ４、Ｚ軸とＸ軸に垂直な方向をＹ軸としてその軸方向における屈折率をｎｙ２，ｎｙ４、Ｚ軸方向の厚みをｄ２，ｄ４としたとき、ｎｘ２＞ｎｙ２≒ｎｚ２，ｎｘ４＞ｎｙ４≒ｎｚ４であり、前記第１位相差板の位相差値（ｎｘ１−ｎｚ１）×ｄ１、前記第３位相差板の位相差値（ｎｘ３−ｎｚ３）×ｄ３、前記第２位相差板のＸＹ面内とＺ軸方向の位相差値（（ｎｘ２＋ｎｙ２）／２−ｎｚ２）×ｄ２および前記第４位相差板のＸＹ面内とＺ軸方向の位相差値（（ｎｘ４＋ｎｙ４）／２−ｎｚ４）×ｄ４の和Ｗ１は、前記透過領域における液晶層の位相差値をＲｔとすると、０．５×Ｒｔ≦Ｗ１≦０．７５×Ｒｔであることを特徴とする。
【００１９】
上記構成によれば、斜め方向から観察したときの垂直配向した液晶層の視角特性を補償することが可能となり、広視野角の透過型表示を実現できる。第１位相差板の位相差値（ｎｘ１−ｎｚ１）×ｄ１と第３位相差板の位相差値（ｎｘ３−ｎｚ３）×ｄ３を本発明の範囲にすることによって、透過領域の垂直配向した液晶層の視角特性を光学補償することができる。さらに、前記第２位相差板のＸＹ面内とＺ軸方向の位相差値（（ｎｘ２＋ｎｙ２）／２−ｎｚ２）×ｄ２および前記第４位相差板のＸＹ面内とＺ軸方向の位相差値（（ｎｘ４＋ｎｙ４）／２−ｎｚ４）×ｄ４を本発明の範囲に加えることによって、透過領域の垂直配向した液晶層の視角特性を光学補償することができる。第１位相差板及び第３位相差板は複数枚の光学的に負の一軸性フィルムを用いて構成されていても構わない。ここで、液晶層の位相差値をＲｔとは、液晶層の厚さをｄ、液晶の屈折率異方性を△ｎとしたとき、これらの積算値△ｎ×ｄとして示される。
【００２０】
本発明の液晶表示装置は、前記第１位相差板は、厚さ方向をＺ軸としてその軸方向における屈折率をｎｚ１、Ｚ軸に垂直な面内の一方向をＸ軸としてその軸方向における屈折率をｎｘ１、Ｚ軸とＸ軸に垂直な方向をＹ軸としてその軸方向における屈折率をｎｙ１、Ｚ軸方向の厚みをｄ１としたとき、ｎｘ１≒ｎｙ１＞ｎｚ１であり、前記第１位相差板の位相差値（ｎｘ１−ｎｚ１）×ｄ１は、前記透過領域における液晶層の位相差値をＲｔとすると、０．５×Ｒｔ≦（ｎｘ１−ｎｚ１）×ｄ１≦０．７５×Ｒｔであることを特徴とする。
また本発明の液晶表示装置は、前記第１位相差板は、厚さ方向をＺ軸としてその軸方向における屈折率をｎｚ１、Ｚ軸に垂直な面内の一方向をＸ軸としてその軸方向における屈折率をｎｘ１、Ｚ軸とＸ軸に垂直な方向をＹ軸としてその軸方向における屈折率をｎｙ１、Ｚ軸方向の厚みをｄ１としたとき、ｎｘ１≒ｎｙ１＞ｎｚ１であり、前記第２位相差板と前記第４位相差板は、厚さ方向をＺ軸としてその軸方向における屈折率をｎｚ２，ｎｚ４、Ｚ軸に垂直な面内の一方向をＸ軸としてその軸方向における屈折率をｎｘ２，ｎｘ４、Ｚ軸とＸ軸に垂直な方向をＹ軸としてその軸方向における屈折率をｎｙ２，ｎｙ４、Ｚ軸方向の厚みをｄ２，ｄ４としたとき、ｎｘ２＞ｎｙ２≒ｎｚ２，ｎｘ４＞ｎｙ４≒ｎｚ４であり、前記第１位相差板の位相差値（ｎｘ１−ｎｚ１）×ｄ１、前記第２位相差板のＸＹ面内とＺ軸方向の位相差値（（ｎｘ２＋ｎｙ２）／２−ｎｚ２）×ｄ２および前記第４位相差板のＸＹ面内とＺ軸方向の位相差値（（ｎｘ４＋ｎｙ４）／２−ｎｚ４）×ｄ４の和Ｗ２は、前記透過領域における液晶層の位相差値をＲｔとすると、０．５×Ｒｔ≦Ｗ２≦０．７５×Ｒｔであることを特徴とする。
【００２１】
上記構成によれば、斜め方向から観察したときの垂直配向した液晶層の視角特性を補償することが可能となり、広視野角の透過型表示を実現できる。第１位相差板の位相差値（ｎｘ１−ｎｚ１）×ｄ１を本発明の範囲にすることによって、透過領域の垂直配向した液晶層の視角特性を光学補償することができる。さらに、前記第２位相差板のＸＹ面内とＺ軸方向の位相差値（（ｎｘ２＋ｎｙ２）／２−ｎｚ２）×ｄ２および前記第４位相差板のＸＹ面内とＺ軸方向の位相差値（（ｎｘ４＋ｎｙ４）／２−ｎｚ４）×ｄ４を本発明の範囲に加えることによって、透過領域の垂直配向した液晶層の視角特性を光学補償することができる。第１位相差板は複数枚の光学的に負の一軸性フィルムを用いて構成されていても構わない。
【００２２】
本発明の液晶表示装置は、前記第３位相差板は、厚さ方向をＺ軸としてその軸方向における屈折率をｎｚ３、Ｚ軸に垂直な面内の一方向をＸ軸としてその軸方向における屈折率をｎｘ３、Ｚ軸とＸ軸に垂直な方向をＹ軸としてその軸方向における屈折率をｎｙ３、Ｚ軸方向の厚みをｄ３としたとき、ｎｘ３≒ｎｙ３＞ｎｚ３であり、前記第３位相差板の位相差値（ｎｘ３−ｎｚ３）×ｄ３は、前記透過領域における液晶層の位相差値をＲｔとすると、０．５×Ｒｔ≦（ｎｘ３−ｎｚ３）×ｄ３≦０．７５×Ｒｔであることを特徴とする。
また本発明の液晶表示装置は、前記第３位相差板は、厚さ方向をＺ軸としてその軸方向における屈折率をｎｚ３、Ｚ軸に垂直な面内の一方向をＸ軸としてその軸方向における屈折率をｎｘ３、Ｚ軸とＸ軸に垂直な方向をＹ軸としてその軸方向における屈折率をｎｙ３、Ｚ軸方向の厚みをｄ３としたとき、ｎｘ３≒ｎｙ３＞ｎｚ３であり、前記第２位相差板と前記第４位相差板は、厚さ方向をＺ軸としてその軸方向における屈折率をｎｚ２，ｎｚ４、Ｚ軸に垂直な面内の一方向をＸ軸としてその軸方向における屈折率をｎｘ２，ｎｘ４、Ｚ軸とＸ軸に垂直な方向をＹ軸としてその軸方向における屈折率をｎｙ２，ｎｙ４、Ｚ軸方向の厚みをｄ２，ｄ４としたとき、ｎｘ２＞ｎｙ２≒ｎｚ２，ｎｘ４＞ｎｙ４≒ｎｚ４であり、前記第１位相差板の位相差値（ｎｘ１−ｎｚ１）×ｄ１、前記第３位相差板の位相差値（ｎｘ３−ｎｚ３）×ｄ３、前記第２位相差板のＸＹ面内とＺ軸方向の位相差値（（ｎｘ２＋ｎｙ２）／２−ｎｚ２）×ｄ２および前記第４位相差板のＸＹ面内とＺ軸方向の位相差値（（ｎｘ４＋ｎｙ４）／２−ｎｚ４）×ｄ４の和Ｗ３は、前記透過領域における液晶層の位相差値をＲｔとすると、０．５×Ｒｔ≦Ｗ３≦０．７５×Ｒｔであることを特徴とする。
【００２３】
上記構成によれば、斜め方向から観察したときの垂直配向した液晶層の視角特性を補償することが可能となり、広視野角の透過型表示を実現できる。第３位相差板の位相差値（ｎｘ３−ｎｚ３）×ｄ３を本発明の範囲にすることによって、透過領域の垂直配向した液晶層の視角特性を光学補償することができる。さらに、前記第２位相差板のＸＹ面内とＺ軸方向の位相差値（（ｎｘ２＋ｎｙ２）／２−ｎｚ２）×ｄ２および前記第４位相差板のＸＹ面内とＺ軸方向の位相差値（（ｎｘ４＋ｎｙ４）／２−ｎｚ４）×ｄ４を本発明の範囲に加えることによって、透過領域の垂直配向した液晶層の視角特性を光学補償することができる。第３位相差板は複数枚の光学的に負の一軸性フィルムを用いて構成されていても構わない。
【００２４】
本発明の液晶表示装置は、前記第２位相差板と前記第４位相差板は厚さ方向（Ｚ軸）に垂直な面内の一方向をＸ軸としてその軸方向における屈折率をｎｘ２，ｎｘ４、Ｚ軸とＸ軸に垂直な方向をＹ軸としてその軸方向における屈折率をｎｙ２，ｎｙ４（ｎｘ２＞ｎｙ２，ｎｘ４＞ｎｙ４）、Ｚ軸方向の厚みをｄ２，ｄ４としたとき、前記第２位相差板のＸ軸と前記第４位相差板のＸ軸は直交関係にあり、かつ（ｎｘ２−ｎｙ２）×ｄ２＝（ｎｘ４−ｎｙ４）×ｄ４であることを特徴とする。
【００２５】
上記構成によれば、液晶表示装置のパネル面内（ＸＹ面）における第２位相差板と第４位相差板による位相差値を互いに打ち消し合うことができ、第１偏光板と第２偏光板で実現できる限界の黒表示（第１偏光板の透過軸と第２偏光板の透過軸が直交のとき）や白表示（第１偏光板の透過軸と第２偏光板の透過軸が平行のとき）を実現することができる。
【００２６】
本発明の液晶表示装置は、前記第２位相差板と前記第４位相差板は１００ｎｍ≦（ｎｘ２−ｎｙ２）×ｄ２＝（ｎｘ４−ｎｙ４）×ｄ４≦１６０ｎｍであることを特徴とする。
【００２７】
上記構成によれば、第１偏光板と第２位相差板で波長分散の小さい円または楕円偏光をつくることができ、第２偏光板と第４位相差板で波長分散の小さい円または楕円偏光をつくることができる。これによって、円または楕円偏光を用いて液晶表示装置のスイッチングが可能となり、高コントラストな反射表示及び透過表示を実現することができる。
【００２８】
本発明の液晶表示装置は、前記第２位相差板は前記偏光板１から入射する直線偏光を広帯域で円偏光に変換する２枚以上の延伸フィルムからなり、前記第４位相差板は前記偏光板２から入射する直線偏光を広帯域で円偏光に変換する２枚以上の延伸フィルムからなることを特徴とする。
【００２９】
上記構成によれば、可視光域の概ね全ての波長の光を理想的な円偏光に変換できるので、高コントラスト、かつ不要な着色を呈さない反射表示及び透過表示を実現することができる。例えば、１／２波長板と１／４波長板を適切な角度（延伸方向のなす角度）で積層することによって、広帯域の円偏光板を実現することができる。
【００３０】
本発明の液晶表示装置は、前記第２位相差板は前記偏光板１から入射する直線偏光を広帯域で円偏光に変換する２枚以上の延伸フィルムからなることを特徴とする。
【００３１】
上記構成によれば、可視光域の概ね全ての波長の光を理想的な円偏光に変換できるので、高コントラスト、かつ不要な着色を呈さない反射表示を実現することができる。例えば、１／２波長板と１／４波長板を適切な角度（延伸方向のなす角度）で積層することによって、広帯域の円偏光板を実現することができる。
【００３２】
本発明の液晶表示装置は、前記第４位相差板は前記偏光板２から入射する直線偏光を広帯域で円偏光に変換する２枚以上の延伸フィルムからなることを特徴とする。
【００３３】
上記構成によれば、可視光域の概ね全ての波長の光を理想的な円偏光に変換できるので、高コントラスト、かつ不要な着色を呈さない透過表示を実現することができる。例えば、１／２波長板と１／４波長板を適切な角度（延伸方向のなす角度）で積層することによって、広帯域の円偏光板を実現することができる。
【００３４】
本発明の液晶表示装置は、前記第２位相差板と前記第４位相差板は４５０ｎｍにおける面内位相差値Ｒ（４５０）と５９０ｎｍにおける面内位相差値Ｒ（５９０）の比Ｒ（４５０）／Ｒ（５９０）が１より小さいことを特徴とする。
【００３５】
上記構成によれば、第１偏光板または第２偏光板と組み合わせることによって、広帯域の円偏光を実現することができるので、高コントラスト、かつ不要な着色を呈さない反射表示及び透過表示を実現することができる。
【００３６】
本発明の液晶表示装置は、前記第１偏光板の透過軸と前記第２偏光板の透過軸は直交関係にあることを特徴とする。
【００３７】
上記構成によれば、第１偏光板と第２偏光板で実現可能である最も優れた黒表示を実現することができる。これによって、高コントラストな透過表示を実現することができる。
【００３８】
本発明の液晶表示装置は、前記第１位相差板の位相差値（ｎｘ１−ｎｚ１）×ｄ１と前記第３位相差板の位相差値（ｎｘ３−ｎｚ３）×ｄ３は概ね等しいことを特徴とする。
【００３９】
上記構成によれば、光学的に負の一軸性を示す第１位相差板によって反射領域における液晶層を斜め方向から観察したときの視角補償を行い、光学的に負の一軸性を示す第１位相差板と第３位相差板によって透過領域における液晶層を斜め方向から観察したときの視角補償を行うことができる。反射領域では液晶層を光が２度通過し、透過領域では液晶層を光が１度しか通過しないので、透過領域の液晶層厚みは反射領域の概ね２倍となる。このため、第１位相差板の位相差値と第３位相差板の位相差値を概ね等しくしておくことが必要となる。
【００４０】
本発明の液晶表示装置は、前記第１位相差板は、厚さ方向をＺ軸としてその軸方向における屈折率をｎｚ１、Ｚ軸に垂直な面内の一方向をＸ軸としてその軸方向における屈折率をｎｘ１、Ｚ軸とＸ軸に垂直な方向をＹ軸としてその軸方向における屈折率をｎｙ１、Ｚ軸方向の厚みをｄ１としたとき、ｎｘ１≒ｎｙ１＞ｎｚ１であり、前記第１位相差板の位相差値（ｎｘ１−ｎｚ１）×ｄ１は、前記反射領域における液晶層の位相差値をＲｒとすると、０．５×Ｒｒ≦（ｎｘ１−ｎｚ１）×ｄ１≦０．７５×Ｒｒであることを特徴とする。
また本発明の液晶表示装置は、前記第１位相差板は、厚さ方向をＺ軸としてその軸方向における屈折率をｎｚ１、Ｚ軸に垂直な面内の一方向をＸ軸としてその軸方向における屈折率をｎｘ１、Ｚ軸とＸ軸に垂直な方向をＹ軸としてその軸方向における屈折率をｎｙ１、Ｚ軸方向の厚みをｄ１としたとき、ｎｘ１≒ｎｙ１＞ｎｚ１であり、前記第２位相差板は、厚さ方向をＺ軸としてその軸方向における屈折率をｎｚ２、Ｚ軸に垂直な面内の一方向をＸ軸としてその軸方向における屈折率をｎｘ２、Ｚ軸とＸ軸に垂直な方向をＹ軸としてその軸方向における屈折率をｎｙ２、Ｚ軸方向の厚みをｄ２としたとき、ｎｘ２＞ｎｙ２≒ｎｚ２であり、前記第１位相差板の位相差値（ｎｘ１−ｎｚ１）×ｄ１と前記第２位相差板のＸＹ面内とＺ軸方向の位相差値（（ｎｘ２＋ｎｙ２）／２−ｎｚ２）×ｄ２との和Ｗ４は、前記反射領域における液晶層の位相差値をＲｒとすると、０．５×Ｒｒ≦Ｗ４≦０．７５×Ｒｒであることを特徴とする。
【００４１】
上記構成によれば、光学的に負の一軸性を示す第１位相差板によって反射領域における液晶層を斜め方向から観察したときの視角補償を行うことができる。さらに光学的に正の一軸性を示す第２位相差板を加えることによって、反射領域における液晶層を斜め方向から観察したときの視角補償を行うことができる。
【００４２】
本発明の液晶表示装置は、前記反射表示領域には、入射した光を反射することが可能な反射層が形成されていることを特徴とする。
【００４３】
上記構成によれば、反射層によって外光を反射させることが可能となるので、反射表示を実現することができる。
【００４４】
本発明の液晶表示装置は、前記反射層は、入射した光を散乱反射することが可能な凹凸形状を有していることを特徴とする。
【００４５】
上記構成によれば、凹凸形状を有した反射層によって入射光は散乱反射されるので、広視野角で反射表示を観察することができる。
【００４６】
本発明の液晶表示装置は、前記第２位相差板と前記第４位相差板のＸ軸方向は互いに直交関係にあり、かつ前記第２位相差板と前記第４位相差板のＸ軸方向は第１偏光板の透過軸及び第２偏光板の透過軸と概ね４５°の角度をなすことを特徴とする。
【００４７】
上記構成によれば、液晶表示装置のパネル面内（ＸＹ面）における第２位相差板と第４位相差板による位相差値を互いに打ち消し合うことができ、第１偏光板と第２偏光板で実現できる限界の黒表示を実現することができる。また、第１偏光板と第２位相差板、第２偏光板と第４位相差板で円偏光をつくることができる。これによって、円偏光を用いた液晶表示装置のスイッチングが可能となり、明るく高コントラストな反射表示及び透過表示を実現することができる。
【００４８】
本発明の液晶表示装置は、前記第１基板、前記第２基板の少なくとも一方の液晶層側の内面に開口部を有する液晶駆動用の電極が形成されていることを特徴とする。
【００４９】
上記構成によれば、液晶駆動用の電極の開口部によって液晶層に斜め電界が生じるので、電圧印加時の液晶分子のダイレクタ方向を１ドット内で複数作り出すことができる。これによって、広視野角な半透過反射型液晶表示装置を実現することができる。
【００５０】
本発明の液晶表示装置は、前記第１基板、前記第２基板の少なくとも一方の液晶層側の内面に形成された電極上に突起が形成されていることを特徴とする。
【００５１】
上記構成によれば、電極上に形成された突起によって液晶分子の倒れる方向を制御できるので、電圧印加時の液晶分子のダイレクタ方向を１ドット内で複数作り出すことができる。これによって、広視野角な半透過反射型液晶表示装置を実現することができる。
【００５２】
本発明の液晶表示装置は、前記電極によって液晶を駆動するとき、液晶のダイレクタは１ドット内で少なくとも２つ以上あることを特徴とする。
【００５３】
上記構成によれば、広視野角な半透過反射型液晶表示装置を実現することができる。
【００５４】
本発明の電子機器は、上述した半透過反射型液晶表示装置を備えたことを特徴とする。
【００５５】
上記構成によれば、視認性の高い表示装置を搭載した電子機器を実現することができる。
【００５６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。
【００５７】
［第１実施形態］
図１は、本発明の構成をアクティブマトリクスタイプの液晶表示装置に適用した第１実施形態を示すもので、この第１実施形態の液晶表示装置は、図１に示す断面構造の如く上下に対向配置された透明のガラス等からなる基板１０５，１１３の間に液晶層１１０が挟持された基本構造を具備している。なお、図面では省略されているが、実際には基板１０５，１１３の周縁部側にシール材が介在されていて、液晶層１１０を基板１０５，１１３とシール材とで取り囲むことにより液晶層１１０が基板１０５，１１３間に封入された状態で挟持されている。また、下側基板１１３の更に下方側には光源及び導光板等を備えたバックライトが設けられているが、図１では省略する。
【００５８】
上側の基板１０５の上面側（観測者側）には位相差板１０４，１０３と偏光板１０２とが配置されるとともに、下側の基板１１３の下面側にも位相差板１１４，１１５と偏光板１１６とが配置されている。偏光板１０２，１１６は、上面側から入射する外光、及び下面側から入射するバックライトの光に対し一方向の直線偏光のみを透過させ、位相差板１０３，１１５は、偏光板１０２，１１６を透過した直線偏光を円偏光（楕円偏光を含む）に変換する。したがって、偏光板１０２，１１６及び位相差板１０３，１１５は円偏光入射手段として機能している。なお、本実施形態においては、バックライトを備える側を下側とし、一方の外光が入射する側を上側としており、基板１０５を上基板、基板１１３を下基板と言うこともある。
【００５９】
一方、上基板１０５の液晶層１１０側にはＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）等からなる透明電極１０６が形成され、さらに透明電極１０６の液晶層１１０側には、この透明電極１０６を覆う態様で垂直配向膜（図中では省略）が形成されている。また、下基板１１３の液晶層１１０側には反射層を兼ねる反射電極１０８と透明電極１１２が形成され、反射電極部１０８が反射表示領域として機能し、透明電極部１１２が透過表示領域として機能する。なお、反射電極１０８はＡｌ、Ａｇ等の光反射性の、すなわち反射率の高い金属材料により平面視矩形枠状に構成されており、その液晶１１０側の面に垂直配向膜（図中では省略）が形成されている。
【００６０】
また、アクリル等の樹脂１０９によって、反射電極１０８の凹凸形状と反射表示領域の液晶厚を透過表示領域の液晶厚よりも狭くしている。このような構造はフォトリソ工程を行うことで形成することができる。本実施形態では、反射表示領域の反射層と液晶駆動電極を兼ねさせたが、別々に設けても構わない。下側基板１１３となるガラス基板上にレジストを塗布した後にフッ酸を用いたエッチング処理を行い、エッチング処理後にレジストを剥離するフォトリソ工程を行うことで微細な凹凸を形成し、その上に反射層を形成して凹凸反射層をつくることもできる。
【００６１】
上基板１０５内面に形成された透明電極１０６上にはアクリル樹脂からなる誘電体突起１０７が形成され、下基板１１３内面に形成された透明電極１１２の開口部１１１とともに基板１０５，１１３面に直交しない斜め電界を液晶層１１０に印加している。誘電体突起１０７や透明電極１１２の開口部１１１を形成することによって、電極１０６，１０８，１１２に電圧を印加すると１ドット内で液晶層１１０のダイレクタを複数つくり出すことができ、視角依存性のない液晶表示装置を実現することができる。
【００６２】
図１では省略しているが、各ドットの周囲のコーナ部分には、電極１０８，１１２を駆動するためのスイッチング素子としての薄膜トランジスタが形成され、更に薄膜トランジスタに給電するためのゲート線とソース線とが配線されている。なお、スイッチング素子としては薄膜トランジスタの他に、２端子型の線形素子、あるいは、その他の構造のスイッチング素子を適用することも可能である。
【００６３】
次に、図１に示した構造の半透過反射型液晶表示装置の作用効果について説明する。反射表示を行う場合には、装置の外部側から入射する光が利用され、この入射光が偏光板１０２、位相差板１０３，１０４、上基板１０５、電極１０６を介して液晶層１１０側に導かれる。
【００６４】
ここで、反射表示領域においては、上記入射光が液晶層１１０を通過した後に、反射電極１０８で反射される。そして、反射された光は再度液晶層１１０を通過した後、更に電極１０６、上基板１０５、位相差板１０４，１０３、偏光板１０２を介して装置外部に戻されることにより観察者に到達し反射型の表示が行われるものとされている。このような反射型の表示においては、電極１０６、１０８によって液晶層１１０の液晶を配向制御することで、液晶層１１０を通過する光の偏光状態を変えて明暗表示を行うものとされている。
【００６５】
また、透過表示を行う場合には、バックライト（照明手段）から発せられた光が偏光板１１６、位相差板１１５，１１４、基板１１３を介して入射する。この場合、透過表示領域においては、基板１１３から入射した光が電極１１２、液晶層１１０、電極１０６、基板１０５、位相差板１０４，１０３、偏光板１０２の順に透過して透過表示が行われるものとされている。このような透過型の表示においても、電極１０６，１１２によって液晶層１１０の液晶を配向制御することで、液晶層１１０を通過する光の偏光状態を変えて明暗表示することができる。
【００６６】
これらの表示形態において、反射型の表示形態においては入射光が液晶層１１０を２回通過するが、透過光に関してはバックライト（照明手段）から発せられた光が液晶層１１０を１回しか通過しない。ここで液晶層１１０のリタデーション（位相差値）を考慮すると、反射型の表示形態と透過型の表示形態では同じ電圧を電極から印加して配向制御した場合に、液晶のリタデーションの違いにより液晶の透過率の状態に違いを生じる。しかしながら、本実施形態の構造では反射表示を行う領域、即ち、図１に示す反射電極１０８を備えた領域である反射表示領域にアクリル樹脂からなる液晶層層厚制御層１０９を設けたため、その反射表示領域の液晶層１１０の厚さよりも、透過表示を行う透過表示領域の液晶層１１０の厚さが大きくなり、反射表示領域と透過表示領域での液晶層１１０の透過表示と反射表示に係る状態、すなわち各領域における液晶層１１０を光が通過する距離を最適化することができる。したがって、アクリル樹脂からなる液晶層層厚制御層１０９の形成により、反射表示領域と透過表示領域におけるリタデーションの最適化を図ることが可能とり、反射表示及び透過表示共に明るく高コントラストの表示が得られるようになる。
【００６７】
位相差板１０３は正の一軸性（ｎｘ２＞ｎｙ２≒ｎｚ２）を示し、ＸＹ面内の位相差値は約１４０ｎｍであり、位相差板１０３のＸ軸は偏光板１０２の透過軸１０１と約４５°の角度をなしている。また、位相差板１１５は正の一軸性（ｎｘ４＞ｎｙ４≒ｎｚ４）を示し、ＸＹ面内の位相差値は約１４０ｎｍであり、位相差板１１５のＸ軸は偏光板１１６の透過軸１１７と約４５°の角度をなしている。偏光板１０２の透過軸１０１と偏光板１１６の透過軸１１７は直交関係にあり、位相差板１０３のＸ軸と位相差板１１５のＸ軸も同様に直交関係にある。さらに、位相差板１０３の位相差値と位相差板１１５の位相差値を等しくしておけば、非駆動時に偏光板１０２，１１６間の位相差値を０にすることができるので、理想的な黒表示を実現することができる。
【００６８】
位相差板１０４は負の一軸性（ｎｘ１≒ｎｙ１＞ｎｚ１）を示し、ＸＹ面内の位相差値は概ね０であり、Ｚ軸方向に約１２０ｎｍの位相差を有している。また、位相差板１１４は負の一軸性（ｎｘ３≒ｎｙ３＞ｎｚ３）を示し、ＸＹ面内の位相差値は概ね０であり、Ｚ軸方向に約１２０ｎｍの位相差を有している。ここで、液晶層１１０における透過領域の位相差値は３８０ｎｍ、反射領域における位相差値は２００ｎｍである。位相差板１０４，１１４を配置することで、斜め方向から観察したときに生じる液晶層１１０の位相差を補償することが可能となる。
【００６９】
図１２は、視角特性の補償作用の説明図である。バックライト（不図示）から斜め方向に照射された光１０は、第３位相差板１１４、液晶層１１０および第１位相差板１０４を通って、観察者（不図示）に到達する。なお、液晶層１１０では液晶分子１１０ａが垂直配向しているので、液晶層１１０のＸＹ面内における位相差はほぼ０である。また第１位相差板１０４および第３位相差板１１４のＸＹ面内における位相差もほぼ０である。したがって、光１０は垂直方向において位相差を生じない。ところが、斜め方向から光が入射すると、Ｚ軸方向に位相差が生じることになる。そこで、位相差板１０４，１１４を配置することにより、斜め方向から観察したときに生じる液晶層１１０の位相差を補償することが可能となる。
【００７０】
図７に、Ｗ１／Ｒｔ値と透過表示視角範囲との関係を示す。図７（ａ）は透過領域の位相差値Ｒｔが３００ｎｍの場合であり、図７（ｂ）は透過領域の位相差値Ｒｔが５００ｎｍの場合である。Ｚ軸方向の位相差値の和Ｗ１は、第１位相差板１０４におけるＺ軸方向の位相差値（ｎｘ１−ｎｚ１）×ｄ１、第３位相差板１１４におけるＺ軸方向の位相差値（ｎｘ３−ｎｚ３）×ｄ３、第２位相差板１０３におけるＺ軸方向の位相差値（（ｎｘ２＋ｎｙ２）／２−ｎｚ２）×ｄ２、および第４位相差板１１５におけるＺ軸方向の位相差値（（ｎｘ４＋ｎｙ４）／２−ｎｚ４）×ｄ４を足し合わせたものである。また透過表示視角範囲は、３０以上の高コントラストが得られる視角範囲を示している。図７に示すように、透過表示視角範囲は、Ｗ１／Ｒｔ＝０．５８の近傍において極大値をとる。
【００７１】
図１１は、携帯電話等の一般的な液晶表示装置におけるバックライト輝度と極角との関係を示すグラフである。なお極角が０°の場合、すなわち液晶表示装置の表示面を垂直方向から見た場合に、バックライトの輝度は最大となる。またバックライトの高輝度（約１０００ｃｄ／ｍ^２以上）が得られるのは、極角が±３５°の範囲である。一方、図７において、透過表示視角範囲が３５°以上となるのは、０．５≦Ｗ１／Ｒｔ≦０．７５の範囲である。そこで、０．５≦Ｗ１／Ｒｔ≦０．７５となるように各位相差板を設定することにより、透過領域においてバックライトの高輝度範囲以上で高コントラストを確保することが可能となる。
【００７２】
図１０に、Ｗ４／Ｒｒ値と反射表示視角範囲との関係を示す。図１０は、反射領域の位相差値Ｒｒが２００ｎｍの場合である。Ｚ軸方向の位相差の和Ｗ４は、第１位相差板１０４におけるＺ軸方向の位相差値（ｎｘ１−ｎｚ１）×ｄ１と、第２位相差板１０３におけるＺ軸方向の位相差値（（ｎｘ２＋ｎｙ２）／２−ｎｚ２）×ｄ２とを足し合わせたものである。また透過表示視角範囲は、１０以上の高コントラストが得られる視角範囲を示している。ところで、従来のＳＴＮモード液晶表示装置の視角範囲は３０°程度である。一方図１０において、透過表示視角範囲が３０°以上となるのは、０．５≦Ｗ４／Ｒｒ≦０．７５の範囲である。そこで、０．５≦Ｗ４／Ｒｒ≦０．７５となるように各位相差板を設定することにより、反射領域において従来のＳＴＮモード液晶表示装置の視角範囲以上で高コントラストを確保することが可能となる。
【００７３】
位相差板１０３，１１５は１／２波長板と１／４波長板を適宜組み合わせた広帯域１／４波長板であっても構わない。また、位相差板１０３，１１５は４５０ｎｍにおけるＸＹ面内位相差値Ｒ（４５０）と５９０ｎｍにおけるＸＹ面内位相差値Ｒ（５９０）の比Ｒ（４５０）／Ｒ（５９０）が１より小さいほうが好ましい。このようにすることによって、可視光域で概ね円偏光をつくり出すことが可能となる。
【００７４】
以上述べたように、第１実施形態の液晶表示装置は高コントラストかつ広視野角の表示を実現することができる。
【００７５】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２の実施形態を図２を参照して説明する。なお、図１に示した第１の実施形態と同じ符号については、特に断り書きのない限り同様の構成を有するものとして説明を省略する。
【００７６】
反射表示を行う場合には、装置の外部側から入射する光が利用され、この入射光が偏光板１０２、位相差板１０３，１０４、上基板１０５、電極１０６を介して液晶層１１０側に導かれる。反射表示領域においては、上記入射光が液晶層１１０を通過した後に、反射電極１０８で反射される。そして、反射された光は再度液晶層１１０を通過した後、更に電極１０６、上基板１０５、位相差板１０４，１０３、偏光板１０２を介して装置外部に戻されることにより観察者に到達し反射型の表示が行われるものとされている。このような反射型の表示においては、電極１０６、１０８によって液晶層１１０の液晶を配向制御することで、液晶層１１０を通過する光の偏光状態を変えて明暗表示を行うものとされている。
【００７７】
また、透過表示を行う場合には、バックライト（照明手段）から発せられた光が偏光板１１６、位相差板１１５、基板１１３を介して入射する。この場合、透過表示領域においては、基板１１３から入射した光が電極１１２、液晶層１１０、電極１０６、基板１０５、位相差板１０４，１０３、偏光板１０２の順に透過して透過表示が行われるものとされている。このような透過型の表示においても、電極１０６，１１２によって液晶層１１０の液晶を配向制御することで、液晶層１１０を通過する光の偏光状態を変えて明暗表示することができる。
【００７８】
これらの表示形態において、反射型の表示形態においては入射光が液晶層１１０を２回通過するが、透過光に関してはバックライト（照明手段）から発せられた光が液晶層１１０を１回しか通過しない。ここで液晶層１１０のリタデーション（位相差値）を考慮すると、反射型の表示形態と透過型の表示形態では同じ電圧を電極から印加して配向制御した場合に、液晶のリタデーションの違いにより液晶の透過率の状態に違いを生じる。しかしながら、本実施形態の構造では反射表示を行う領域、即ち、図２に示す反射電極１０８を備えた領域である反射表示領域にアクリル樹脂からなる液晶層層厚制御層１０９を設けたため、その反射表示領域の液晶層１１０の厚さよりも、透過表示を行う透過表示領域の液晶層１１０の厚さが大きくなり、反射表示領域と透過表示領域での液晶層１１０の透過表示と反射表示に係る状態、すなわち各領域における液晶層１１０を光が通過する距離を最適化することができる。したがって、アクリル樹脂からなる液晶層層厚制御層１０９の形成により、反射表示領域と透過表示領域におけるリタデーションの最適化を図ることが可能とり、反射表示及び透過表示共に明るく高コントラストの表示が得られるようになる。
【００７９】
位相差板１０３は正の一軸性（ｎｘ２＞ｎｙ２≒ｎｚ２）を示し、ＸＹ面内の位相差値は約１４０ｎｍであり、位相差板１０３のＸ軸は偏光板１０２の透過軸１０１と約４５°の角度をなしている。また、位相差板１１５は正の一軸性（ｎｘ４＞ｎｙ４≒ｎｚ４）を示し、ＸＹ面内の位相差値は約１４０ｎｍであり、位相差板１１５のＸ軸は偏光板１１６の透過軸１１７と約４５°の角度をなしている。偏光板１０２の透過軸１０１と偏光板１１６の透過軸１１７は直交関係にあり、位相差板１０３のＸ軸と位相差板１１５のＸ軸も同様に直交関係にある。さらに、位相差板１０３の位相差値と位相差板１１５の位相差値を等しくしておけば、非駆動時に偏光板１０２，１１６間の位相差値を０にすることができるので、理想的な黒表示を実現することができる。
【００８０】
位相差板１０４は負の一軸性（ｎｘ１≒ｎｙ１＞ｎｚ１）を示し、ＸＹ面内の位相差値は概ね０であり、Ｚ軸方向に約２２０ｎｍの位相差を有している。ここで、液晶層１１０における透過領域の位相差値は３８０ｎｍである。位相差板１０４を配置することで、透過表示を斜め方向から観察したときに生じる液晶層１１０の位相差を補償することが可能となる。
【００８１】
図８に、Ｗ２／Ｒｔ値と透過表示視角範囲との関係を示す。図８は、透過領域の位相差値Ｒｔが４００ｎｍの場合である。Ｚ軸方向の位相差の和Ｗ２は、第１位相差板１０４の位相差値（ｎｘ１−ｎｚ１）×ｄ１、第２位相差板１０３の位相差値（（ｎｘ２＋ｎｙ２）／２−ｎｚ２）×ｄ２、および第４位相差板１１５の位相差値（（ｎｘ４＋ｎｙ４）／２−ｎｚ４）×ｄ４を足し合わせたものである。また透過表示視角範囲は、３０以上の高コントラストが得られる視角範囲を示している。ところで、図１１に示すように、バックライトの高輝度（約１０００ｃｄ／ｍ^２以上）が得られるのは、極角が±３５°の範囲である。一方、図８において、透過表示視角範囲が３５°以上となるのは、０．５≦Ｗ２／Ｒｔ≦０．７５の範囲である。そこで、０．５≦Ｗ２／Ｒｔ≦０．７５となるように各位相差板を設定することにより、透過領域においてバックライトの高輝度範囲以上で高コントラストを確保することが可能となる。
【００８２】
以上述べたように、第２実施形態の液晶表示装置は高コントラストかつ広視野角の表示を実現することができる。
［第３実施形態］
以下、本発明の第３の実施形態を図３を参照して説明する。なお、図１に示した第１の実施形態と同じ符号については、特に断り書きのない限り同様の構成を有するものとして説明を省略する。
【００８３】
反射表示を行う場合には、装置の外部側から入射する光が利用され、この入射光が偏光板１０２、位相差板１０３、上基板１０５、電極１０６を介して液晶層１１０側に導かれる。反射表示領域においては、上記入射光が液晶層１１０を通過した後に、反射電極１０８で反射される。そして、反射された光は再度液晶層１１０を通過した後、更に電極１０６、上基板１０５、位相差板１０３、偏光板１０２を介して装置外部に戻されることにより観察者に到達し反射型の表示が行われるものとされている。このような反射型の表示においては、電極１０６、１０８によって液晶層１１０の液晶を配向制御することで、液晶層１１０を通過する光の偏光状態を変えて明暗表示を行うものとされている。
【００８４】
また、透過表示を行う場合には、バックライト（照明手段）から発せられた光が偏光板１１６、位相差板１１５，１１４、基板１１３を介して入射する。この場合、透過表示領域においては、基板１１３から入射した光が電極１１２、液晶層１１０、電極１０６、基板１０５、位相差板１０３、偏光板１０２の順に透過して透過表示が行われるものとされている。このような透過型の表示においても、電極１０６，１１２によって液晶層１１０の液晶を配向制御することで、液晶層１１０を通過する光の偏光状態を変えて明暗表示することができる。
【００８５】
これらの表示形態において、反射型の表示形態においては入射光が液晶層１１０を２回通過するが、透過光に関してはバックライト（照明手段）から発せられた光が液晶層１１０を１回しか通過しない。ここで液晶層１１０のリタデーション（位相差値）を考慮すると、反射型の表示形態と透過型の表示形態では同じ電圧を電極から印加して配向制御した場合に、液晶のリタデーションの違いにより液晶の透過率の状態に違いを生じる。しかしながら、本実施形態の構造では反射表示を行う領域、即ち、図３に示す反射電極１０８を備えた領域である反射表示領域にアクリル樹脂からなる液晶層層厚制御層１０９を設けたため、その反射表示領域の液晶層１１０の厚さよりも、透過表示を行う透過表示領域の液晶層１１０の厚さが大きくなり、反射表示領域と透過表示領域での液晶層１１０の透過表示と反射表示に係る状態、すなわち各領域における液晶層１１０を光が通過する距離を最適化することができる。したがって、アクリル樹脂からなる液晶層層厚制御層１０９の形成により、反射表示領域と透過表示領域におけるリタデーションの最適化を図ることが可能とり、反射表示及び透過表示共に明るく高コントラストの表示が得られるようになる。
【００８６】
位相差板１０３は正の一軸性（ｎｘ２＞ｎｙ２≒ｎｚ２）を示し、ＸＹ面内の位相差値は約１４０ｎｍであり、位相差板１０３のＸ軸は偏光板１０２の透過軸１０１と約４５°の角度をなしている。また、位相差板１１５は正の一軸性（ｎｘ４＞ｎｙ４≒ｎｚ４）を示し、ＸＹ面内の位相差値は約１４０ｎｍであり、位相差板１１５のＸ軸は偏光板１１６の透過軸１１７と約４５°の角度をなしている。偏光板１０２の透過軸１０１と偏光板１１６の透過軸１１７は直交関係にあり、位相差板１０３のＸ軸と位相差板１１５のＸ軸も同様に直交関係にある。さらに、位相差板１０３の位相差値と位相差板１１５の位相差値を等しくしておけば、非駆動時に偏光板１０２，１１６間の位相差値を０にすることができるので、理想的な黒表示を実現することができる。
【００８７】
位相差板１１４は負の一軸性（ｎｘ３≒ｎｙ３＞ｎｚ３）を示し、ＸＹ面内の位相差値は概ね０であり、Ｚ軸方向に約２４０ｎｍの位相差を有している。ここで、液晶層１１０における透過領域の位相差値は３８０ｎｍである。位相差板１１４を配置することで、透過表示を斜め方向から観察したときに生じる液晶層１１０の位相差を補償することが可能となる。
【００８８】
図９に、Ｗ３／Ｒｔ値と透過表示視角範囲との関係を示す。図９は、透過領域の位相差値Ｒｔが３８０ｎｍの場合である。Ｚ軸方向の位相差の和Ｗ３は、第３位相差板１１４の位相差値（ｎｘ３−ｎｚ３）×ｄ３、第２位相差板１０３の位相差値（（ｎｘ２＋ｎｙ２）／２−ｎｚ２）×ｄ２、および第４位相差板１１５の位相差値（（ｎｘ４＋ｎｙ４）／２−ｎｚ４）×ｄ４を足し合わせたものである。また透過表示視角範囲は、３０以上の高コントラストが得られる視角範囲を示している。ところで、図１１に示すように、バックライトの高輝度（約１０００ｃｄ／ｍ^２以上）が得られるのは、極角が±３５°の範囲である。一方、図９において、透過表示視角範囲が３５°以上となるのは、０．５≦Ｗ３／Ｒｔ≦０．７５の範囲である。そこで、０．５≦Ｗ３／Ｒｔ≦０．７５となるように各位相差板を設定することにより、透過領域においてバックライトの高輝度範囲以上で高コントラストを確保することが可能となる。
【００８９】
以上述べたように、第３実施形態の液晶表示装置は高コントラストかつ広視野角の表示を実現することができる。
【００９０】
［第４実施形態］
上記実施の形態の液晶表示装置を備えた電子機器の例について説明する。
【００９１】
図４は携帯電話の一例を示した斜視図である。図４において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は上記第１〜３の実施形態の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
【００９２】
図５は腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図５において、符号１１００は時計本体を示し、符号１１０１は上記第１〜３の実施形態の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
【００９３】
図６はワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図６において、符号１２００は情報処理装置、符号１２０２はキーボードなどの入力部、符号１２０４は情報処理装置本体、符号１２０６は上記第１〜３の実施形態の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
【００９４】
このように図４から図６に示す電子機器は、上記第１〜３の実施形態の液晶表示装置を用いた液晶表示部を備えているので、様々な環境下で広視野角で高コントラストの表示部を有する電子機器を実現することができる。
【００９５】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、反射型と透過型の両方の構造を具備させた半透過反射型の液晶表示装置において、広視野角かつ高コントラストな反射表示と透過表示を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の部分断面構造を模式的に示す図。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置の部分断面構造を模式的に示す図。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る液晶表示装置の部分断面構造を模式的に示す図。
【図４】本発明に係る電子機器の例を示す斜視図。
【図５】本発明に係る電子機器の例を示す斜視図。
【図６】本発明に係る電子機器の例を示す斜視図。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置のＷ１／Ｒｔ値と透過表示視角範囲との関係を示す図。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る液晶表示装置のＷ２／Ｒｔ値と透過表示視角範囲との関係を示す図。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る液晶表示装置のＷ３／Ｒｔ値と透過表示視角範囲との関係を示す図。
【図１０】本発明の液晶表示装置のＷ４／Ｒｒ値と反射表示視角範囲との関係を示す図。
【図１１】バックライト輝度と極角との関係を示す図。
【図１２】視角特性の補償作用の説明図。
【符号の説明】
１０１，１１７ 偏光板透過軸、１０２，１１６ 偏光板、１０３，１１５ 正の一軸性位相差板、１０４，１１４ 負の一軸性位相差板、１０５ 上側基板、１０６，１１２ 透明電極、１０７ 突起、１０８ 反射電極、１０９ アクリル樹脂、１１０ 液晶、１１１ 電極の開口部、１１３ 下側基板、１０００携帯電話、１１００ 腕時計型電子機器、１２００ 携帯型情報処理装置、１００１，１１０１，１２０６ 液晶表示部

Claims (27)

1. 第１基板と第２基板の間に液晶層が挟持されてなる液晶表示装置であって、１ドット内に反射表示に利用される反射表示領域と、透過表示に利用される透過表示領域とを含み、前記液晶層は基板に対して概ね垂直に配向した負の誘電率異方性を有するネマティック液晶からなり、前記第１基板の外側には光学的に負の一軸性を有する第１位相差板、光学的に正の一軸性を有する第２位相差板、第１偏光板が順次配置され、前記第２基板の外側には光学的に負の一軸性を有する第３位相差板、光学的に正の一軸性を有する第４位相差板、第２偏光板、照明手段が順次配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 第１基板と第２基板の間に液晶層が挟持されてなる液晶表示装置であって、１ドット内に反射表示に利用される反射表示領域と、透過表示に利用される透過表示領域とを含み、前記液晶層は基板に対して概ね垂直に配向した負の誘電率異方性を有するネマティック液晶からなり、前記第１基板の外側には光学的に負の一軸性を有する第１位相差板、光学的に正の一軸性を有する第２位相差板、第１偏光板が順次配置され、前記第２基板の外側には光学的に正の一軸性を有する第４位相差板、第２偏光板、照明手段が順次配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
3. 第１基板と第２基板の間に液晶層が挟持されてなる液晶表示装置であって、１ドット内に反射表示に利用される反射表示領域と、透過表示に利用される透過表示領域とを含み、前記液晶層は基板に対して概ね垂直に配向した負の誘電率異方性を有するネマティック液晶からなり、前記第１基板の外側には光学的に正の一軸性を有する第２位相差板、第１偏光板が順次配置され、前記第２基板の外側には光学的に負の一軸性を有する第３位相差板、光学的に正の一軸性を有する第４位相差板、第２偏光板、照明手段が順次配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
4. 前記反射表示領域の液晶層厚が前記透過領域の液晶層厚よりも小さいことを特徴とする請求項１から３のいずれか記載の液晶表示装置。
5. 前記第１位相差板と前記第３位相差板は、厚さ方向をＺ軸としてその軸方向における屈折率をｎｚ１，ｎｚ３、Ｚ軸に垂直な面内の一方向をＸ軸としてその軸方向における屈折率をｎｘ１，ｎｘ３、Ｚ軸とＸ軸に垂直な方向をＹ軸としてその軸方向における屈折率をｎｙ１，ｎｙ３、Ｚ軸方向の厚みをｄ１，ｄ３としたとき、ｎｘ１≒ｎｙ１＞ｎｚ１，ｎｘ３≒ｎｙ３＞ｎｚ３であり、前記第１位相差板の位相差値（ｎｘ１−ｎｚ１）×ｄ１と前記第３位相差板の位相差値（ｎｘ３−ｎｚ３）×ｄ３の和Ｗ１は、前記透過領域における液晶層の位相差値をＲｔとすると、０．５×Ｒｔ≦Ｗ１≦０．７５×Ｒｔであることを特徴とする請求項１または４記載の液晶表示装置。
6. 前記第１位相差板と前記第３位相差板は、厚さ方向をＺ軸としてその軸方向における屈折率をｎｚ１，ｎｚ３、Ｚ軸に垂直な面内の一方向をＸ軸としてその軸方向における屈折率をｎｘ１，ｎｘ３、Ｚ軸とＸ軸に垂直な方向をＹ軸としてその軸方向における屈折率をｎｙ１，ｎｙ３、Ｚ軸方向の厚みをｄ１，ｄ３としたとき、ｎｘ１≒ｎｙ１＞ｎｚ１，ｎｘ３≒ｎｙ３＞ｎｚ３であり、
   前記第２位相差板と前記第４位相差板は、厚さ方向をＺ軸としてその軸方向における屈折率をｎｚ２，ｎｚ４、Ｚ軸に垂直な面内の一方向をＸ軸としてその軸方向における屈折率をｎｘ２，ｎｘ４、Ｚ軸とＸ軸に垂直な方向をＹ軸としてその軸方向における屈折率をｎｙ２，ｎｙ４、Ｚ軸方向の厚みをｄ２，ｄ４としたとき、ｎｘ２＞ｎｙ２≒ｎｚ２，ｎｘ４＞ｎｙ４≒ｎｚ４であり、
   前記第１位相差板の位相差値（ｎｘ１−ｎｚ１）×ｄ１、前記第３位相差板の位相差値（ｎｘ３−ｎｚ３）×ｄ３、前記第２位相差板のＸＹ面内とＺ軸方向の位相差値（（ｎｘ２＋ｎｙ２）／２−ｎｚ２）×ｄ２および前記第４位相差板のＸＹ面内とＺ軸方向の位相差値（（ｎｘ４＋ｎｙ４）／２−ｎｚ４）×ｄ４の和Ｗ１は、前記透過領域における液晶層の位相差値をＲｔとすると、０．５×Ｒｔ≦Ｗ１≦０．７５×Ｒｔであることを特徴とする請求項１または４記載の液晶表示装置。
7. 前記第１位相差板は、厚さ方向をＺ軸としてその軸方向における屈折率をｎｚ１、Ｚ軸に垂直な面内の一方向をＸ軸としてその軸方向における屈折率をｎｘ１、Ｚ軸とＸ軸に垂直な方向をＹ軸としてその軸方向における屈折率をｎｙ１、Ｚ軸方向の厚みをｄ１としたとき、ｎｘ１≒ｎｙ１＞ｎｚ１であり、前記第１位相差板の位相差値（ｎｘ１−ｎｚ１）×ｄ１は、前記透過領域における液晶層の位相差値をＲｔとすると、０．５×Ｒｔ≦（ｎｘ１−ｎｚ１）×ｄ１≦０．７５×Ｒｔであることを特徴とする請求項２または４記載の液晶表示装置。
8. 前記第１位相差板は、厚さ方向をＺ軸としてその軸方向における屈折率をｎｚ１、Ｚ軸に垂直な面内の一方向をＸ軸としてその軸方向における屈折率をｎｘ１、Ｚ軸とＸ軸に垂直な方向をＹ軸としてその軸方向における屈折率をｎｙ１、Ｚ軸方向の厚みをｄ１としたとき、ｎｘ１≒ｎｙ１＞ｎｚ１であり、
   前記第２位相差板と前記第４位相差板は、厚さ方向をＺ軸としてその軸方向における屈折率をｎｚ２，ｎｚ４、Ｚ軸に垂直な面内の一方向をＸ軸としてその軸方向における屈折率をｎｘ２，ｎｘ４、Ｚ軸とＸ軸に垂直な方向をＹ軸としてその軸方向における屈折率をｎｙ２，ｎｙ４、Ｚ軸方向の厚みをｄ２，ｄ４としたとき、ｎｘ２＞ｎｙ２≒ｎｚ２，ｎｘ４＞ｎｙ４≒ｎｚ４であり、
   前記第１位相差板の位相差値（ｎｘ１−ｎｚ１）×ｄ１、前記第２位相差板のＸＹ面内とＺ軸方向の位相差値（（ｎｘ２＋ｎｙ２）／２−ｎｚ２）×ｄ２および前記第４位相差板のＸＹ面内とＺ軸方向の位相差値（（ｎｘ４＋ｎｙ４）／２−ｎｚ４）×ｄ４の和Ｗ２は、前記透過領域における液晶層の位相差値をＲｔとすると、０．５×Ｒｔ≦Ｗ２≦０．７５×Ｒｔであることを特徴とする請求項２または４記載の液晶表示装置。
9. 前記第３位相差板は、厚さ方向をＺ軸としてその軸方向における屈折率をｎｚ３、Ｚ軸に垂直な面内の一方向をＸ軸としてその軸方向における屈折率をｎｘ３、Ｚ軸とＸ軸に垂直な方向をＹ軸としてその軸方向における屈折率をｎｙ３、Ｚ軸方向の厚みをｄ３としたとき、ｎｘ３≒ｎｙ３＞ｎｚ３であり、前記第３位相差板の位相差値（ｎｘ３−ｎｚ３）×ｄ３は、前記透過領域における液晶層の位相差値をＲｔとすると、０．５×Ｒｔ≦（ｎｘ３−ｎｚ３）×ｄ３≦０．７５×Ｒｔであることを特徴とする請求項３または４記載の液晶表示装置。
10. 前記第３位相差板は、厚さ方向をＺ軸としてその軸方向における屈折率をｎｚ３、Ｚ軸に垂直な面内の一方向をＸ軸としてその軸方向における屈折率をｎｘ３、Ｚ軸とＸ軸に垂直な方向をＹ軸としてその軸方向における屈折率をｎｙ３、Ｚ軸方向の厚みをｄ３としたとき、ｎｘ３≒ｎｙ３＞ｎｚ３であり、
    前記第２位相差板と前記第４位相差板は、厚さ方向をＺ軸としてその軸方向における屈折率をｎｚ２，ｎｚ４、Ｚ軸に垂直な面内の一方向をＸ軸としてその軸方向における屈折率をｎｘ２，ｎｘ４、Ｚ軸とＸ軸に垂直な方向をＹ軸としてその軸方向における屈折率をｎｙ２，ｎｙ４、Ｚ軸方向の厚みをｄ２，ｄ４としたとき、ｎｘ２＞ｎｙ２≒ｎｚ２，ｎｘ４＞ｎｙ４≒ｎｚ４であり、
    前記第１位相差板の位相差値（ｎｘ１−ｎｚ１）×ｄ１、前記第３位相差板の位相差値（ｎｘ３−ｎｚ３）×ｄ３、前記第２位相差板のＸＹ面内とＺ軸方向の位相差値（（ｎｘ２＋ｎｙ２）／２−ｎｚ２）×ｄ２および前記第４位相差板のＸＹ面内とＺ軸方向の位相差値（（ｎｘ４＋ｎｙ４）／２−ｎｚ４）×ｄ４の和Ｗ３は、前記透過領域における液晶層の位相差値をＲｔとすると、０．５×Ｒｔ≦Ｗ３≦０．７５×Ｒｔであることを特徴とする請求項３または４記載の液晶表示装置。
11. 前記第２位相差板と前記第４位相差板は厚さ方向（Ｚ軸）に垂直な面内の一方向をＸ軸としてその軸方向における屈折率をｎｘ２，ｎｘ４、Ｚ軸とＸ軸に垂直な方向をＹ軸としてその軸方向における屈折率をｎｙ２，ｎｙ４（ｎｘ２＞ｎｙ２，ｎｘ４＞ｎｙ４）、Ｚ軸方向の厚みをｄ２，ｄ４としたとき、前記第２位相差板のＸ軸と前記第４位相差板のＸ軸は直交関係にあり、かつ（ｎｘ２−ｎｙ２）×ｄ２＝（ｎｘ４−ｎｙ４）×ｄ４であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか記載の液晶表示装置。
12. 前記第２位相差板と前記第４位相差板は１００ｎｍ≦（ｎｘ２−ｎｙ２）×ｄ２＝（ｎｘ４−ｎｙ４）×ｄ４≦１６０ｎｍであることを特徴とする請求項１１記載の液晶表示装置。
13. 前記第２位相差板は前記偏光板１から入射する直線偏光を広帯域で円偏光に変換する２枚以上の延伸フィルムからなり、前記第４位相差板は前記偏光板２から入射する直線偏光を広帯域で円偏光に変換する２枚以上の延伸フィルムからなることを特徴とする請求項１から１２のいずれか記載の液晶表示装置。
14. 前記第２位相差板は前記偏光板１から入射する直線偏光を広帯域で円偏光に変換する２枚以上の延伸フィルムからなることを特徴とする請求項１から１２のいずれか記載の液晶表示装置。
15. 前記第４位相差板は前記偏光板２から入射する直線偏光を広帯域で円偏光に変換する２枚以上の延伸フィルムからなることを特徴とする請求項１から１２のいずれか記載の液晶表示装置。
16. 前記第２位相差板と前記第４位相差板は４５０ｎｍにおける面内位相差値Ｒ（４５０）と５９０ｎｍにおける面内位相差値Ｒ（５９０）の比Ｒ（４５０）／Ｒ（５９０）が１より小さいことを特徴とする請求項１から１２のいずれか記載の液晶表示装置。
17. 前記第１偏光板の透過軸と前記第２偏光板の透過軸は直交関係にあることを特徴とする請求項１から１６のいずれか記載の液晶表示装置。
18. 前記第１位相差板の位相差値（ｎｘ１−ｎｚ１）×ｄ１と前記第３位相差板の位相差値（ｎｘ３−ｎｚ３）×ｄ３は概ね等しいことを特徴とする請求項１、４、５、６、１１から１７のいずれか記載の液晶表示装置。
19. 前記第１位相差板は、厚さ方向をＺ軸としてその軸方向における屈折率をｎｚ１、Ｚ軸に垂直な面内の一方向をＸ軸としてその軸方向における屈折率をｎｘ１、Ｚ軸とＸ軸に垂直な方向をＹ軸としてその軸方向における屈折率をｎｙ１、Ｚ軸方向の厚みをｄ１としたとき、ｎｘ１≒ｎｙ１＞ｎｚ１であり、前記第１位相差板の位相差値（ｎｘ１−ｎｚ１）×ｄ１は、前記反射領域における液晶層の位相差値をＲｒとすると、０．５×Ｒｒ≦（ｎｘ１−ｎｚ１）×ｄ１≦０．７５×Ｒｒであることを特徴とする請求項１、２、４から８、１１から１８のいずれか記載の液晶表示装置。
20. 前記第１位相差板は、厚さ方向をＺ軸としてその軸方向における屈折率をｎｚ１、Ｚ軸に垂直な面内の一方向をＸ軸としてその軸方向における屈折率をｎｘ１、Ｚ軸とＸ軸に垂直な方向をＹ軸としてその軸方向における屈折率をｎｙ１、Ｚ軸方向の厚みをｄ１としたとき、ｎｘ１≒ｎｙ１＞ｎｚ１であり、
    前記第２位相差板は、厚さ方向をＺ軸としてその軸方向における屈折率をｎｚ２、Ｚ軸に垂直な面内の一方向をＸ軸としてその軸方向における屈折率をｎｘ２、Ｚ軸とＸ軸に垂直な方向をＹ軸としてその軸方向における屈折率をｎｙ２、Ｚ軸方向の厚みをｄ２としたとき、ｎｘ２＞ｎｙ２≒ｎｚ２であり、
    前記第１位相差板の位相差値（ｎｘ１−ｎｚ１）×ｄ１と前記第２位相差板のＸＹ面内とＺ軸方向の位相差値（（ｎｘ２＋ｎｙ２）／２−ｎｚ２）×ｄ２との和Ｗ４は、前記反射領域における液晶層の位相差値をＲｒとすると、０．５×Ｒｒ≦Ｗ４≦０．７５×Ｒｒであることを特徴とする請求項１、２、４から８、１１から１８のいずれか記載の液晶表示装置。
21. 前記反射表示領域には、入射した光を反射することが可能な反射層が形成されていることを特徴とする請求項１から２０のいずれか記載の液晶表示装置。
22. 前記反射層は、入射した光を散乱反射することが可能な凹凸形状を有していることを特徴とする請求項１から２１のいずれか記載の液晶表示装置。
23. 前記第２位相差板と前記第４位相差板のＸ軸方向は互いに直交関係にあり、かつ前記第２位相差板と前記第４位相差板のＸ軸方向は第１偏光板の透過軸及び第２偏光板の透過軸と概ね４５°の角度をなすことを特徴とする請求項１から１２、１６から２２のいずれか記載の液晶表示装置。
24. 前記第１基板、前記第２基板の少なくとも一方の液晶層側の内面に開口部を有する液晶駆動用の電極が形成されていることを特徴とする請求項１から２３のいずれか記載の液晶表示装置。
25. 前記第１基板、前記第２基板の少なくとも一方の液晶層側の内面に形成された電極上に突起が形成されていることを特徴とする請求項１から２４のいずれか記載の液晶表示装置。
26. 前記電極によって液晶を駆動するとき、液晶のダイレクタは１ドット内で少なくとも２つ以上あることを特徴とする請求項１から２５のいずれか記載の液晶表示装置。
27. 請求項１から２６のいずれか記載の液晶表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。

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