JP2005114982A - 液晶装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 液晶の誘電率を所定の条件に規定することにより、明るくて、コントラストの高い表示をすることができる液晶装置を提供する。
【解決手段】 一対の基板１６ａ，１６ｂ間に設けられた液晶層４に供給されたである。液晶層４を構成する液晶の誘電異方性をΔεとし、液晶分子の長軸方向の誘電率をε_Ｐとし、液晶分子の短軸方向の誘電率をε_Ｎとするとき、
６＜Δε＜１６、 １０＜ε_Ｐ＜２０、 ３＜ε_Ｎ＜６
に設定する。さらに、屈折率異方性Δｎは０．０７＜Δｎ＜０．１８が望ましい。これらの設定は、ＴＦＤ素子を用いたアクティブマトリクス型液晶装置で１３０ｐｐｉ以上の高精細表示を行う場合に好適である。
【選択図】 図３

Description

本発明は、液晶層によって光を変調して光の進行を制御する液晶装置に関する。また、本発明は、携帯電話機、携帯情報端末機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等といった電子機器に関する。

携帯電話機等といった電子機器は、文字、数字、図形等といった像を表示する表示部を有する。この表示部に電子機器に関する各種の表示が行われる。従来、この表示部を液晶装置によって構成することが知られている。このような液晶装置として、例えば、２端子型のスイッチング素子であるＴＦＤ（Thin Film Diode）素子を用いたアクティブマトリクス方式の液晶装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。ここに開示された液晶装置、あるいは、その他の構造の液晶装置については、明るくて、コントラストの高い表示特性を得ることが望まれている。

特開２００２−３２８６２７号公報（第３頁、図１）

従来、明るくて、コントラストの高い表示特性を得るために、液晶装置の機械的な内部構造に改良を加えたり、液晶装置を構成する光学要素に改良を加えたりすることが行われている。本発明者は、液晶装置の機構的な改良をすることに代えて、使用する液晶の物性に着目して種々の研究を行った。その結果、液晶の誘電率を特定の条件に設定すると、明るくて、コントラストの高い表示が得られることを知見した。

本発明は、上記の知見に基づいて成されたものであって、その目的は、液晶装置に用いられる液晶の誘電率を所定の条件に規定することにより、明るくて、コントラストの高い表示をすることができる液晶装置及び電子機器を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明に係る液晶装置は、一対の基板間に設けられた液晶層に供給された光を該液晶層によって複数の表示用ドット領域ごとに変調するようにした液晶装置において、前記液晶層を構成する液晶の誘電異方性をΔεとし、液晶分子の長軸方向の誘電率をε_Ｐとし、液晶分子の短軸方向の誘電率をε_Ｎとするとき、
６＜Δε＜１６
１０＜ε_Ｐ＜２０
３＜ε_Ｎ＜６
であることを特徴とする。

ところで、１つの表示用ドット領域Ｄ（図４参照）に存在する液晶が有する液晶容量Ｃ_ＬＣと、同じ表示用ドット領域Ｄに存在するＴＦＤ素子が有する素子容量Ｃ_Ａとは、表示品質に大きな影響を与えることが知られている。両者に十分な電圧をかけて良好な表示品質を得るためには、
Ｃ_ＬＣ／Ｃ_Ａ＝３．５〜４．５
に設定されることが望ましいと考えられる。また、Ｃ_ＬＣは、一般に、
Ｃ_ＬＣ＝（ε_ａｖｅ×Ｓ）／ｄ
で表すことができる。但し、
ε_ａｖｅ＝平均誘電率＝（ε_Ｐ＋２ε_Ｎ）／３
ε_Ｐ＝液晶分子の軸方向の誘電率
ε_Ｎ＝液晶分子の軸直角方向の誘電率
Ｓ＝ドット電極１９の面積
ｄ＝セルギャップ
である。また、誘電率異方性Δεは
Δε＝ε_Ｐ−ε_Ｎ
で表すことができる。

本発明者は上記の各式を考慮した上で、液晶の誘電率が液晶装置による表示に大きな影響を与えるのでないかと考え、種々に実験を行った。その結果、液晶の誘電率異方性Δεを
６＜Δε＜１６
に設定し、液晶分子の軸方向の誘電率ε_Ｐを
１０＜ε_Ｐ＜２０
に設定し、液晶分子の軸直角方向の誘電率ε_Ｎを
３＜ε_Ｎ＜６
に設定すると、液晶装置の表示において、明るくて、コントラストの高い表示が得られることを知見して、上記の本発明に想到した。従って、液晶装置で用いる液晶を本発明のように設定すれば、明るくて、コントラストの高い表示が得られる。

上記構成の液晶装置において、前記表示用ドット領域の数は１３０ｐｐｉ以上であることが望ましい。このドット密度を有する液晶装置は、高精細表示を行うことができる液晶装置として知られている。本発明に係る液晶装置によれば、このような高精細表示を行う場合でも、明るくて、コントラストの高い表示が得ることができる。

上記構成の液晶装置において、使用する液晶の屈折率異方性をΔｎとするとき、
０．０７＜Δｎ＜０．１８
であることが望ましい。こうすれば、透過型の液晶装置又は半透過反射型の液晶装置に対して、明るくて、コントラストの高い表示が得ることができる。

上記構成の液晶装置は、前記一対の基板の一方に前記複数の表示用ドット領域に対応して設けられた複数のドット電極と、該複数のドット電極のそれぞれに接続された２端子型スイッチング素子とを有することが望ましい。すなわち、本発明は、２端子型のスイッチング素子を用いたアクティブマトリクス方式の液晶装置に適用した場合に、特に、有効である。なお、２端子型スイッチング素子はＴＦＤ素子であることが望ましい。

次に、本発明に係る他の液晶装置は、一対の基板間に設けられた液晶層と、光を面状に出射する照明装置とを有し、該照明装置から出射された面状光を前記液晶層に供給し、供給されたその面状光を前記液晶層によって複数の表示用ドット領域ごとに変調するようにした透過型の液晶装置において、前記液晶層を構成する液晶の誘電異方性をΔεとし、液晶分子の長軸方向の誘電率をε_Ｐとし、液晶分子の短軸方向の誘電率をε_Ｎとし、前記液晶の屈折率異方性をΔｎとするとき、
６＜Δε＜１６
１０＜ε_Ｐ＜２０
３＜ε_Ｎ＜６
０．１２＜Δｎ＜０．１８
であることを特徴とする。

この液晶装置は、いわゆる透過型の液晶装置であり、この透過型液晶装置に対して上記の条件を設定すれば、明るくて、コントラストの高い表示が得られる。

上記構成の透過型の液晶装置において、前記一対の基板間で液晶のツイスト角は８５度から９５度の範囲内にあることが望ましい。これにより、透過型の液晶表示において明るくて、コントラストの高い表示が得られる。

上記構成の透過型の液晶装置において、前記一対の基板の一方に前記複数の表示用ドット領域に対応して設けられた複数のドット電極と、該複数のドット電極のそれぞれに接続された２端子型スイッチング素子とを有することが望ましい。すなわち、本発明は、２端子型のスイッチング素子を用いたアクティブマトリクス方式の透過型の液晶装置に適用した場合に、特に、有効である。なお、（９）２端子型スイッチング素子はＴＦＤ素子であることが望ましい。

次に、本発明に係るさらに他の液晶装置は、一対の基板間に設けられた液晶層と、光を面状に出射する照明装置と、一方の基板から入射した光を反射して前記液晶層へ導く反射部と、前記照明装置から出射した光を透過させて前記液晶層へ導く透光部とを有し、前記反射部及び／又は前記透過部によって前記液晶層に供給された光を該液晶層によって複数の表示用ドット領域ごとに変調するようにした半透過反射型の液晶装置において、前記液晶層を構成する液晶の誘電異方性をΔεとし、液晶分子の長軸方向の誘電率をε_Ｐとし、液晶分子の短軸方向の誘電率をε_Ｎとし、前記液晶の屈折率異方性をΔｎとするとき、
６＜Δε＜１６
１０＜ε_Ｐ＜２０
３＜ε_Ｎ＜６
０．０７＜Δｎ＜０．１２
であることを特徴とする。

この液晶装置は、反射型表示と透過型表示とを希望に応じて選択できる、いわゆる半透過反射型の液晶装置である。この半透過反射型の液晶装置に対して上記の条件を設定すれば、明るくて、コントラストの高い表示が得られる。

上記構成の半透過反射型の液晶装置において、前記一対の基板間で液晶のツイスト角は０度から７０度の範囲内にあることが望ましい。これにより、半透過反射型の液晶表示において明るくて、コントラストの高い表示が得られる。

上記構成の半透過反射型の液晶装置は、前記一対の基板の一方に前記複数の表示用ドット領域に対応して設けられた複数のドット電極と、該複数のドット電極のそれぞれに接続された２端子型スイッチング素子とを有することが望ましい。すなわち、本発明は、２端子型のスイッチング素子を用いたアクティブマトリクス方式の半透過反射型の液晶装置に適用した場合に、特に、有効である。なお、（１３）２端子型スイッチング素子はＴＦＤ素子であることが望ましい。

次に、本発明に係る電子機器は、以上に記載した構成の液晶装置と、その液晶装置の動作を制御する制御部とを有することを特徴とする。本発明に係る液晶装置を用いれば、明るくて、コントラストの高い表示が得られるので、例えばこれを表示部として用いれば、電子機器に関する各種の情報を明るくて、コントラストの高い状態で表示できる。

（液晶装置の第１実施形態）
以下、本発明に係る液晶装置を２端子型のスイッチング素子であるＴＦＤ（Thin Film Diode）を用いた半透過反射型の液晶装置に適用した場合を例に挙げて説明する。なお、本発明がこの実施形態に限定されないことは、もちろんである。

図１は、本発明に係る液晶装置の電気的構成を示す等価回路図である。また、図２は、図１の液晶装置の機械的な構成を示す分解斜視図である。また、図３は、図１の液晶装置の一部の断面構造を拡大して示す図である。また、図４は、図１の液晶装置におけるＴＦＤ素子を含む数画素分の平面的な構成を示す平面図である。また、図５は、図４のＡ−Ａ線に従った断面図である。

本実施形態の液晶装置１は、ネマチック液晶を用いたアクティブマトリクス方式の半透過反射型の液晶装置であり、図１に示すように、複数本の走査線２が行方向Ｘに延びるように形成され、さらに、複数本のデータ線３が列方向Ｙに延びるように形成されている。また、走査線２とデータ線３との各交差部分に、表示用ドット領域Ｄが形成されている。例えば、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色の着色要素を用いてカラー表示を行う場合を考えれば、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色に対応する３つの表示用ドット領域Ｄによって１つの画素が形成される。

各表示用ドット領域Ｄにおいては、ネマチック液晶から成る液晶層４と、２端子型のアクティブ素子であるＴＦＤ素子６とが直列に接続されている。本実施形態では、液晶層４が走査線２の側に接続され、ＴＦＤ素子６がデータ線３の側に接続されている。各走査線２は、走査線駆動回路７によって駆動される。一方、各データ線３は、データ線駆動回路８によって駆動される。

図２において、液晶装置１は、一対の透光性基板を所定の間隙を介して貼り合わせて成る液晶セル９を有する。この液晶セル９の観察側（図の上側）には、上側偏光板１１ａと、第１上側位相差板１２ａと、第２上側位相差板１３ａとが設けられる。また、液晶セル９の背面側には、第１下側位相差板１２ｂと、第２下側位相差板１３ｂと、第２偏光板１１ｂと、そして照明装置１４とが設けられる。照明装置１４は、液晶セル９を背面から照明するバックライトとして機能する。

液晶セル９は、素子基板１６ａと対向基板１６ｂとを貼り合わせて形成されている。素子基板１６ａは、アクティブ素子が形成される透光性基板である。また、対向基板１６ｂは、カラーフィルタが形成される透光性基板である。素子基板１６ａと対向基板１６ｂとは、スペーサ（図示せず）を含むシール材１７によって一定の間隙を保って接合されると共に、この間隙内に液晶が封入されて液晶層が形成される。

素子基板１６ａの表面には、液晶駆動用ＩＣ１８ａがＣＯＧ（Chip On Glass）技術を用いて実装されている。この液晶駆動用ＩＣ１８ａはデータ線駆動回路８を構成する。また、対向基板１６ｂの表面には、液晶駆動用ＩＣ１８ｂがＣＯＧ技術を用いて実装されている。この液晶駆動用ＩＣ１８ｂは走査線駆動回路７を構成する。なお、基板と液晶駆動用ＩＣとの接続は、ＣＯＧ技術以外の任意の接続手法を用いることができる。

この接続手法としては、例えば、ＴＡＢ（Tape Automated Bonding）技術を用いてＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）の上にＩＣチップがボンディングされて成るＴＣＰ（Tape Carrier Package）を液晶装置に電気的に接続する構成としても良い。また、ＩＣチップを硬質の基板にボンディングするＣＯＢ（Chip On Board）技術を用いても良い。

図３及び図４において、素子基板１６ａの内側表面には、複数本のデータ線３と、それらのデータ線３に接続される複数のＴＦＤ素子６と、それらのＴＦＤ素子６に接続されるドット電極１９とが形成されている。このドット電極１９は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等といった透光性の導電材料によって形成されている。各データ線３は直線的に延びている。一方、ＴＦＤ素子６及びドット電極１９はドットマトリクス状に配列されている。ドット電極１９等の表面には、後述する条件で、一軸配向処理としてのラビング処理が施された配向膜２１ａが形成されている。この配向膜２１ａは、一般に、ポリイミド樹脂等によって形成される。

図３において、対向基板１６ｂの内側表面には、反射部Ｒにおける液晶層４の厚さと、透過部Ｔにおける液晶層４の厚さを調整する層厚調整膜２２と、アルミニウム、アルミニウム合金、銀、銀合金等の単層膜、あるいは複層膜から成る部分反射層２３と、カラーフィルタ２４と、オーバーコート層２６と、ＩＴＯ等といった透光性金属材料から成る帯状の対向電極２７と、そして配向膜２１ｂとが形成されている。配向膜２１ｂは、例えば、ポリイミド樹脂によって形成され、この配向膜２１ｂに、後述する条件で、一軸配向処理としてのラビング処理が施される。

これらの各層のうち、層厚調整膜２２及び部分反射層２３は、表示用ドット領域Ｄの反射部Ｒに選択的に形成され、透過部Ｔには形成されていない。対向電極２７は、図１の走査線２として機能し、データ線３と直交する方向に形成されている。

カラーフィルタ２４は、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３色の着色要素を有する。これら３色の着色要素の隙間には、ブラックマスク２８が形成される。このブラックマスク２８は着色要素の隙間を光が透過することを遮蔽する。オーバーコート層２６は、カラーフィルタ２４及びブラックマスク２８が形成された対向基板１６ａの表面の平滑性を高めることにより、対向電極２７の断線を防止する。

図５において、素子基板１６ａは、透光性の基材２９ａと、その表面に形成された絶縁膜３１とを有する。ＴＦＤ素子６は、第１ＴＦＤ要素６ａ及び第２ＴＦＤ要素６ｂを有する。これらの要素６ａ及び６ｂは、絶縁膜３１上に形成された第１金属膜３２と、この第１金属膜３２の表面に陽極酸化処理によって形成された酸化膜３３と、この表面に形成されて相互に離間した第２金属膜３４ａ，３４ｂとを有する。酸化膜３３は絶縁膜として機能する。第２金属膜３４ａはそのままデータ線３となり、第２金属膜３４ｂはドット電極１９に接続されている。

第１ＴＦＤ要素６ａは、データ線３側から見ると順番に、第２金属膜３４ａ→酸化膜３３→第１金属膜３２となっており、金属（すなわち半導体）／絶縁体／金属（すなわち半導体）のサンドイッチ構造を採るため、正負双方向のダイオードスイッチング特性を有する。一方、第２ＴＦＤ要素６ｂは、データ線３側からみて順番に、第１金属膜３２→酸化膜３３→第２金属膜３４ｂとなっており、第１ＴＦＤ要素６ａと反対のダイオードスイッチング特性を有する。従って、ＴＦＤ素子６は、２つのダイオードを互いに逆向きに直列接続した状態となっているため、１つのダイオードを用いる場合に比べて、電流−電圧の非線形特性が正負の双方向にわたって対称化される。なお、このように非線形特性を厳密に対称化する必要がないのであれば、１つのＴＦＤ要素のみでＴＦＤ素子を構成しても良い。

なお、ＴＦＤ素子６は、ダイオード素子の一例であり、他に、酸化亜鉛（ＺｎＯ）バリスタや、ＭＳＩ（Metal Semi Insulator）等を用いた素子等を用いることもできる。これらの素子を用いる場合には、それらを単体でもちいたり、逆向きに直列接続したり、あるいは、逆向きに並列接続したりすることができる。

（層厚調整）
図３の層厚調整膜２２は、反射部Ｒに対応する液晶層４の厚さをｄｈとし、透過部Ｔに対応する液晶層４の厚さをｄｔとしたとき、
ｄｈ＜ｄｔ
を満たすように形成されている。

例えば、反射部Ｒの液晶層４の厚さｄｈは３．０μｍに設定され、透過部Ｔに対応する液晶層４の厚さｄｔは５．０μｍに設定されている。このため、液晶分子の複屈折率Δｎを０．０５としたとき、反射部Ｒにおけるリタデーション値Δｎｄは１５０ｎｍであり、透過部Ｔにおけるリタデーション値Δｎｄは２５０である。

以上のように構成した液晶装置１によれば、反射表示を行う場合には、太陽光、室内光等といった外部光が素子基板１６ａを通して液晶層４へ入射し、さらに部分反射層２３で反射して、再度、液晶層４を通過させてから、素子基板１６ａの外部へ出射する。これにより、反射型表示によるカラー表示を行う。このとき、ドット電極１９と対向電極２７との間で液晶層４の液晶を配向制御することで、明暗表示を行う。

他方、透過表示を行う場合には、図２の照明装置１４から放射された光を透過部Ｔを通して液晶層４へ入射させ、さらに素子基板１６ａを通して外部へ出射する。これにより、透過型表示によるカラー表示を行う。このときも、ドット電極１９と対向電極２７との間で液晶層４の液晶を配向制御することで、明暗表示を行う。

反射型表示を行う際、光は液晶層４を２回通過する。一方、透過型表示を行う際には、光は液晶層４を１回しか通過しない。それ故、何等の措置も採らないと、反射表示と透過表示との間での液晶層４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が生じる。このことに関し、本実施形態では、反射部Ｒに対応する液晶層４の厚さｄｈと、透過部Ｔに対応する液晶層４の厚さｄｔとの間で所定の大小関係を持たせることにより、反射部Ｒにおけるリタデーション値Δｎｄよりも、透過部Ｔにおけるリタデーション値Δｎｄを大きく設定してある。

このような層厚調整を行うにあたって、本実施形態では対向基板１６ｂの内側表面に感光性樹脂から成る層厚調整槽２２を選択的に形成したが、対向基板１６ｂの表面を選択的にエッチングして凹部を形成し、この凹部によって、反射部Ｒにおける液晶層４の厚さと、透過部Ｔにおける液晶層４の厚さとを調整しても良い。

（光学補償フィルム）
図６は、本実施形態の液晶装置１で用いた各光学要素の軸方向等を示している。また、図７は、この液晶装置１において第１下側位相差板として用いた光学補償フィルムのネマチックハイブリッド配向の様子を示している。

図２の液晶セル９を用いて液晶装置１を構成するには、図２及び図６に示すように、上側偏光板１１ａ、第１上側位相差板１２ａ、第２上側位相差板１３ａ、液晶セル９、第１下側位相差板１２ｂ、第２下側位相差板１３ｂ、下側偏光板１１ｂ、そして照明装置１４が重ねて配置される。

第１上側位相差板１２ａ、第２上側位相差板１３ａ及び第２下側位相差板１３ｂは低分散型のフィルムによって形成される。また、第１下側位相差板１２ｂは次の光学補償フィルム、すなわち、光学的に正の一軸性を示す液晶性高分子より実質的に形成され、該液晶性高分子が液晶状態において形成したネマチックハイブリッド配向を固定化せしめた光学補償フィルムによって形成される。

このような光学補償フィルムとしては、ＮＨフィルム（商品名、新日本石油製）を用いることができる。この光学補償フィルムは、特開平１０−２０６６３７号公報、特開平１０−０３３３１４号公報、特開平１０−１８６３５６号公報に詳しいので詳細な説明は省略するが、ここでいうネマチックハイブリッド配向とは、図７に示すように、液晶性高分子３６が基材３７上でネマチック配向しており、このときの液晶性高分子のダイレクタとフィルム平面との成す角度がフィルム上面と下面とで異なった配向形態をいう。

従って、第１下側位相差板１２ｂでは、上面と下面とでダイレクタをフィルム平面との成す角度が異なっていることから、フィルムの上面と下面との間では角度が連続的に変化しているものといえる。また、第１下側位相差板１２ｂとして用いた光学補償フィルムは、正の一軸性の液晶性高分子のネマチックハイブリッド配向状態を固定化したフィルムであるので、液晶性高分子３６のダイレクタがフィルムの膜厚方向の全ての場所において異なる角度を向いている。従って、本実施形態で用いる光学補償フィルムは、フィルムという構造体としてみた場合、もはや光軸は存在しない。

本実施形態で用いることができる光学的に正の一軸性を示す液晶性高分子３６は、液晶相としてネマチック相を持つものである。また、液晶転移点を越える温度において、配向基板としての基材３７上でネマチックハイブリッド配向を形成し、この配向形態を損なうことなくガラス状態で固定化できるものであることが必須である。このような性質を有する液晶性高分子として、ホメオトロピック配向性の液晶性高分子、具体的にはホメオトロピック配向性の液晶性高分子化合物、又は少なくとも１種のホメオトロピック配向性の液晶性高分子化合物を含有するホメオトロピック配向性の液晶性高分子組成物、少なくとも１種のホメオトロピック配向性の液晶性高分子と、少なくとも１種のホモジニアス配向性の液晶性高分子を少なくとも含有する液晶性高分子組成物が挙げられる。

光学補償フィルムは、フィルムの上面と下面とでは、正の一軸性の液晶性高分子のダイレクタとフィルム平面との成す角度が異なる。ここで、基材３７側のフィルム面は、その配向処理の方法や正の一軸性の液晶性高分子の種類によって０度以上５０度以下、又は６０度以上９０度以下のどちらかの角度範囲に調節できる。

なお、ネマチックハイブリッド配向した光学補償フィルムでは、フィルム面内のダイレクタに平行な方向の屈折率（以下、ｎｅと呼ぶ）と、それに垂直な方向の屈折率（以下、ｎｏと呼ぶ）が異なっている。ｎｅからｎｏを引いた値を見かけ上の複屈折率とした場合、見かけ上のリタデーション値は見かけ上の複屈折率と実膜厚との積で与えられる。この見かけ上のリタデーション値は、例えば、５５０ｎｍの単色光に対して、通常、５〜５００ｎｍ、好ましくは１０〜３００ｎｍ、特に好ましくは１５〜１５０ｎｍの範囲である。見かけのリタデーション値が５ｎｍ未満のときは、十分な視野角拡大効果が得られないおそれがある。また、５００ｎｍより大きい場合は、斜めから見たときにディスプレイに不必要な色付きが生じるおそれがある。

また、光学補償フィルムの平均チルト角に関して、膜厚方向における液晶性高分子３６のダイレクタと基材３７との成す角度の平均値を平均チルト角と定義した場合、平均チルト角は、通常、１０〜６０度、好ましくは２０〜５０度の範囲である。平均チルト角が上記の範囲から外れた場合には、十分な視野角拡大効果が得られないおそれがある。

このようにして得られた光学補償フィルムは、ツイステッドネマチック型の液晶装置に対して特に優れた視野角補償効果をもつ。この光学補償フィルムが、各種ツイステッドネマチック型の液晶装置に対して、より好適な補償効果を発現するための膜厚は、対象とする液晶装置の方式や種々の光学パラメータに依存するので一概には言えないが、通常、０．１μｍ以上２０μｍ以下の範囲であり、より好ましくは０．２μｍ以上１０μｍ以下の範囲、特に好ましくは０．３μｍ以上５μｍ以下の範囲である。膜厚が０．１μｍ未満のときは、十分な補償効果が得られないおそれがある。また、膜厚が２０μｍを越えると、ディスプレイの表示が不必要に色付くおそれがある。

（軸方向の条件）
図６において、液晶セル９内のネマチック液晶層４については、素子基板１６ａ及び対向基板１６ｂの各々に対して、時計における３時の方向（基準方向）に対して所定の角度を成す方向にラビング処理を行うことによりツイスト角φＬＣを０度から７０度に設定する。また、第１上側位相差板１２ａとしては、それを上方から見たとき、遅相軸Ｘ３１が基準方向に対して反時計回りに２０度から３００度の角度φＦ１を成す低分散フィルムを用いる。また、第２上側位相差板１３ａとしては、それを上方から見たとき、遅相軸Ｘ４１が基準方向に対して反時計回りに５０度〜２００度の角度φＦ２を成す低分散フィルムを用いる。

第１下側位相差板１２ｂとしては、それを上方から見たとき、遅相軸Ｘ５１が基準方向に対して反時計周りに８５度〜９５度の角度φＦ３を成すネマチックハイブリッド配向型の光学補償フィルムを用いる。また、第２下側位相差板１３ｂとしては、それを上方から見たとき、遅相軸Ｘ６１が基準方向に対して反時計周りに２０度〜３００度の角度φＦ４を成す低分散フィルムを用いる。

より具体的には、素子基板１６ａに対しては、基準方向に対して２５０度の角度φＬＣ−１でラビングを行う。また、対向基板１６ｂに対しては、基準方向に対して２９０度の角度φＬＣ−２でラビングを行い、ツイスト角φＬＣを右方向へ４０度とする。

上側偏光板１１ａとしては、それを上方から見たとき、吸収軸Ｑ２１が基準方向に対して反時計回りに１００度の角度φｐｏｌ−１を成すものを用いる。また、第１上側位相差板１２ａとしては、それを上方から見たとき、遅相軸Ｘ３１が基準方向に対して反時計回りに１１３度の角度φＦ１を成し、且つ、リタデーション値（Δｎｄ）が２５５ｎｍの低分散フィルムを用いる。このような低分散フィルムは、測定波長が短いほど複屈折が小さくなる。また、以下に説明する第２上側位相差板１３ａ、第２下側位相差板１３ｂも同様である。

第２上側位相差板１３ａとしては、それを上方から見たとき、遅相軸Ｘ４１が基準方向に対して反時計周りに１７４度の角度φＦ２を成し、且つ、リタデーション値（Δｎｄ）が１７３ｎｍの低分散フィルムを用いる。また、第１下側位相差板１２ｂとしては、それを上方から見たとき、遅相軸Ｘ５１が基準方向に対して反時計周りに９０度の角度φＦ３を成し、且つ、リタデーション値（Δｎｄ）が１１０ｎｍのネマチックハイブリッド配向型の光学補償フィルムを用いる。

第２下側位相差板１３ｂとしては、それを上方から見たとき、遅相軸Ｘ６１が基準方向に対して反時計周りに２５度の角度φＦ４を成し、且つ、リタデーション値（Δｎｄ）が２５０ｎｍの低分散フィルムを用いる。また、下側偏光板１１ｂとしては、それを上方から見たとき、吸収軸Ｑ７１が基準方向に対して反時計周りに５度の角度φｐｏｌ−２を成すものを用いる。

以上のように構成した液晶装置１について表示性能を確認したところ、透過表示の表示光量やコントラストを２倍以上、向上することができた。

（液晶の誘電率ε）
ところで、本実施形態の液晶装置は高精細の表示が可能な液晶装置として構成されている。具体的には、図２の液晶セル９の有効表示領域は、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色に対応する３つの表示用ドット領域Ｄ（図４参照）、すなわち１つの画素、が１８０ｐｐｉ（ピクセル／インチ）以上の画素密度で設けられている。つまり、１平方インチの面積内に１８０個以上の画素、すなわち、１８０×３個以上の表示用ドット領域Ｄが設けられる。

また、図４において、１つの表示用ドット領域Ｄに存在する液晶が有する液晶容量Ｃ_ＬＣと、同じ表示用ドット領域Ｄに存在するＴＦＤ素子が有する素子容量Ｃ_Ａとは、表示品質に大きな影響を与える。両者に十分な電圧をかけて良好な表示品質を得るためには、
Ｃ_ＬＣ／Ｃ_Ａ＝３．５〜４．５
に設定されることが望ましいと考えられる。また、Ｃ_ＬＣは、一般に、
Ｃ_ＬＣ＝（ε_ａｖｅ×Ｓ）／ｄ
で表すことができる。但し、
ε_ａｖｅ＝平均誘電率＝（ε_Ｐ＋２ε_Ｎ）／３
ε_Ｐ＝液晶分子の軸方向の誘電率
ε_Ｎ＝液晶分子の軸直角方向の誘電率
Ｓ＝ドット電極１９の面積
ｄ＝セルギャップ
である。また、誘電率異方性Δεは
Δε＝ε_Ｐ−ε_Ｎ
で表すことができる。

図２の液晶セル９では、誘電率異方性Δεを
６＜Δε＜１６
に設定し、軸方向誘電率ε_Ｐを
１０＜ε_Ｐ＜２０
に設定し、軸直角方向誘電率ε_Ｎを
３＜ε_Ｎ＜６
に設定した。さらに、屈折率異方性Δｎ（＝ｎｅ−ｎｏ）を
０．０７＜Δｎ＜０．１２
に設定した。

これらの設定により、本実施形態の液晶装置１は、ＴＦＤ素子を用いた半透過反射型であって、１８０ｐｐｉ以上の高精細の表示を行うときに、高精細であっても明るく、コントラストの高い特性を得られるようになった。

（液晶装置の第２実施形態）
以下、本発明に係る液晶装置を２端子型のスイッチング素子であるＴＦＤ（Thin Film Diode）を用いた透過型の液晶装置に適用した場合を例に挙げて説明する。図８は、その透過型の液晶装置５１を示している。また、図９はその液晶装置５１の１つの表示用ドット領域Ｄの部分の断面構造を示している。これらの図において、図２及び図３に示した先の実施形態に係る液晶装置１の場合と同じ符号は同じ構成要素を示すものとする。

図８において、液晶装置５１は、液晶セル９と、上側偏光板１１ａと、下側偏光板１１ｂと、そして照明装置１４とを有する。透過型の液晶装置５１では、図２に示した先の半透過反射型の液晶装置１で用いたような、位相差板１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂは用いなくても良い。

液晶セル９は、図９に示すように、スペーサ３８を挟んで互いに対向する素子基板１６ａ及び対向基板１６ｂを有する。それらの基板の間にはスペーサ３８によって維持される間隙、いわゆるセルギャップＧが設けられ、このセルギャップ内に液晶が封入されて液晶層４が形成されている。素子基板１６ａは、ガラス、プラスチック等によって形成された透光性の第１基材３９ａを有し、その第１基材３９ａの液晶側表面には、ＴＦＤ素子６と、ドット電極１９と、そして配向膜２１ａとが設けられる。また、第１基材３９ａの外側表面に第１偏光板１１ａが設けられる。

素子基板１６ａに対向する対向基板１６ｂは、ガラス、プラスチック等によって形成された透光性の第２基材３９ｂを有し、その第２基材３９ｂの液晶側表面には、カラーフィルタの着色要素２４と、各着色要素間に設けられたブラックマスク２８と、オーバーコート層２６と、帯状の対向電極２７と、そして配向膜２１ｂとが設けられる。本実施形態の液晶セル９は透過型であるので、図３の実施形態で用いられた反射層２３は設けられない。また、第２基材３９ｂの外側表面には第２偏光板１１ｂが設けられる。

本実施形態の液晶装置５１では、太陽光、室内光等といった外部光を用いた表示、すなわち反射型表示は行われず、照明装置１４をバックライトとして用いた透過型表示が行われる。すなわち、照明装置１４から出射される面状の光が対向基板１６ｂを透過して液晶層４へ供給され、電圧印加によって選択された表示用ドット領域Ｄにおいてその光が変調され、変調されたその光が第１偏光板１１ａを透過して外部へ出射し、これにより、外部へ文字、数字、図形等といった像が表示される。

本実施形態の液晶装置５１は、高精細の表示が可能な液晶装置として構成されており、その高精細表示を可能にするため、有効表示領域内には１８０ｐｐｉ以上の画素、すなわち１８０×３ｐｐｉ以上の表示ドット領域Ｄが形成される。また、液晶セル９内の液晶層４については、素子基板１６ａ及び対向基板１６ｂの各々に対して、時計における３時の方向（基準方向）に対して所定の角度を成す方向にラビング処理を行うことによりツイスト角を８０度から９５度に設定する。

また、液晶セル９において、誘電率異方性Δεを
６＜Δε＜１６
に設定し、軸方向の誘電率ε_Ｐを
１０＜ε_Ｐ＜２０
に設定し、軸直角方向の誘電率ε_Ｎを
３＜ε_Ｎ＜６
に設定した。さらに、屈折率異方性Δｎ（＝ｎｅ−ｎｏ）を
０．１２＜Δｎ＜０．１８
に設定した。

これらの設定により、本実施形態の液晶装置５１によれば、ＴＦＤ素子を用いた透過型であって、１８０ｐｐｉ以上の高精細の表示を行うときに、高精細であっても明るく、コントラストの高い特性を得られるようになった。
（電子機器の実施形態）
以下、本発明に係る電子機器を実施形態を挙げて説明する。なお、この実施形態は本発明の一例を示すものであり、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。

図１０は、本発明に係る電子機器の一実施形態を示している。ここに示す電子機器は、表示情報出力源１０１、表示情報処理回路１０２、電源回路１０３、タイミングジェネレータ１０４及び液晶装置１０５によって構成される。そして、液晶装置１０５は液晶セル１０７及び駆動回路１０６を有する。

表示情報出力源１０１は、ＲＡＭ(Random Access Memory)等といったメモリや、各種ディスク等といったストレージユニットや、ディジタル画像信号を同調出力する同調回路等を備え、タイミングジェネレータ１０４により生成される各種のクロック信号に基づいて、所定フォーマットの画像信号等といった表示情報を表示情報処理回路１０２に供給する。

次に、表示情報処理回路１０２は、増幅・反転回路や、ローテーション回路や、ガンマ補正回路や、クランプ回路等といった周知の回路を多数備え、入力した表示情報の処理を実行して、画像信号をクロック信号ＣＬＫと共に駆動回路１０６へ供給する。ここで、駆動回路１０６は、走査線駆動回路（図示せず）やデータ線駆動回路（図示せず）と共に、検査回路等を総称したものである。また、電源回路１０３は、上記の各構成要素に所定の電源電圧を供給する。液晶装置１０５は、例えば、図２に示した液晶装置１と同様に構成できる。

図１１は、本発明を電子機器の一例である携帯電話機に適用した場合の一実施形態を示している。ここに示す携帯電話機１２０は、本体部１２１と、これに開閉可能に設けられた表示体部１２２とを有する。液晶装置によって構成された表示装置１２３は、表示体部１２２の内部に配置され、電話通信に関する各種表示は、表示体部１２２にて表示画面１２４によって視認できる。本体部１２１の前面には操作ボタン１２６が配列して設けられる。

表示体部１２２の一端部からアンテナ１２７が出没自在に取付けられている。受話部１２８の内部にはスピーカが配置され、送話部１２９の内部にはマイクが内蔵されている。表示装置１２３の動作を制御するための制御部は、携帯電話機の全体の制御を司る制御部の一部として、又はその制御部とは別に、本体部１２１又は表示体部１２２の内部に格納される。

図１２は、本発明に係る電子機器のさらに他の実施形態であるデジタルカメラであって、液晶装置をファインダとして用いるものを示している。このデジタルカメラ１３０におけるケース１３１の背面には液晶表示ユニット１３２が設けられる。この液晶表示ユニット１３２は、被写体を表示するファインダとして機能する。この液晶表示ユニット１３２は、例えば図２に示した液晶装置１を用いて構成できる。

ケース１３１の前面側（図においては裏面側）には、光学レンズやＣＣＤ等を含んだ受光ユニット１３３が設けられている。撮影者が液晶表示ユニット１３２に表示された被写体像を確認して、シャッタボタン１３４を押下すると、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、回路基板１３５のメモリに転送されてそこに格納される。

ケース１３１の側面には、ビデオ信号出力端子１３６と、データ通信用の入出力端子１３７とが設けられている。ビデオ信号出力端子１３６にはテレビモニタ１３８が必要に応じて接続され、また、データ通信用の入出力端子１３７にはパーソナルコンピュータ１３９が必要に応じて接続される。回路基板１３５のメモリに格納された撮像信号は、所定の操作によって、テレビモニタ１３８や、パーソナルコンピュータ１３９に出力される。

以上の各電子機器に用いられる液晶装置では、図１及び図２に示した液晶装置１の説明で述べたように、使用する液晶に関して誘電率異方性Δε等を特定の範囲に設定することにより、高精細の表示を明るく、高いコントラストで行うことができる。従って、この液晶装置を用いた本発明の電子機器では、種々の情報を鮮明に表示できる。

（変形例）
電子機器としては、以上に説明した携帯電話機や、デジタルカメラの他に、パーソナルコンピュータ、腕時計型電子機器、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、液晶テレビ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話機、ＰＯＳ端末器等が挙げられる。

（その他の実施形態）
以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はその実施形態に限定されるものでなく、請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々に改変できる。

図２及び図３に示した構造の半透過反射型の液晶装置１を製造した。その際、液晶セルの条件を下記の通りとした。

画素密度＝１８０ｐｐｉの高精細表示（Ｒ，Ｇ，Ｂの３ドットを１画素とする）
誘電率異方性Δε＝１０
軸方向誘電率ε_Ｐ＝１５
軸直行方向誘電率ε_Ｎ＝４
屈折率異方性Δｎ＝０．０９
ツイスト角度＝０度〜７０度
この液晶装置１を作動して、得られたカラー表示を観察したところ、高精細でも明るく、コントラストが高い表示特性が認められた。

図８及び図９に示した構造の透過型液晶装置５１を製造した。その際、液晶セルの条件を下記の通りとした。

画素密度＝１８０ｐｐｉの高精細表示（Ｒ，Ｇ，Ｂの３ドットを１画素とする）
誘電率異方性Δε＝１０
軸方向誘電率ε_Ｐ＝１５
軸直行方向誘電率ε_Ｎ＝４
屈折率異方性Δｎ＝０．１４〜０．１６
ツイスト角度＝８５度〜９５度
この液晶装置１を作動して、得られたカラー表示を観察したところ、高精細でも明るく、コントラストが高い表示特性が認められた。

本発明に係る液晶装置は、携帯電話機、携帯情報端末機、ＰＤＡ等といった電子機器の表示部として好適に用いられる。また、本発明に係る電子機器は、携帯用通信機器等として用いられる。

本発明に係る液晶装置の一実施形態の電気的な構成を示す等価回路図である。 図１に示す液晶装置の機械的な構成を分解状態で示す斜視図である。 図２の液晶装置における１つの表示用ドット領域の断面構造を示す断面図である。 図２の液晶装置における表示用ドット領域の数個分の平面構造を示す平面図である。 図４のＡ−Ａ線に従った断面図である。 図２の液晶装置で用いた各光学要素の軸方向等を示す図である。 図２の液晶装置で用いられる光学補償フィルムのネマチックハイブリッド配向の状態を示す図である。 本発明に係る液晶装置の他の実施形態を分解状態で示す斜視図である。 図８の液晶装置における１つの表示用ドット領域の断面構造を示す断面図である。 本発明に係る電子機器の一実施形態を示すブロック図である。 本発明に係る電子機器の実施形態である携帯電話機を示す斜視図である。 本発明に係る電子機器の実施形態であるデジタルカメラを示す斜視図である。

符号の説明

１．液晶装置、 ２．走査線、 ３．データ線、 ４．液晶層、 ６．ＴＦＤ素子、
６ａ．第１ＴＦＤ要素、 ６ｂ．第２ＴＦＤ要素、 ７．走査線駆動回路、
８．データ線駆動回路、 ９．液晶セル、 １１ａ，１１ｂ．偏光板、
１２ａ．第１上側位相差板、 １２ｂ．第１下側位相差板、
１３ａ．第２上側位相差板、 １３ｂ．第２下側位相差板、 １４．照明装置、
１６ａ．素子基板、 １６ｂ．対向基板、 １７．シール材、
１８ａ，ｂ．液晶駆動用ＩＣ、 １９．ドット電極、 ２１ａ，２１ｂ．配向膜、
２２．層厚調整膜、 ２３．部分反射層、 ２４．カラーフィルタ、
２６．オーバーコート層、 ２７．対向電極、 ２８．ブラックマスク、
２９ａ．基材、 ３１．絶縁膜、 ３２．第１金属膜、 ３３．酸化膜、
３４ａ，３４ｂ．第２金属膜、 ３６．液晶性高分子、 ３７．基材、
３８．スペーサ、 ３９ａ，３９ｂ．基材、 ５１．液晶装置、
１２０．携帯電話機（電子機器）、 １３０．デジタルカメラ（電子機器）、
ｄｈ，ｄｔ．液晶層の厚さ、 Ｄ．表示用ドット領域、 Ｒ．反射部、 Ｔ．透過部

Claims (14)

1. 一対の基板間に液晶を挟持してなる液晶装置において、
   前記液晶の誘電異方性をΔεとし、前記液晶の分子の長軸方向の誘電率をε_Ｐとし、前記液晶の分子の短軸方向の誘電率をε_Ｎとするとき、
   ６＜Δε＜１６
   １０＜ε_Ｐ＜２０
   ３＜ε_Ｎ＜６
   であることを特徴とする液晶装置。
2. 請求項１において、前記液晶の屈折率異方性をΔｎとするとき、
   ０．０７＜Δｎ＜０．１８
   であることを特徴とする液晶装置。
3. 請求項１又は請求項２において、
   前記一対の基板の一方は画素電極と、該画素電極に電気的に接続された２端子型スイッチング素子とを有することを特徴とする液晶装置。
4. 請求項３において、前記２端子型スイッチング素子はＴＦＤ（Thin Film Diode）素子であることを特徴とする液晶装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項において、
   前記液晶に入射した光を前記液晶によって複数色のサブ画素ごとに変調し、
   前記サブ画素は画素を構成し、
   前記画素の数は１８０ｐｐｉ以上であることを特徴とする液晶装置。
6. 液晶を挟持してなる一対の基板と、光を出射する照明装置とを有し、該照明装置から出射された光を前記液晶に供給し、供給された光を前記液晶によって変調するようにした透過型の液晶装置において、
   前記液晶の誘電異方性をΔεとし、前記液晶の分子の長軸方向の誘電率をε_Ｐとし、前記液晶の分子の短軸方向の誘電率をε_Ｎとし、前記液晶の屈折率異方性をΔｎとするとき、
   ６＜Δε＜１６
   １０＜ε_Ｐ＜２０
   ３＜ε_Ｎ＜６
   ０．１２＜Δｎ＜０．１８
   であることを特徴とする液晶装置。
7. 請求項６において、前記一対の基板間で前記液晶のツイスト角は８５度から９５度の範囲内にあることを特徴とする液晶装置。
8. 請求項６又は請求項７において、
   前記一対の基板の一方は画素電極と、該画素電極に電気的に接続された２端子型スイッチング素子とを有することを特徴とする液晶装置。
9. 請求項８において、前記２端子型スイッチング素子はＴＦＤ（Thin Film Diode）素子であることを特徴とする液晶装置。
10. 液晶を挟持してなる一対の基板と、
    前記液晶に光を出射する照明装置と、
    一方の基板から入射した光を反射して前記液晶へ導く反射部と、
    前記照明装置から出射した光を透過させて前記液晶層へ導く透光部とを有し、
    前記液晶の誘電異方性をΔεとし、前記液晶の分子の長軸方向の誘電率をε_Ｐとし、前記液晶の分子の短軸方向の誘電率をε_Ｎとし、前記液晶の屈折率異方性をΔｎとするとき、
    ６＜Δε＜１６
    １０＜ε_Ｐ＜２０
    ３＜ε_Ｎ＜６
    ０．０７＜Δｎ＜０．１２
    であることを特徴とする液晶装置。
11. 請求項１０において、前記一対の基板間で液晶のツイスト角は０度から７０度の範囲内にあることを特徴とする液晶装置。
12. 請求項１０又は請求項１１において、
    前記一対の基板の一方に設けられた複数の画素電極と、該複数の画素電極のそれぞれに接続された２端子型スイッチング素子とを有することを特徴とする液晶装置。
13. 請求項１２において、前記２端子型スイッチング素子はＴＦＤ（Thin Film Diode）素子であることを特徴とする液晶装置。
14. 請求項１から請求項１３のいずれか１つに記載の液晶装置を有することを特徴とする電子機器。
    
    
    

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