JP2006209087A - 液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 液晶層とこの液晶層を挟んで対向する一対の透明基板とを備えた液晶セル1と、一方の透明基板の外面側に順次形成された第1、第2位相差板H3,H2及び第1偏光板H1と、他方の透明基板の外面側に順次形成された第3、第4位相差板H4,H5及び第2偏光板H6とが備えられ、液晶セル1及び第1〜第4位相差板H2〜H5並びに第1、第2偏光板H1,H6の各光学特性が所定の範囲に設定されていることを特徴とする液晶表示装置を採用する。
【選択図】 図6
Description
また、反射型の画素電極を用いた液晶表示形態のみでは暗所での使用ができないため、液晶表示装置にバックライトを併設した上で、反射型液晶表示装置を部分的に透過表示可能な構成とした半透過型の液晶表示装置も広く使用されている。
また、最近では、特許文献1に記載されているように、一対の配向膜により挟まれた液晶層のうち、一方の配向膜が平行配向とされ、他方の配向膜が垂直配向とされ、液晶分子がハイブリッド配向されたOCBモードの類似するモードも提案されている。
けるコントラストを均一にして、いずれの表示においても良好な表示品質が得られる半透過型液晶表置を提供することを目的とする。
本発明の液晶表示装置は、液晶層を挟んで対向する一対の透明基板のうち、一方の透明基板の内面側に共通電極及び第1配向膜が該一方の透明基板側から順に設けられ、他方の透明基板の内面側に複数のスイッチング素子と各スイッチング素子に接続された複数の画素電極とが設けられるとともに前記スイッチング素子上及び前記画素電極上に第2配向膜が設けられてなる液晶セルと、前記一方の透明基板の外面側に順次形成された第2、第1位相差板及び第1偏光板と、前記他方の透明基板の外面側に順次形成された第3、第4位相差板及び第2偏光板とが備えられ、前記液晶セルには、前記画素電極に対応する複数の画素領域が形成され、該画素領域の一部であって前記画素電極が反射性とされ、前記画素領域の一部は、前記一方の基板から入射された光を反射する反射部とされ、前記画素領域の一部以外の部分は、前記他方の基板側から前記一方の基板側に光を透過させる透過部とされてなり、前記液晶セル及び前記第1〜第4位相差板並びに第1、第2偏光板の各光学特性が下記の4通りに設定されていることを特徴とする。
第1偏光板の吸収軸cの軸方向:(ψ+15°)−30°乃至(ψ+15°)+30°の範囲、
第1位相差板のリタデーション(ΔndRF1):250nm以上290nm以下、
第1位相差板の遅相軸dの軸方向:(ψ+30°)−15°乃至(ψ+30°)+15°の範囲、
第2位相差板のリタデーション(ΔndRF2):160nm以上200nm以下、
第2位相差板の遅相軸eの軸方向:(ψ+90°)−15°乃至(ψ+90°)+15°の範囲、
液晶セルの透過部のリタデーション(ΔndLT):900nm以上1100nm以下、
液晶セルの反射部のリタデーション(ΔndLR):115nm以上145nm以下、
第3位相差板のリタデーション(ΔndRF3):160nm以上200nm以下、
第3位相差板の遅相軸fの軸方向:(ψ+90°)−15°乃至(ψ+90°)+15°の範囲、
第4位相差板のリタデーション(ΔndRF4):250nm以上290nm以下、
第4位相差板の遅相軸gの軸方向:(ψ+150°)−15°乃至(ψ+150°)+15°の範囲、
第2偏光板の吸収軸hの軸方向:(ψ+75°)−30°乃至(ψ+75°)+30°の範囲、とする。
第1偏光板の吸収軸cの軸方向:(ψ+105°)−30°乃至(ψ+105°)+30°の範囲、
第1位相差板のリタデーション(ΔndRF1):250nm以上290nm以下、
第1位相差板の遅相軸dの軸方向:(ψ+30°)−15°乃至(ψ+30°)+15°の範囲、
第2位相差板のリタデーション(ΔndRF2):160nm以上200nm以下、
第2位相差板の遅相軸eの軸方向:(ψ+90°)−15°乃至(ψ+90°)+15°の範囲、
液晶セルの透過部のリタデーション(ΔndLT):900nm以上1100nm以下、
液晶セルの反射部のリタデーション(ΔndLR):115nm以上145nm以下、
第3位相差板のリタデーション(ΔndRF3):160nm以上200nm以下、
第3位相差板の遅相軸fの軸方向:(ψ+90°)−15°乃至(ψ+90°)+15°の範囲、
第4位相差板のリタデーション(ΔndRF4):250nm以上290nm以下、
第4位相差板の遅相軸gの軸方向:(ψ+150°)−15°乃至(ψ+150°)+15°の範囲、
第2偏光板の吸収軸hの軸方向:(ψ+165°)−30°乃至(ψ+165°)+30°の範囲、とする。
第1偏光板の吸収軸cの軸方向:(ψ+165°)−30°乃至(ψ+165°)+30°の範囲、
第1位相差板のリタデーション(ΔndRF1):250nm以上290nm以下、
第1位相差板の遅相軸dの軸方向:(ψ+150°)−15°乃至(ψ+150°)+15°の範囲、
第2位相差板のリタデーション(ΔndRF2):160nm以上200nm以下、
第2位相差板の遅相軸eの軸方向:(ψ+90°)−15°乃至(ψ+90°)+15°の範囲、
液晶セルの透過部のリタデーション(ΔndLT):900nm以上1100nm以下、
液晶セルの反射部のリタデーション(ΔndLR):115nm以上145nm以下、
第3位相差板のリタデーション(ΔndRF3):160nm以上200nm以下、
第3位相差板の遅相軸fの軸方向:(ψ+90°)−15°乃至(ψ+90°)+15°の範囲、
第4位相差板のリタデーション(ΔndRF4):250nm以上290nm以下、
第4位相差板の遅相軸gの軸方向:(ψ+30°)−15°乃至(ψ+30°)+15°の範囲、
第2偏光板の吸収軸hの軸方向:(ψ+105°)−30°乃至(ψ+105°)+30°の範囲、とする。
第1偏光板の吸収軸cの軸方向:(ψ+75°)−30°乃至(ψ+75°)+30°の範囲、
第1位相差板のリタデーション(ΔndRF1):250nm以上290nm以下、
第1位相差板の遅相軸dの軸方向:(ψ+150°)−15°乃至(ψ+150°)+15°の範囲、
第2位相差板のリタデーション(ΔndRF2):160nm以上200nm以下、
第2位相差板の遅相軸eの軸方向:(ψ+90°)−15°乃至(ψ+90°)+15°の範囲、
液晶セルの透過部のリタデーション(ΔndLT):900nm以上1100nm以下、
液晶セルの反射部のリタデーション(ΔndLR):115nm以上145nm以下、
第3位相差板のリタデーション(ΔndRF3):160nm以上200nm以下、
第3位相差板の遅相軸fの軸方向:(ψ+90°)−15°乃至(ψ+90°)+15°の範囲、
第4位相差板のリタデーション(ΔndRF4):250nm以上290nm以下、
第4位相差板の遅相軸gの軸方向:(ψ+30°)−15°乃至(ψ+30°)+15°の範囲、
第2偏光板の吸収軸hの軸方向:(ψ+15°)−30°乃至(ψ+15°)+30°の範囲、とする。
従って本発明では、上記の構成を採用することで、透過部及び反射部における色ムラの発生を防止してコントラストを一定にできるとともに、輝度を均一にすることができる。
更に、反射部におけるカラーフィルタの厚みを、透過部におけるカラーフィルタの厚みの2分の1にすることで、色ムラを完全に防止できる。
定されていることを特徴とする。
液晶パネル1は、図1及び図2に示すように、スイッチング素子10が形成された側のアクティブマトリクス基板2と、それに対向して設けられた対向基板3と、基板2、3の間に保持されている光変調層としての液晶層5とを備えて構成されている。
また、画素電極11は、基板6上に積層された透過性画素電極11aと、絶縁膜20aとともに反射体20を構成する反射性画素電極11bとから構成されている。これら透過性画素電極11a及び反射性画素電極11bはそれぞれ、スイッチング素子10に接続されている。
また、反射モードでは、第1偏光板H1に入射した光がこの第1偏光板H1によって直線偏光となり、直線偏光となった光が第1、第2位相差板H2、H3、液晶層5を通過することによって楕円偏光となる。そして、この楕円偏光となった光は、反射体20により反射されて、再び液晶層5、第1、第2位相差板H3、H2を順次通過し、第1偏光板H1により再び直線偏光となって出射されるようになっている。
更に透過モードでは、バックライト4から発せられた光が第2偏光板H6によって直線偏光となり、この直線偏光となった光が第4、第3位相差板H5,H4、液晶層5及び第1、第2位相差板H3、H2を通過することによって楕円偏光となる。そして、この楕円偏光となった光が第1偏光板H1を通過することによって直線偏光となり、第1偏光板H1から出射されるようになっている。
即ち、走査線7の一部が延出されてゲート電極13が形成され、これを覆ったゲート絶縁膜15上にゲート電極13を平面視で跨るようにアイランド状の半導体層14が形成され、このi型半導体層14の両端側の一方にn型半導体層16を介してソース電極17、他方にn型半導体層16を介してドレイン電極18がそれぞれ形成されている。
ック接触を得るために、半導体層14と各電極17、18との間には、リン(P)等のV族元素を高濃度にドープしたn型半導体層(オーミックコンタクト層)16が設けられている。
反射性画素電極11bは、先の走査線7と信号線8とが囲む矩形状の領域よりも若干小さくなるような平面視矩形状になるように絶縁膜20a上に形成され、図4に示すように平面視した場合に上下左右に並ぶ反射性画素電極11bどうしが短絡しないように所定の間隔をあけてマトリクス状に配置されている。即ち、これらの反射性画素電極11bは、それらの端辺がそれらの下に位置する走査線7及び信号線8に沿うように配置されており、走査線7と信号線8が区画する領域のほぼ全域を画素領域とするように形成されている。なお、この画素領域が液晶パネル1での表示領域に相当する。
特に、段部22eの傾斜角度は、透過部配向膜29a上の液晶分子のプレチルト角に一致させることが望ましい。これにより、透過部30と反射部35との境界が目立たず、表示ムラを防止することができる。
カラーフィルタ層42は、図5に例示するように、それぞれ赤(R)、緑(G)、青(B)の波長の光を透過するカラーフィルタ42R、42G、42Bが周期的に配列された構成とされており、各カラーフィルタ42R、42G、42Bは各画素電極11(11a、11b)に対向する位置に設けられている。また、カラーフィルタ層42において、カラーフィルタ42R、42G,42Bが形成されていない領域には、ブラックマトリクス等の遮光層42S、42Tが格子状になるように形成されている。
晶層5の厚みd3は、反射部35における液晶層5の厚みd4より大きい値とされており、好ましくは透過部30における液晶層5の厚みd3が、反射部35における液晶層5の厚みd4の2倍の値とされている。即ち、反射体20の厚みと反射部35における液晶層5の厚みd4との合計が、透過部30における液晶層5の厚みd3に一致しており、更に、反射体20の厚みと反射部35における液晶層5の厚みd4とが一致している。
液晶層5は、常温でネマチック状態となる液晶分子からなるものである。
透過部30における液晶層5においては、図2に示すように、基準電圧(白表示となる電圧)を印加した際に、上基板側配向膜44及び透過部配向膜29a近傍の液晶分子が平行配向(プレチルト角が3°〜8°)となり、液晶層5の中央付近における液晶分子が垂直配向となり、全体として弓形に配列するいわゆるベント配向をとる。また、基準電圧から徐々に電圧を加えていくと、配向膜44、29a近傍の液晶分子のプレチルト角が印加電圧に応じて徐々に高くなり、階層表示が可能になる。以上のように、本実施形態の液晶表示装置は、透過部30においては、OCBモードで動作するように構成されている。
また、液晶セル1の反射部35における複屈折率(ΔnLT)と液晶層5の厚みd(d4)との積であるリタデーション(ΔndLR)の値は、115nm以上145nm以下の範囲(測定波長589nm)に設定されている。ΔndLRがこの範囲外であると白表示が暗くなるか、コントラストが低下してしまうので好ましくない。
尚、本実施形態の半透過型液晶表示装置Aでは、上述したように、透過モードの場合においてのみ、第3、第4位相差板H4,H5及び第2偏光板H6を光が透過するように構成されている。従って、第1、第2位相差板H2,H3及び第1偏光板H1は、透過モード及び反射モードの両方で液晶表示装置の動作に関与し、第3、第4位相差板H4,H5及び第2偏光板H6は、透過モードのみ関与する。位相差板H2〜H5及び偏光板H1、H6の最適な光学特性には4つの組合せがある。以下にそれぞれの組合せについて説明する。
更に、(ψ±N°)+n°は(ψ±N°)の位置から更に反時計回り側にn°だけ回転させたときの角度であり、また(ψ±N°)−n°は(ψ±N°)の位置から更に時計回り側にn°だけ回転させたときの角度である。
第1〜第4位相差板H2〜H5は、1軸延伸したノルボルネン系樹脂(例えば、ゼオノア(日本ゼオン製)、アートン(JSR製)等)若しくはポリカーボネートのフィルムなど
からなり、延伸方向が遅相軸となる。
第1位相差板H2のΔndRF1は、250nm以上290nm以下の範囲(測定波長589nm)に設定されている。ΔndRF1が上述の範囲外であると、透過モード及び反射モードにおいて、高コントラスト比または高輝度が得られない。
また、第1位相差板H2の遅相軸dは、図6及び図7に示すように、上記配向方向ψに対してなす角度(φRF1)が光の入射側から見て(ψ+30°)−15°から(ψ+30°)+15°の範囲内に設定されている。遅相軸dがこの範囲に設定されていないと、透過モード及び反射モードにおいて、高コントラスト比または高輝度が得られない。
また、第2位相差板H3の遅相軸eは、図6及び図7に示すように、上記配向方向ψに対してなす角度(φRF2)が光の入射側から見て(ψ+90°)−15°から(ψ+90°)+15°の範囲内に設定されている。遅相軸eがこの範囲に設定されていないと、透過モード及び反射モードにおいて、高コントラスト比または高輝度が得られない。
また、第3位相差板H4の遅相軸fは、図6及び図7に示すように、上記配向方向ψに対してなす角度(φRF3)が光の入射側から見て(ψ+90°)−15°から(ψ+90°)+15°の範囲内に設定されている。遅相軸fがこの範囲に設定されていないと、透過モードにおいて、高コントラスト比または高輝度が得られない。
また、第4位相差板H5の遅相軸gは、図6及び図7に示すように、上記配向方向ψに対してなす角度(φRF4)が光の入射側から見て(ψ+150°)−15°から(ψ+150°)+15°の範囲内に設定されている。遅相軸gがこの範囲に設定されていないと、透過モードにおいて、高コントラスト比または高輝度が得られない。
°)+30°の範囲内に設定されている。第1偏光板H1の吸収軸cが上述の範囲に設定されていないと、透過モード及び反射モードにおいて高輝度で良好な白表示が得られない。
°)+30°の範囲内に設定されている。第2偏光板H6の吸収軸hが上述の範囲に設定されていないと、透過モードにおいて高輝度で良好な白表示が得られない。
第1〜第4位相差板H2〜H5は、第一の組合せと同様に、1軸延伸したノルボルネン系樹脂若しくはポリカーボネートのフィルムなどからなり、延伸方向が遅相軸となる。
第1位相差板H2のΔndRF1は、250nm以上290nm以下の範囲(測定波長589nm)に設定されている。ΔndRF1が上述の範囲外であると、透過モード及び反射モードにおいて、高コントラスト比または高輝度が得られない。
また、第1位相差板H2の遅相軸dは、図8に示すように、上記配向方向ψに対してなす角度(φRF1)が光の入射側から見て(ψ+30°)−15°から(ψ+30°)+15°の範囲内に設定されている。遅相軸dがこの範囲に設定されていないと、透過モード及び反射モードにおいて、高コントラスト比または高輝度が得られない。
また、第2位相差板H3の遅相軸eは、図8に示すように、上記配向方向ψに対してなす角度(φRF2)が光の入射側から見て(ψ+90°)−15°から(ψ+90°)+15°の範囲内に設定されている。遅相軸eがこの範囲に設定されていないと、透過モード及び反射モードにおいて、高コントラスト比または高輝度が得られない。
また、第3位相差板H4の遅相軸fは、図8に示すように、上記配向方向ψに対してなす角度(φRF3)が光の入射側から見て(ψ+90°)−15°から(ψ+90°)+15°の範囲内に設定されている。遅相軸fがこの範囲に設定されていないと、透過モードにおいて、高コントラスト比または高輝度が得られない。
また、第4位相差板H5の遅相軸gは、図8に示すように、上記配向方向ψに対してなす角度(φRF4)が光の入射側から見て(ψ+150°)−15°から(ψ+150°)+15°の範囲内に設定されている。遅相軸gがこの範囲に設定されていないと、透過モードにおいて、高コントラスト比または高輝度が得られない。
0°の範囲内に設定されている。第1偏光板H1の吸収軸cが上述の範囲に設定されていないと、透過モード及び反射モードにおいて高輝度で良好な白表示が得られない。
0°の範囲内に設定されている。第2偏光板H6の吸収軸hが上述の範囲に設定されていないと、透過モードにおいて高輝度で良好な白表示が得られない。
第1〜第4位相差板H2〜H5は、第一の組合せと同様に、1軸延伸したノルボルネン系樹脂若しくはポリカーボネートのフィルムなどからなり、延伸方向が遅相軸となる。
第1位相差板H2のΔndRF1は、250nm以上290nm以下の範囲(測定波長589nm)に設定されている。ΔndRF1が上述の範囲外であると、透過モード及び反射モードにおいて、高コントラスト比または高輝度が得られない。
また、第1位相差板H2の遅相軸dは、図9に示すように、上記配向方向ψに対してなす角度(φRF1)が光の入射側から見て(ψ+150°)−15°から(ψ+150°)+15°の範囲内に設定されている。遅相軸dがこの範囲に設定されていないと、透過モード及び反射モードにおいて、高コントラスト比または高輝度が得られない。
また、第2位相差板H3の遅相軸eは、図9に示すように、上記配向方向ψに対してなす角度(φRF2)が光の入射側から見て(ψ+90°)−15°から(ψ+90°)+15°の範囲内に設定されている。遅相軸eがこの範囲に設定されていないと、透過モード及び反射モードにおいて、高コントラスト比または高輝度が得られない。
また、第3位相差板H4の遅相軸fは、図9に示すように、上記配向方向ψに対してなす角度(φRF3)が光の入射側から見て(ψ+90°)−15°から(ψ+90°)+15°の範囲内に設定されている。遅相軸fがこの範囲に設定されていないと、透過モードにおいて、高コントラスト比または高輝度が得られない。
また、第4位相差板H5の遅相軸gは、図9に示すように、上記配向方向ψに対してなす角度(φRF4)が光の入射側から見て(ψ+30°)−15°から(ψ+30°)+15°の範囲内に設定されている。遅相軸gがこの範囲に設定されていないと、透過モードにおいて、高コントラスト比または高輝度が得られない。
0°の範囲内に設定されている。第1偏光板H1の吸収軸cが上述の範囲に設定されていないと、透過モード及び反射モードにおいて高輝度で良好な白表示が得られない。
0°の範囲内に設定されている。第2偏光板H6の吸収軸hが上述の範囲に設定されていないと、透過モードにおいて高輝度で良好な白表示が得られない。
第1〜第4位相差板H2〜H5は、第一の組合せと同様に、1軸延伸したノルボルネン系樹脂若しくはポリカーボネートのフィルムなどからなり、延伸方向が遅相軸となる。
第1位相差板H2のΔndRF1は、250nm以上290nm以下の範囲(測定波長589nm)に設定されている。ΔndRF1が上述の範囲外であると、透過モード及び反射モードにおいて、高コントラスト比または高輝度が得られない。
また、第1位相差板H2の遅相軸dは、図10に示すように、上記配向方向ψに対してなす角度(φRF1)が光の入射側から見て(ψ+150°)−15°から(ψ+150°)+15°の範囲内に設定されている。遅相軸dがこの範囲に設定されていないと、透過モード及び反射モードにおいて、高コントラスト比または高輝度が得られない。
また、第2位相差板H3の遅相軸eは、図10に示すように、上記配向方向ψに対してなす角度(φRF2)が光の入射側から見て(ψ+90°)−15°から(ψ+90°)+15°の範囲内に設定されている。遅相軸eがこの範囲に設定されていないと、透過モード及び反射モードにおいて、高コントラスト比または高輝度が得られない。
また、第3位相差板H4の遅相軸fは、図10に示すように、上記配向方向ψに対してなす角度(φRF3)が光の入射側から見て(ψ+90°)−15°から(ψ+90°)+15°の範囲内に設定されている。遅相軸fがこの範囲に設定されていないと、透過モードにおいて、高コントラスト比または高輝度が得られない。
また、第4位相差板H5の遅相軸gは、図10に示すように、上記配向方向ψに対してなす角度(φRF4)が光の入射側から見て(ψ+30°)−15°から(ψ+30°)+15°の範囲内に設定されている。遅相軸gがこの範囲に設定されていないと、透過モードにおいて、高コントラスト比または高輝度が得られない。
30°の範囲内に設定されている。第1偏光板H1の吸収軸cが上述の範囲に設定されていないと、透過モード及び反射モードにおいて高輝度で良好な白表示が得られない。
30°の範囲内に設定されている。第2偏光板H6の吸収軸hが上述の範囲に設定されていないと、透過モードにおいて高輝度で良好な白表示が得られない。
図2及び図11に示すように、反射体20を構成する絶縁膜20aの表面には、画素領域に対応する位置に、転写型を絶縁膜20aの表面に圧着する等して形成された複数の凹部27が設けられている。この複数の凹部27は、図11に示すように反射性画素電極11bに所定の表面凹部形状28を付与し、反射性画素電極11bに形成された複数の凹部27によって液晶パネルに入射した光は一部散乱され、より広い観察範囲でより明るい表示が得られるような拡散反射機能が付与されている。また、図11に示すように各凹部27は左右に隣接したものが互いにそれらの開口部側の内面の一部を連続させて隣接するように密接配置されている。
また、製造の容易性から凹部27の直径は5μm〜100μmに設定されている。さらに、凹部27の深さは0.1μm〜3μmの範囲に形成されている。
なお、図4に示す平面図では、図面の簡略化のために反射性画素電極11b上の凹部27を略しているが、反射性画素電極11の外周輪郭は、通常の液晶パネルでは縦100〜200μm程度、横幅30〜90μm程度の大きさであるので、先の凹部27の反射性画素電極11bに対する相対的な大きさの一例を図4の1つの画素上に鎖線で示しておく。
幅の微小な範囲をとったときに、その微小範囲内における斜面の水平面(基板本体6の表面)に対する角度θgのことである。この角度θgの正負は、凹部27が形成されていない部分の反射性画素電極11bの表面に立てた法線に対し、例えば図12における右側の斜面を正、左側の斜面を負と定義する。
また、透過部30及び反射部35における表示状態を均一にすることができ、表示ムラを防止することができる。特に、コントラストのムラをなくすことができる。
フィルタ42cの厚みの2分の1に設定されているので、透過部30及び反射部35における色ムラの発生を防止してコントラストを一定にできるとともに、輝度を高めることができる。
また、反射部35における透明樹脂層42bと、透過部30におけるカラーフィルタ42cとが液晶層5側で同一面を形成しているので、液晶セル1のセルギャップを容易に制御することができる。
図1〜図12に示した半透過型液晶表示装置の反射モード及び透過モードにおける表示特性について調べた。
ここでの液晶セルを構成する上下の配向膜としてはPIA−5560(商品名;チッソ株式会社製)を用いた。上基板側配向膜の配向方向aと、透過部配向膜の配向方向bを同一方向とし、反射部配向膜の配向方向を垂直配向となるように調整した。液晶層の液晶としてはAP−5517XX(商品名;チッソ石油化学株式会社製)を用いた。第1〜第4位相差板としては、いずれも材質がゼオノアからなるものを用いた。
反射体としては、凹凸部を有するシリコン型により表面に凹凸面を形成したアクリル系感光性樹脂基材(反射体用樹脂基材)に紫外線を照射して硬化し、この感光性樹脂基材上にAl膜(反射性画素電極)を形成したものを用いた。この反射体の表面の凹凸面は、図11及び図12に示すような球面の一部をなす形状の凹面を備えたものであった。
反射モードでの測定は、光源、液晶セル、バックライトの順に並べ、光源からの光を、液晶セルに対して方位角が反時計回りに90度の方向で、図6のZ方向(法線方向)から−30度の方向から入射したときのZ方向の反射光を受光角0度で受光した場合のノーマリ・ホワイト表示方式(N/W)の白表示状態(印加電圧2.10V)のときの輝度と、黒表示状態(印加電圧V=5.5V)の輝度を測定し、コントラスト比を求めた。
また、透過モードでの測定は、液晶セル、バックライトの順に並べ、バックライトの光を液晶セルに照射したときのZ方向の透過光を受光角0度で受光した場合のノーマリ・ホワイト表示方式(N/W)の白表示状態(印加電圧2.1V)のときの輝度と、黒表示状態の輝度(印加電圧V=5.1V)を測定し、コントラスト比を求めた。
更に、透過モード及び反射モードでの測定結果から、実験例1〜5の表示装置について、良品(○)か不良品(×)かの判定を行った。判定基準は、透過率y≧30%以上、コントラスト≧100、光源からの距離(x,y色度座標における)≦0.03の時を良品(○)とし、この基準を1つでも満たさないときを不良品(×)とした。結果を表2に示す。
その他の表示装置(実験例3及び4)については、液晶セル、第1〜第4位相差板及び第1、第2偏光板の光学特性がいずれも好ましい範囲であったため、反射率、透過率及びコントラスト比が優れており、良品(○)と判定された。
極、20…反射体、22e…段部、29…下基板側配向膜(配向膜)、30…透過部、35…反射部、41…一方の透明基板、42…カラーフィルタ、42a…反射用カラーフィルタ(反射部におけるカラーフィルタ)、42b…透明樹脂層、42c…透過用カラーフィルタ(透過部におけるカラーフィルタ)、43…共通電極、44…上基板側配向膜(配向膜)、A…半透過型液晶表示装置(液晶表示装置)、G…画素領域、H1…第1偏光板、H2…第1位相差板、H3…第2位相差板、H4…第3位相差板、H5…第4位相差板、H6…第2偏光板、a…一方の透明基板側の配向膜の配向方向、b…他方の透明基板側の配向膜の配向方向、c…第1偏光板の吸収軸、d…第2位相差板の遅相軸、e…第1位相差板の遅相軸、f…第3位相差板の遅相軸、g…第4位相差板の遅相軸、h…第2偏光板の吸収軸、ψ…配向方向、d3…透過部における液晶層の厚み、d4…反射部における液晶層の厚み
Claims (10)
- 液晶層を挟んで対向する一対の透明基板のうち、一方の透明基板の内面側に共通電極及び第1配向膜が該一方の透明基板側から順に設けられ、他方の透明基板の内面側に複数のスイッチング素子と各スイッチング素子に接続された複数の画素電極とが設けられるとともに前記スイッチング素子上及び前記画素電極上に第2配向膜が設けられてなる液晶セルと、
前記一方の透明基板の外面側に順次形成された第2、第1位相差板及び第1偏光板と、前記他方の透明基板の外面側に順次形成された第3、第4位相差板及び第2偏光板とが備えられ、
前記液晶セルには、前記画素電極に対応する複数の画素領域が形成され、該画素領域の一部であって前記画素電極が反射性とされ、前記画素領域の一部は、前記一方の基板から入射された光を反射する反射部とされ、前記画素領域の一部以外の部分は、前記他方の基板側から前記一方の基板側に光を透過させる透過部とされてなり、
前記液晶セル及び前記第1〜第4位相差板並びに第1、第2偏光板の各光学特性が下記の通りに設定されていることを特徴とする液晶表示装置。
第1偏光板の吸収軸cの軸方向:(ψ+15°)−30°乃至(ψ+15°)+30°の範囲、
第1位相差板のリタデーション(ΔndRF1):250nm以上290nm以下、
第1位相差板の遅相軸dの軸方向:(ψ+30°)−15°乃至(ψ+30°)+15°の範囲、
第2位相差板のリタデーション(ΔndRF2):160nm以上200nm以下、
第2位相差板の遅相軸eの軸方向:(ψ+90°)−15°乃至(ψ+90°)+15°の範囲、
液晶セルの透過部のリタデーション(ΔndLT):900nm以上1100nm以下、
液晶セルの反射部のリタデーション(ΔndLR):115nm以上145nm以下、
第3位相差板のリタデーション(ΔndRF3):160nm以上200nm以下、
第3位相差板の遅相軸fの軸方向:(ψ+90°)−15°乃至(ψ+90°)+15°の範囲、
第4位相差板のリタデーション(ΔndRF4):250nm以上290nm以下、
第4位相差板の遅相軸gの軸方向:(ψ+150°)−15°乃至(ψ+150°)+15°の範囲、
第2偏光板の吸収軸hの軸方向:(ψ+75°)−30°乃至(ψ+75°)+30°の範囲、
ただし、上記の各軸方向を表す(ψ+N°)なる表記(Nは上記整数)は、液晶の配向方向をψとしたとき、該配向方向ψとのなす角度Nを表したものであって、(ψ+N°)は一方の基板側から見て反時計回り側に配向方向ψからN°だけ回転させたときの角度であり、(ψ−N°)は一方の基板側から見て時計回り側に配向方向ψからN°だけ回転させたときの角度である。 - 液晶層を挟んで対向する一対の透明基板のうち、一方の透明基板の内面側に共通電極及び第1配向膜が該一方の透明基板側から順に設けられ、他方の透明基板の内面側に複数のスイッチング素子と各スイッチング素子に接続された複数の画素電極とが設けられるとともに前記スイッチング素子上及び前記画素電極上に第2配向膜が設けられてなる液晶セルと、
前記一方の透明基板の外面側に順次形成された第2、第1位相差板及び第1偏光板と、前記他方の透明基板の外面側に順次形成された第3、第4位相差板及び第2偏光板とが備えられ、
前記液晶セルには、前記画素電極に対応する複数の画素領域が形成され、該画素領域の一部であって前記画素電極が反射性とされ、前記画素領域の一部は、前記一方の基板から入射された光を前記反射体により反射する反射部とされ、前記画素領域の一部以外の部分は、前記他方の基板側から前記一方の基板側に光を透過させる透過部とされてなり、
前記液晶セル及び前記第1〜第4位相差板並びに第1、第2偏光板の各光学特性が下記の通りに設定されていることを特徴とする液晶表示装置。
第1偏光板の吸収軸cの軸方向:(ψ+105°)−30°乃至(ψ+105°)+30°の範囲、
第1位相差板のリタデーション(ΔndRF1):250nm以上290nm以下、
第1位相差板の遅相軸dの軸方向:(ψ+30°)−15°乃至(ψ+30°)+15°の範囲、
第2位相差板のリタデーション(ΔndRF2):160nm以上200nm以下、
第2位相差板の遅相軸eの軸方向:(ψ+90°)−15°乃至(ψ+90°)+15°の範囲、
液晶セルの透過部のリタデーション(ΔndLT):900nm以上1100nm以下、
液晶セルの反射部のリタデーション(ΔndLR):115nm以上145nm以下、
第3位相差板のリタデーション(ΔndRF3):160nm以上200nm以下、
第3位相差板の遅相軸fの軸方向:(ψ+90°)−15°乃至(ψ+90°)+15°の範囲、
第4位相差板のリタデーション(ΔndRF4):250nm以上290nm以下、
第4位相差板の遅相軸gの軸方向:(ψ+150°)−15°乃至(ψ+150°)+15°の範囲、
第2偏光板の吸収軸hの軸方向:(ψ+165°)−30°乃至(ψ+165°)+30°の範囲、
ただし、上記の各軸方向を表す(ψ+N°)なる表記(Nは上記整数)は、液晶の配向方向をψとしたとき、該配向方向ψとのなす角度Nを表したものであって、(ψ+N°)は一方の基板側から見て反時計回り側に配向方向ψからN°だけ回転させたときの角度であり、(ψ−N°)は一方の基板側から見て時計回り側に配向方向ψからN°だけ回転させたときの角度である。 - 液晶層を挟んで対向する一対の透明基板のうち、一方の透明基板の内面側に共通電極及び第1配向膜が該一方の透明基板側から順に設けられ、他方の透明基板の内面側に複数のスイッチング素子と各スイッチング素子に接続された複数の画素電極とが設けられるとともに前記スイッチング素子上及び前記画素電極上に第2配向膜が設けられてなる液晶セルと、
前記一方の透明基板の外面側に順次形成された第2、第1位相差板及び第1偏光板と、前記他方の透明基板の外面側に順次形成された第3、第4位相差板及び第2偏光板とが備えられ、
前記液晶セルには、前記画素電極に対応する複数の画素領域が形成され、該画素領域の一部であって前記画素電極が反射性とされ、前記画素領域の一部は、前記一方の基板から入射された光を反射する反射部とされ、前記画素領域の一部以外の部分は、前記他方の基板側から前記一方の基板側に光を透過させる透過部とされてなり、
前記液晶セル及び前記第1〜第4位相差板並びに第1、第2偏光板の各光学特性が下記の通りに設定されていることを特徴とする液晶表示装置。
第1偏光板の吸収軸cの軸方向:(ψ+165°)−30°乃至(ψ+165°)+30°の範囲、
第1位相差板のリタデーション(ΔndRF1):250nm以上290nm以下、
第1位相差板の遅相軸dの軸方向:(ψ+150°)−15°乃至(ψ+150°)+15°の範囲、
第2位相差板のリタデーション(ΔndRF2):160nm以上200nm以下、
第2位相差板の遅相軸eの軸方向:(ψ+90°)−15°乃至(ψ+90°)+15°の範囲、
液晶セルの透過部のリタデーション(ΔndLT):900nm以上1100nm以下、
液晶セルの反射部のリタデーション(ΔndLR):115nm以上145nm以下、
第3位相差板のリタデーション(ΔndRF3):160nm以上200nm以下、
第3位相差板の遅相軸fの軸方向:(ψ+90°)−15°乃至(ψ+90°)+15°の範囲、
第4位相差板のリタデーション(ΔndRF4):250nm以上290nm以下、
第4位相差板の遅相軸gの軸方向:(ψ+30°)−15°乃至(ψ+30°)+15°の範囲、
第2偏光板の吸収軸hの軸方向:(ψ+105°)−30°乃至(ψ+105°)+30°の範囲、
ただし、上記の各軸方向を表す(ψ+N°)なる表記(Nは上記整数)は、液晶の配向方向をψとしたとき、該配向方向ψとのなす角度Nを表したものであって、(ψ+N°)は一方の基板側から見て反時計回り側に配向方向ψからN°だけ回転させたときの角度であり、(ψ−N°)は一方の基板側から見て時計回り側に配向方向ψからN°だけ回転させたときの角度である。 - 液晶層を挟んで対向する一対の透明基板のうち、一方の透明基板の内面側に共通電極及び第1配向膜が該一方の透明基板側から順に設けられ、他方の透明基板の内面側に複数のスイッチング素子と各スイッチング素子に接続された複数の画素電極とが設けられるとともに前記スイッチング素子上及び前記画素電極上に第2配向膜が設けられてなる液晶セルと、
前記一方の透明基板の外面側に順次形成された第2、第1位相差板及び第1偏光板と、前記他方の透明基板の外面側に順次形成された第3、第4位相差板及び第2偏光板とが備えられ、
前記液晶セルには、前記画素電極に対応する複数の画素領域が形成され、該画素領域の一部であって前記画素電極が反射性とされ、前記画素領域の一部は、前記一方の基板から入射された光を反射する反射部とされ、前記画素領域の一部以外の部分は、前記他方の基板側から前記一方の基板側に光を透過させる透過部とされてなり、
前記液晶セル及び前記第1〜第4位相差板並びに第1、第2偏光板の各光学特性が下記の通りに設定されていることを特徴とする液晶表示装置。
第1偏光板の吸収軸cの軸方向:(ψ+75°)−30°乃至(ψ+75°)+30°の範囲、
第1位相差板のリタデーション(ΔndRF1):250nm以上290nm以下、
第1位相差板の遅相軸dの軸方向:(ψ+150°)−15°乃至(ψ+150°)+15°の範囲、
第2位相差板のリタデーション(ΔndRF2):160nm以上200nm以下、
第2位相差板の遅相軸eの軸方向:(ψ+90°)−15°乃至(ψ+90°)+15°の範囲、
液晶セルの透過部のリタデーション(ΔndLT):900nm以上1100nm以下、
液晶セルの反射部のリタデーション(ΔndLR):115nm以上145nm以下、
第3位相差板のリタデーション(ΔndRF3):160nm以上200nm以下、
第3位相差板の遅相軸fの軸方向:(ψ+90°)−15°乃至(ψ+90°)+15°の範囲、
第4位相差板のリタデーション(ΔndRF4):250nm以上290nm以下、
第4位相差板の遅相軸gの軸方向:(ψ+30°)−15°乃至(ψ+30°)+15°の範囲、
第2偏光板の吸収軸hの軸方向:(ψ+15°)−30°乃至(ψ+15°)+30°の範囲、
ただし、上記の各軸方向を表す(ψ+N°)なる表記(Nは上記整数)は、液晶の配向方向をψとしたとき、該配向方向ψとのなす角度Nを表したものであって、(ψ+N°)は一方の基板側から見て反時計回り側に配向方向ψからN°だけ回転させたときの角度であり、(ψ−N°)は一方の基板側から見て時計回り側に配向方向ψからN°だけ回転させたときの角度である。 - 前記透過部は、該透過部における第1,第2配向膜の配向方向がそれぞれ平行配向とされ、かつ電圧印加時に液晶層に含まれる液晶分子がベント配向とされるモードで動作し、
前記反射部は、該反射部における第1第2配向膜のいずれか一方の配向方向が垂直配向とされるとともに他方の配向方向が平行配向とされ、かつ電圧印加時に液晶層に含まれる
液晶分子がハイブリッド配向とされるモードで動作することを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の液晶表示装置。 - 前記透過部における前記液晶層の厚みが、前記反射部における前記液晶層の厚みの2倍に設定されていることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 前記反射部における画素電極が、金属膜からなる反射性画素電極とされるとともに、前記透過部における画素電極が、透明導電膜からなる透過性画素電極とされていることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 前記一方の基板と前記共通電極との間にカラーフィルタが備えられ、前記反射部におけるカラーフィルタが、前記透過部におけるカラーフィルタよりも薄く形成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 前記一方の基板と前記共通電極との間にカラーフィルタが備えられ、前記反射部におけるカラーフィルタの液晶層側に透明樹脂層が積層され、該反射部におけるカラーフィルタと前記透明樹脂層の合計厚みが、前記透過部におけるカラーフィルタの厚みと同一にされていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の液晶表示装置。
- 前記透過部の周囲に前記反射部の段部が隣接し、該段部の傾斜角度が25°以上55°以下の範囲に設定されていることを特徴とする請求項7に記載の液晶表示装置。
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