JP2006292847A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】反射表示時のコントラスト比の低下防止と色付きの低減を図った液晶表示装置を提供する。
【解決手段】位相差膜１６Ｒ、位相差膜１６Ｇおよび位相差膜１６Ｂの膜厚は、この順に、ｄＲ＝２．１μｍ、ｄＲ＞ｄＧ＝１．９μｍ、ｄＧ＞ｄＢ＝１．６μｍとなっている。これにより、各位相差値（リタデーション）は、当該順に、ｒＲ＝１５０ｎｍ、ｒＲ＞ｒＧ＝１３８ｎｍ、ｒＧ＞ｒＢ＝１１３ｎｍとなっている。なお、各位相差値は、当該順に、赤色波長の略１／４（例えば、１２０ｎｍ＜ｒＲ＜１８０ｎｍ）、緑色波長の略１／４（例えば、１１０ｎｍ＜ｒＧ＜１７０ｎｍ）、青色波長の略１／４（例えば、８０ｎｍ＜ｒＢ＜１４０ｎｍ）となっていてもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、反射表示時のコントラスト比の低下防止と色付きの低減を図った液晶表示装置に関する。

近年における液晶表示装置は、テレビジョン受像機、コンピュータの表示装置、携帯電話端末などの様々な機器に使用される。

その中でも、透過型の液晶表示装置では、偏光板を通過する直線偏光を液晶セル内でも利用する、いわゆる直線偏光モードが用いられる場合が多い。

一方、透過表示と反射表示とが行える液晶表示装置で直線偏光モードを用いると、透過表示時と反射表示時とで、表示画像がネガポジ反転してしまう不具合がある。

図１６は、かかる不具合の防止を図った液晶表示装置の表示領域を構成する各画素の断面を示す図である。

この液晶表示装置では、透過表示時において、図示しないバックライト装置からの光のうちの透過部Ｔに向かう光が偏光板１９で直線偏光となる。この直線偏光は、例えば、透明樹脂の延伸により、または透明樹脂上への液晶ポリマーの塗布および配向により製造された位相差板２６で円偏光となる。この円偏光は、アレイ基板１１、透明電極１２１を通過し、例えば位相差を与えられることなく液晶層１８を通過し、さらに対向電極１７、対向基板１３を通過する。そして、位相差板２６と同様の位相差板２７で直線偏光となり、偏光板２０を通過する。

一方、反射表示時においては、外光のうちの反射部Ｈに向かう光が偏光板２０で直線偏光となり、位相差板２７で円偏光となる。この円偏光は、対向基板１３、透明膜２８、対向電極１７を通過し、例えば位相差を与えられることなく液晶層１８を通過する。そして、反射電極１２２で反射して、液晶層１８、対向電極１７、透明膜２８、対向基板１３を通過する。そして、位相差板２７で直線偏光となり、偏光板２０を通過する。

このように、位相差板２６、２７を上下に設置して円偏光モードを用いることでネガポジ反転が防止される。

しかしながら、位相差板２６、２７は、アレイ基板１１と対向基板１３と液晶層１８を主に構成される液晶セルとは別の部品であるから、液晶表示装置の厚さおよび重さが増すこととなる。また、位相差板２６、２７が透過部Ｔで光量を減少させることから、透過表示時に画質が低下する不具合があった。

図１７は、かかる不具合の防止を図った液晶表示装置の表示領域を構成する各画素の断面を示す図であり、特許文献１にも同様な技術が開示されている。

この液晶表示装置では、透過表示時において、図示しないバックライト装置からの光が偏光板１９で直線偏光となる。この直線偏光は、アレイ基板１１、透明電極１２１を通過し、例えば位相差を与えられることなく液晶層１８を通過し、さらに対向電極１７、対向基板１３、偏光板２０を通過する。

一方、反射表示時においては、外光が偏光板２０で直線偏光となる。この直線偏光は、対向電極１７を通過し、位相差膜１６においてλ／４（λは波長。以下同様）の位相差を与えられることで円偏光となる。この円偏光は、例えば位相差を与えられることなく液晶層１８を通過する。そして、反射電極１２２で反射して、液晶層１８、対向電極１７を通過し、位相差膜１６においてλ／４の位相差を与えられることで直線偏光となる。この直線偏光は、対向基板１３、偏光板２０を通過する。

このように、位相差板２７の役割を担う位相差膜１６を液晶セル内に形成することで、液晶表示装置の厚さおよび重さが低減される。また、透過部Ｔに位相差板を設けなくてよいので、光量が減少せず、透過表示時の画質低下が防止される。
特開２００４−４４９４号公報

図１８は、図１７の画素を各色につき備えた液晶表示装置の当該各色の画素の断面を示す図である。

この液晶表示装置では、透過表示時において、バックライト装置からの光のうち、例えば赤の画素１０Ｒの透過部Ｔに向かう光は、偏光板１９で直線偏光となる。この直線偏光は、液晶層１８において例えば、λ／２の位相差を与えられることで直線偏光となる。この直線偏光は、カラーフィルタ１５Ｒで赤の波長成分だけが通過し、さらに偏光板２０を通過する。

一方、反射表示時においては、外光のうち、赤の画素１０Ｒの反射部Ｈに向かう光は、偏光板２０で直線偏光となる。この直線偏光は、カラーフィルタ１５Ｒで赤の波長成分だけが通過し、所定の波長のλ／４の位相差を位相差膜１６Ｒで与えられることで円偏光となる。この円偏光は、液晶層１８で例えば、λ／４の位相差を与えられることで直線偏光となる。この直線偏光は、反射電極１２２で反射し、液晶層１８を逆方向に通過するときにλ／４の位相差を与えられることで円偏光となる。この円偏光は、位相差膜１６Ｒを逆方向に通過するときに、上述した所定の波長のλ／４の位相差を与えられることで直線偏光となる。この直線偏光は、カラーフィルタ１５Ｒ、偏光板２０を通過する。

また、この液晶表示装置では、上記のごとく、所定の波長のλ／４の位相差が生じるように設定された位相差膜１６Ｒの位相差値が、位相差膜１６Ｇおよび位相差膜１６Ｂにも設定される。

この位相差値が、例えば、赤の波長のλ／４の位相差を生じさせるものとすると、緑の波長と青の波長では、λ／４から外れた位相差が生じることとなってしまう。

これにより、偏光板２０の透過軸と緑の画素１０Ｇや青の画素１０Ｂにおいて当該透過軸を通過する直線偏光の偏光軸とが理想的な平行にならないので光の出射量が低下する。逆に、液晶層１８で位相差を与えられないときには、当該透過軸と偏光軸とが理想的に直交しないので光の漏れが生じる。そのため、反射表示時のコントラスト比の低下や色付きが生じることがある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、反射表示時のコントラスト比の低下防止と色付きの低減を図った液晶表示装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１記載の液晶表示装置は、複数の走査線と複数の信号線とが交差するアレイ基板と、該アレイ基板に対し液晶層を挟んで対向する対向基板とを備え、走査線と信号線とが交差する交差部に、外光を反射する手段と位相差膜とを有する反射部を備える赤の画素、外光を反射する手段と位相差膜とを有する反射部を備える緑の画素、外光を反射する手段と位相差膜とを有する反射部を備える青の画素が配置され、赤の画素の位相差膜での位相差値をｒＲ、緑の画素の位相差膜での位相差値をｒＧ、青の画素の位相差膜での位相差値をｒＢとしたときに、ｒＲ＞ｒＧ＞、ｒＧ＞ｒＢ、ｒＲ＞ｒＢの１つが少なくとも成立し、かつ、１２０ｎｍ＜ｒＲ＜１８０ｎｍ、かつ、１１０ｎｍ＜ｒＧ＜１７０ｎｍ、かつ、８０ｎｍ＜ｒＢ＜１４０ｎｍであることを特徴とする。

請求項１記載の液晶表示装置によれば、ｒＲ＞ｒＧ＞、ｒＧ＞ｒＢ、ｒＲ＞ｒＢの１つが少なくとも成立し、かつ、１２０ｎｍ＜ｒＲ＜１８０ｎｍ、かつ、１１０ｎｍ＜ｒＧ＜１７０ｎｍ、かつ、８０ｎｍ＜ｒＢ＜１４０ｎｍとすることで、反射表示時における明表示の際の光の出射量の低下が位相差値を異ならせた各色の画素において防止され、暗表示時の際の光の漏れが当該各色の画素において低減され、よって、反射表示時のコントラスト比の低下を防止し色付きを低減することができる。

請求項２記載の液晶表示装置は、請求項１記載の液晶表示装置において、赤の画素の位相差膜の膜厚をｄＲ、緑の画素の位相差膜の膜厚をｄＧ、青の画素の位相差膜の膜厚をｄＢとしたときに、ｄＲ＞ｄＧ＞、ｄＧ＞ｄＢ、ｄＲ＞ｄＢの１つが少なくとも成立することを特徴とする。

請求項２記載の液晶表示装置によれば、ｄＲ＞ｄＧ＞、ｄＧ＞ｄＢ、ｄＲ＞ｄＢの１つが少なくとも成立させることによりｒＲ＞ｒＧ＞、ｒＧ＞ｒＢ、ｒＲ＞ｒＢの１つを少なくとも成立させることで、各位相差膜の屈折率異方性と膜材料の濃度の一方または両方を等しくした場合でも、反射表示時のコントラスト比の低下を防止し色付きを低減することができる。

請求項３記載の液晶表示装置は、請求項１または２記載の液晶表示装置において、画素が光を透過させる透過部を備え、液晶層の透過部での層厚をｄｔとし、１μｍ＜ｄｔ＜４μｍとしたときに、０．１μｍ＜ｄＲ＜３μｍ、かつ、０．１μｍ＜ｄＧ＜３μｍ、かつ、０．１μｍ＜ｄＢ＜３μｍとしたことを特徴とする。

請求項３記載の液晶表示装置によれば、０．１μｍ＜ｄＲ＜３μｍ、かつ、０．１μｍ＜ｄＧ＜３μｍ、かつ、０．１μｍ＜ｄＢ＜３μｍとしたことで、層厚ｄｔと液晶層の反射部で層厚との層厚差を好適にすることができる。

請求項４記載の液晶表示装置は、請求項１乃至３のいずれかに記載の液晶表示装置において、赤の画素の位相差膜の屈折率異方性をκＲ、緑の画素の位相差膜の屈折率異方性をκＧ、青の画素の位相差膜の屈折率異方性をκＢとしたときに、κＲ＞κＧ＞、κＧ＞κＢ、κＲ＞κＢの１つが少なくとも成立することを特徴とする。

請求項４記載の液晶表示装置によれば、κＲ＞κＧ＞、κＧ＞κＢ、κＲ＞κＢの１つを少なくとも成立させることによりｒＲ＞ｒＧ＞、ｒＧ＞ｒＢ、ｒＲ＞ｒＢの１つを少なくとも成立させることで、各位相差膜の膜厚と膜材料の濃度の一方または両方を等しくした場合でも、反射表示時のコントラスト比の低下を防止し色付きを低減することができる。

請求項５記載の液晶表示装置は、請求項１乃至４のいずれかに記載の液晶表示装置において、赤の画素の位相差膜の膜材料の濃度をｅＲ、緑の画素の位相差膜の膜材料の濃度をｅＧ、青の画素の位相差膜の膜材料の濃度をｅＢとしたときに、ｅＲ＞ｅＧ＞、ｅＧ＞ｅＢ、ｅＲ＞ｅＢの１つが少なくとも成立することを特徴とする。

請求項５記載の液晶表示装置によれば、ｅＲ＞ｅＧ＞、ｅＧ＞ｅＢ、ｅＲ＞ｅＢの１つを少なくとも成立させることによりｒＲ＞ｒＧ＞、ｒＧ＞ｒＢ、ｒＲ＞ｒＢの１つを少なくとも成立させることで、各位相差膜の膜厚と屈折率異方性の一方または両方を等しくした場合でも、反射表示時のコントラスト比の低下防止や色付きを防止することができる。

請求項６記載の液晶表示装置は、請求項１乃至５のいずれかに記載の液晶表示装置において、画素が光を透過させる透過部を備え、透過部にカラーフィルタを備え、液晶層の透過部での層厚よりも反射部での層厚が薄くなるように顔料または染料を位相差膜に配合したことを特徴とする。

請求項６記載の液晶表示装置によれば、液晶層の透過部での層厚よりも反射部での層厚が薄くなるように顔料または染料を位相差膜に配合したことで、液晶層の透過部での位相差と液晶層の反射部での位相差を異ならせるとともに反射部でカラーフィルタを不要にすることができる。

請求項７記載の液晶表示装置は、請求項１乃至６のいずれかに記載の液晶表示装置において、画素が光を透過させる透過部を備え、透過部と反射部とに渡ってカラーフィルタを備え、透過部でのカラーフィルタの膜厚よりも反射部でのカラーフィルタの膜厚を薄くしたことを特徴とする。

請求項７記載の液晶表示装置によれば、透過部と反射部とに渡ってカラーフィルタを備え、透過部でのカラーフィルタの膜厚よりも反射部でのカラーフィルタの膜厚を薄くしたことで、特段の工程を設けなくても、反射率を向上させることができる。

請求項８記載の液晶表示装置は、請求項１乃至７のいずれかに記載の液晶表示装置において、液晶層は電圧無印加時には略垂直配向され、電圧印加により配向方向が水平方向へ傾斜するものであることを特徴とする。

請求項８記載の液晶表示装置によれば、電圧無印加時には略垂直配向され、電圧印加により配向方向が水平方向へ傾斜する液晶層を備えた液晶表示装置の反射表示時のコントラスト比の低下防止や色付きを防止することができる。

請求項９記載の液晶表示装置は、請求項１乃至７のいずれかに記載の液晶表示装置において、液晶層は電圧無印加時には略水平配向され、電圧印加により配向方向が垂直方向へ傾斜するものであることを特徴とする。

請求項９記載の液晶表示装置によれば、電圧無印加時には略水平配向され、電圧印加により配向方向が垂直方向へ傾斜する液晶層を備えた液晶表示装置の反射表示時のコントラスト比の低下防止や色付きを防止することができる。

請求項１０記載の液晶表示装置は、請求項１乃至７のいずれかに記載の液晶表示装置において、光を透過させる透過部を備え、液晶層は透過部と反射部とで配向方向が略一致するように略水平配向され、電圧印加により光軸が回転するものであり、位相差膜または該位相差膜に代わる位相差フィルムでの位相差値が略λ／２であり、電圧無印加時の液晶層の光軸と位相差膜または位相差フィルムの遅相軸とでなす角度は、６７．５°±５°の範囲内に含まれ、透過部と反射部とに渡って設けられた一方の偏光板の透過軸と他方の偏光板の透過軸とでなす角度は９０°±５°の範囲内に含まれ、電圧無印加時の液晶層の光軸と一方の偏光板の透過軸とでなす角度は０°±５°または９０°±５°の範囲内に含まれることを特徴とする。

請求項１０記載の液晶表示装置によれば、光を透過させる透過部を備え、液晶層は透過部と反射部とで配向方向が略一致するように略水平配向され、電圧印加により光軸が回転するものであり、位相差膜または該位相差膜に代わる位相差フィルムでの位相差値が略λ／２であり、電圧無印加時の液晶層の光軸と位相差膜または位相差フィルムの遅相軸とでなす角度は、６７．５°±５°の範囲内に含まれ、透過部と反射部とに渡って設けられた一方の偏光板の透過軸と他方の偏光板の透過軸とでなす角度は９０°±５°の範囲内に含まれ、電圧無印加時の液晶層の光軸と一方の偏光板の透過軸とでなす角度は０°±５°または９０°±５°の範囲内に含まれる液晶表示装置としたことで、略水平配向され、電圧印加により光軸が回転する液晶層を備えた液晶表示装置の反射表示時のコントラスト比の低下防止や色付きを防止することができる。

請求項１１記載の液晶表示装置は、請求項１０記載の液晶表示装置において、液晶層に電圧を印加する櫛歯型の電極が配置された電極層を備え、外光を反射する反射板を当該電極層外に設けたことを特徴とする。

請求項１１記載の液晶表示装置によれば、反射板を電極層外に設けたことで、電極を通過した光を反射板で反射させることができる。

請求項１２記載の液晶表示装置は、請求項１１記載の液晶表示装置において、反射板に凹凸を設けたことを特徴とする。

請求項１２記載の液晶表示装置によれば、反射板に凹凸を設けたことで、反射板での反射光が拡散し、視野角を広くすることができる。

請求項１３記載の液晶表示装置は、請求項１０乃至１２のいずれかに記載の液晶表示装置において、透過部と反射部とを備える画素を有することを特徴とする。

請求項１３記載の液晶表示装置によれば、透過部と反射部とを備える画素を有する液晶表示装置の反射表示時のコントラスト比の低下防止や色付きを防止することができる。

請求項１４記載の液晶表示装置は、請求項１０乃至１３のいずれかに記載の液晶表示装置において、透過部のみを備える画素と反射部のみを備える画素の少なくとも一方を有することを特徴とする。

請求項１４記載の液晶表示装置によれば、透過部のみを備える画素と反射部のみを備える画素の少なくとも一方を有する液晶表示装置の反射表示時のコントラスト比の低下防止や色付きを防止することができる。

請求項１５記載の液晶表示装置は、請求項１０乃至１４のいずれかに記載の液晶表示装置において、波長５５０ｎｍの光で測定したときの液晶層の反射部での位相差値は、１３７．５ｎｍ±２０ｎｍの範囲に含まれることを特徴とする。

請求項１５記載の液晶表示装置によれば、波長５５０ｎｍの光で測定したときの液晶層の反射部での位相差値が、１３７．５ｎｍ±２０ｎｍの範囲に含まれるようにしたことで、液晶層の反射部において略１／４波長の位相差を生じさせることができる。

請求項１６記載の液晶表示装置は、請求項１０乃至１５のいずれかに記載の液晶表示装置において、波長５５０ｎｍの光で測定したときの位相差膜での位相差値は、２７５ｎｍ±２０ｎｍの範囲に含まれることを特徴とする。

請求項１６記載の液晶表示装置によれば、波長５５０ｎｍの光で測定したときの位相差膜での位相差値が、２７５ｎｍ±２０ｎｍの範囲に含まれるようにしたことで、位相差膜において略１／２波長の位相差を生じさせることができる。

請求項１７記載の液晶表示装置は、請求項１０乃至１６のいずれかに記載の液晶表示装置において、画素が光を透過させる透過部を備え、波長５５０ｎｍの光で測定したときの液晶層の透過部での位相差値は、３００ｎｍ±５０ｎｍの範囲に含まれることを特徴とする。

請求項１７記載の液晶表示装置によれば、波長５５０ｎｍの光で測定したときの液晶層の透過部での位相差値が、３００ｎｍ±５０ｎｍの範囲に含まれるようにしたことで、液晶層の透過部において略１／２波長の位相差を生じさせることができる。

本発明によれば、赤の画素の位相差膜での位相差値をｒＲ、緑の画素の位相差膜での位相差値をｒＧ、青の画素の位相差膜での位相差値をｒＢとしたときに、ｒＲ＞ｒＧ＞、ｒＧ＞ｒＢ、ｒＲ＞ｒＢの１つが少なくとも成立し、かつ、１２０ｎｍ＜ｒＲ＜１８０ｎｍ、かつ、１１０ｎｍ＜ｒＧ＜１７０ｎｍ、かつ、８０ｎｍ＜ｒＢ＜１４０ｎｍとすることで、反射表示時における明表示の際の光の出射量の低下が位相差値を異ならせた各色の画素において防止され、暗表示時の際の光の漏れが当該各色の画素において低減され、よって、反射表示時のコントラスト比の低下を防止し色付きを低減することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示装置１Ａの表示領域を構成する各色の画素の断面を示す図である。

液晶表示装置１Ａは、透明なガラスなどを材質とするアレイ基板１１を備え、アレイ基板１１の表示領域上には、図示しない複数の信号線と複数の走査線とが交差するように形成される。信号線と走査線とが交差する各交差部には、赤（Ｒ）を発色する画素１０Ｒ、緑（Ｇ）を発色する画素１０Ｇおよび青（Ｂ）を発色する画素１０Ｂが規則的に構成され、図示しないＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）などのスイッチ素子が画素ごとに形成される。

この液晶表示装置１Ａが、電話機能をもつ携帯情報端末に用いられる場合の表示領域の対角サイズは、例えば２インチであり、この表示領域は、例えば水平走査方向２４０行×垂直走査方向３２０列の、つまりＱＶＧＡ（Quarter Video Graphics Array）サイズに構成される。

アレイ基板１１上の画素１０Ｒを構成する透過部Ｔに、図示しない絶縁膜を介して、ＩＴＯ(Indium Tin Oxide：酸化インジウムスズ)などを材質とする透明電極１２１が形成され、残りの反射部Ｈに、同絶縁膜を介して、アルミニウムなどを材質とする不透明な、つまり外光を反射する反射電極１２２が形成される。反射電極１２２で反射光が拡散し、視野角が広くなるように、反射電極１２２には凹凸を設けるのが好ましい。

画素１０Ｇと画素１０Ｂにおいても同様な構成がなされる。そして、各透明電極と各反射電極の上に図示しない配向膜が形成される。

アレイ基板１１には、図示しないスペーサを挟んで、透明なガラスなどを材質とする対向基板１３が対向する。

対向基板１３の各画素の境界線上にブラックマトリクス１４が形成される。

対向基板１３上の画素１０Ｒには、赤（Ｒ）を発色させるカラーフィルタ（Color Filter：以下、適宜ＣＦと略記する）１５Ｒが形成される。また、対向基板１３上の画素１０Ｇには、緑（Ｇ）を発色させるＣＦ１５Ｇが形成される。また、対向基板１３上の画素１０Ｂには、青（Ｂ）を発色させるＣＦ１５Ｂが形成される。

ＣＦ１５Ｒ上の反射部Ｈには、位相差膜１６Ｒが形成される。また、ＣＦ１５Ｇ上の反射部Ｈには、位相差膜１６Ｇが形成される。また、ＣＦ１５Ｂ上の反射部Ｈには、位相差膜１６Ｂが形成される。

各位相差膜の配向軸の方向は等しくなっていて、それら配向軸と後述する各偏光板の透過軸との間の角度は４５°となっている。

各位相差膜の屈折率異方性κは０．０７で等しくなっている。また、各位相差膜の膜材料の濃度も等しくなっている。

その一方で、位相差膜１６Ｒ、位相差膜１６Ｇおよび位相差膜１６Ｂの膜厚は、この順に、ｄＲ＝２．１μｍ、ｄＲ＞ｄＧ＝１．９μｍ、ｄＧ＞ｄＢ＝１．６μｍとなっている。これにより、各位相差値（リタデーション）は、当該順に、ｒＲ＝１５０ｎｍ、ｒＲ＞ｒＧ＝１３８ｎｍ、ｒＧ＞ｒＢ＝１１３ｎｍとなっている。なお、各位相差値は、当該順に、赤色波長の略１／４（例えば、１２０ｎｍ＜ｒＲ＜１８０ｎｍ）、緑色波長の略１／４（例えば、１１０ｎｍ＜ｒＧ＜１７０ｎｍ）、青色波長の略１／４（例えば、８０ｎｍ＜ｒＢ＜１４０ｎｍ）となっていてもよい。

例えば、これら位相差膜を、同じ濃度の膜材料（例えば、高分子液晶ポリマーと感光性樹脂の混合物）の塗布ならびに写真食刻法によるパターニングを同じ回数行うことで形成するときには、位相差膜１６Ｒを形成する際の１回の塗布量をｈＲ、位相差膜１６Ｇを形成する際の１回の塗布量をｈＧ、位相差膜１６Ｂを形成する際の１回の塗布量をｈＢとしたときに、ｈＲ＞ｈＧ＞ｈＢとすることで、ｄＲ＞ｄＧ＞ｄＢとし、これにより、ｒＲ＞ｒＧ＞ｒＢとすることができる。

さて、対向基板１３では、各画素の透過部ＴのＣＦと各位相差膜の上に、ＩＴＯなどを材質とする透明な対向電極１７とが形成され、その上に、図示しない配向膜が形成される。

アレイ基板１１と対向基板１３との間には、液晶材料が充填封止され、液晶層１８が構成される。液晶層１８は、ｎ型の誘電率を有し、これにより、電圧無印加時には略垂直配向され、電圧印加により配向方向が水平方向へ傾斜し、最大電圧印加時には略水平配向されるものである。液晶層１８としては、誘電率が−５で屈折率異方性＝０．０９のものが使用される。

最大電圧印加時の液晶層１８の透過部Ｔでは、略λ／２の位相差を生じるようになっている。具体的には、例えば、液晶層１８の透過部Ｔでの層厚は約４μｍであり、波長５５０ｎｍの光で測定したときの液晶層１８の透過部Ｔでの位相差値は、例えば３６０ｎｍとなっている。

一方、最大電圧印加時の液晶層１８の反射部Ｈでは、略λ／４の位相差を生じるようになっている。具体的には、液晶層１８の反射部Ｈでの層厚は、液晶層１８の透過部Ｔでの層厚である約４μｍから各位相差膜の膜厚を差し引いた差分に相当するものとなっており、波長５５０ｎｍの光で測定したときの液晶層１８の反射部Ｈでの位相差値は、例えば１８０ｎｍとなっている。

なお、液晶層１８の透過部Ｔでの層厚をｄｔとし、１μｍ＜ｄｔ＜４μｍとしたときに、０．１μｍ＜ｄＲ＜３μｍ、かつ、０．１μｍ＜ｄＧ＜３μｍ、かつ、０．１μｍ＜ｄＢ＜３μｍとすることで、層厚ｄｔと液晶層１８の反射部Ｈでの層厚ｄｒとの層厚差を好適にすることができる。

アレイ基板１１の、図示しないバックライト装置側には、透過部Ｔと反射部Ｈとに渡って、偏光板１９が配置される。バックライト装置は、例えば、ＬＥＤ(Light Emitting Diode)、蛍光管、ＥＬ(electro-luminescence)素子などから構成される。

対向基板１３の、観察者側には、透過部Ｔと反射部Ｈとに渡って、偏光板２０が配置される。

偏光板１９と偏光板２０はクロスニコル配置されている。つまり、偏光板１９の透過軸と偏光板２０の透過軸とでなす角度は例えば９０°±５°の範囲内に含まれる。以下に説明するクロスニコル配置でも同様である。

また、これらの透過軸と、最大電圧印加時の液晶層１８の光軸とでなす角度は４５°となるように調整されている。

［第１の実施の形態の動作］
かかる構成の液晶表示装置１Ａにおける表示の際には、走査線が駆動され、スイッチ素子がオンすると、信号線に供給された映像信号がスイッチ素子を介して透明電極１２１と反射電極１２２とに書き込まれる。一方、対向電極１７には所定の信号が供給される。

これにより、液晶層１８は最大電圧が印加された状態、または電圧が印加されない状態、または最大電圧より低い電圧が印加された状態となる。

［電圧無印加時の動作］
まず、電圧無印加時の動作を説明する。

透過表示時においては、バックライト装置からの光のうち、各画素の透過部Ｔに向かう光は、偏光板１９で直線偏光となる。

この直線偏光の偏光軸と偏光板１９の透過軸とでなす角度は０°であるので、この直線偏光を「０°の直線偏光」と称し、以下、直線偏光を特徴づけるときはその偏光軸と偏光板１９の透過軸とでなす角度を用いて同様に表現する。

この０°の直線偏光は、垂直配向された液晶層１８では位相差を与えられずにその液晶層１８を通過し、さらに各ＣＦをその色の波長成分だけが通過し、偏光板２０で吸収される。よって、電圧無印加時の透過部Ｔでは暗表示になる。

一方、反射表示時においては、外光のうち、各画素の反射部Ｈに向かう光は、偏光板２０で９０°の直線偏光となる。この直線偏光は、各ＣＦでその色の波長成分だけが通過する。そして、上記の如く位相差を設定された各位相差膜において理想的なλ／４の位相差を与えられることで理想的な円偏光となる。この円偏光は、垂直配向された液晶層１８では位相差を与えられずにその液晶層１８を通過する。この円偏光は、反射電極１２２で反射し、液晶層１８を逆方向に通過する。この円偏光は、上記の如く位相差を設定された各位相差膜において理想的なλ／４の位相差を与えられることで理想的な０°の直線偏光となる。この直線偏光は、各ＣＦを通過し、偏光板２０でそのほとんどが吸収される。よって、光の漏れが低減され、電圧無印加時の反射部Ｈでは理想的な暗表示になる。

［最大電圧印加時の動作］
次に、最大電圧印加時の動作を説明する。

透過表示時においては、バックライト装置からの光のうち、各画素の透過部Ｔに向かう光は、偏光板１９で０°の直線偏光となる。この０°の直線偏光は、偏光板１９等の透過軸とその光軸とでなす角度が４５°の液晶層１８においてλ／２の位相差を与えられることで９０°の直線偏光となる。この直線偏光は、各ＣＦでその色の波長成分だけが通過し、この直線偏光は偏光板２０を通過する。よって、最大電圧印加時の透過部Ｔでは明表示になる。

一方、反射表示時においては、外光のうち、各画素の反射部Ｈに向かう光は、偏光板２０で９０°の直線偏光となる。この直線偏光は、各ＣＦでその色の波長成分だけが通過し、上記の如く位相差設定された各位相差膜において理想的なλ／４の位相差を与えられることで理想的な円偏光となる。この円偏光は、上記の如き光軸の角度を設定された液晶層１８で理想的なλ／４の位相差を与えられることで理想的な直線偏光となる。この直線偏光は、反射電極１２２で反射し、液晶層１８を逆方向に通過するときに理想的なλ／４の位相差を与えられることで理想的な円偏光となる。この円偏光は、各位相差膜を逆方向に通過するときに理想的なλ／４の位相差を与えられることで理想的な９０°の直線偏光となる。この直線偏光は、各ＣＦを通過し、偏光板２０をそのほとんどが通過する。よって、光の出射量の低下が防止され、最大電圧印加時の反射部Ｈでは理想的な明表示になる。 なお、液晶表示装置１Ａでは、理想的に、ｈＲ＞ｈＧ＞ｈＢとすることでｄＲ＞ｄＧ＞ｄＢとし、これによりｒＲ＞ｒＧ＞ｒＢとしたが、ｈＲ＞ｈＧ＝ｈＢとすることでｄＲ＞ｄＧ＝ｄＢとし、これにより、ｒＲ＞ｒＧ＝ｒＢとしてもよい。または、ｈＲ＝ｈＧ＞ｈＢとすることでｄＲ＝ｄＧ＞ｄＢとし、これにより、ｒＲ＝ｒＧ＞ｒＢが成り立つようにしてもよい。

いずれにしても、例えばｄＲ＞ｄＧとしたときのｒＲ＞ｒＧ、例えばｄＧ＞ｄＢとしたときのｒＧ＞ｒＢ、例えばｄＲ＞ｄＢとしたときのｒＲ＞ｒＢの１つが少なくともが成立すればよい。

以上説明したように、第１の実施の形態に係る液晶表示装置１Ａによれば、赤の画素の位相差膜での位相差値をｒＲ、緑の画素の位相差膜での位相差値をｒＧ、青の画素の位相差膜での位相差値をｒＢとしたときに、ｒＲ＞ｒＧ＞、ｒＧ＞ｒＢ、ｒＲ＞ｒＢの１つが少なくとも成立し、かつ、１２０ｎｍ＜ｒＲ＜１８０ｎｍ、かつ、１１０ｎｍ＜ｒＧ＜１７０ｎｍ、かつ、８０ｎｍ＜ｒＢ＜１４０ｎｍとすることで、反射表示時における明表示の際の光の出射量の低下が位相差値を異ならせた各色の画素において防止され、暗表示時の際の光の漏れが当該各色の画素において低減され、よって、反射表示時のコントラスト比の低下を防止し色付きを低減することができる。

また、液晶表示装置１Ａによれば、赤の画素の位相差膜の膜厚をｄＲ、緑の画素の位相差膜の膜厚をｄＧ、青の画素の位相差膜の膜厚をｄＢとしたときに、ｄＲ＞ｄＧ＞、ｄＧ＞ｄＢ、ｄＲ＞ｄＢの１つを少なくとも成立させることによりｒＲ＞ｒＧ＞、ｒＧ＞ｒＢ、ｒＲ＞ｒＢの１つを少なくとも成立させることで、各位相差膜の屈折率異方性と膜材料の濃度の一方または両方を等しくした場合でも、反射表示時のコントラスト比の低下を防止し色付きを低減することができる。

また、液晶表示装置１Ａによれば、液晶層１８の透過部Ｔでの層厚をｄｔとし、１μｍ＜ｄｔ＜４μｍとしたときに、０．１μｍ＜ｄＲ＜３μｍ、かつ、０．１μｍ＜ｄＧ＜３μｍ、かつ、０．１μｍ＜ｄＢ＜３μｍとしたことで、液晶層１８の透過部Ｔでの層厚ｄｔと液晶層１８の反射部Ｈでの層厚ｄｒとの層厚差を好適にすることができる。

［第２の実施の形態］
図２は、本発明の第２の実施の形態に係る液晶表示装置１Ｂの表示領域を構成する各色の画素の断面を示す図である。液晶表示装置１Ａの構成要素と同様の機能を有するものには、同一符号を付して重複説明を省略し、液晶表示装置１Ａとの差異を中心に説明する。

液晶表示装置１Ｂでは、各位相差膜の膜厚は、２±０．２μｍで等しくなっている。

その一方で、位相差膜１６Ｒ、位相差膜１６Ｇおよび位相差膜１６Ｂの屈折率異方性は、この順に、κＲ＝０．０７５、κＲ＞κＧ＝０．０６９、κＧ＞κＢ＝０．０５７と、つまりκＲ＞κＧ＞κＢとなっている。

これにより、各位相差値は、当該順に、ｒＲ＝１５０ｎｍ、ｒＧ＝１３８ｎｍ、ｒＢ＝１１３ｎｍとなっている。すなわち、各位相差値は、液晶表示装置１Ａのときと同様に、当該順に、赤色波長の略１／４、緑色波長の略１／４、青色波長の略１／４となっている。これ以外の構成は液晶表示装置１Ａと同様である。

このように、各位相差値を液晶表示装置１Ａのときと同じく設定された液晶表示装置１Ｂでは、液晶表示装置１Ａの動作と同様の動作がなされる。

なお、液晶表示装置１Ｂでは、理想的に、κＲ＞κＧ＞κＢとすることでｒＲ＞ｒＧ＞ｒＢとしたが、κＲ＞κＧ＝κＢとすることでｒＲ＞ｒＧ＝ｒＢとしてもよい。または、κＲ＞κＧ＝κＢとすることでｒＲ＞ｒＧ＝ｒＢとしてもよい。

いずれにしても、例えばκＲ＞κＧとしたときのｒＲ＞ｒＧ、例えばκＧ＞κＢとしたときのｒＧ＞ｒＢ、例えばκＲ＞κＢとしたときのｒＲ＞ｒＢの１つが少なくともが成立すればよい。

または、このようなκＲ，κＧ，κＢの設定をするしないにかかわらず、位相差膜１６Ｒの膜材料（例えば、高分子液晶ポリマー）の濃度をｅＲ、位相差膜１６Ｇの同膜材料の濃度をｅＧ、位相差膜１６Ｂの同膜材料の濃度をｅＢとしたときに、ｅＲ＞ｅＧ＞ｅＢとすることでｒＲ＞ｒＧ＞ｒＢとしてもよい。または、ｅＲ＞ｅＧ＝ｅＢとすることでｒＲ＞ｒＧ＝ｒＢとしてもよい。または、ｅＲ＞ｅＧ＝ｅＢとすることでｒＲ＞ｒＧ＝ｒＢとしてもよい。

いずれにしても、κＲ，κＧ，κＢの設定をするしないにかかわらず、例えばｅＲ＞ｅＧとしたときのｒＲ＞ｒＧ、例えばｅＧ＞ｅＢとしたときのｒＧ＞ｒＢ、例えばｅＲ＞ｅＢとしたときのｒＲ＞ｒＢの１つが少なくともを成立すればよい。

さらに、ｄＲ＞ｄＧ、ｄＧ＞ｄＢ、ｄＲ＞ｄＢの１つが少なくともが成立するようにしてもよい。

以上説明したように、第２の実施の形態に係る液晶表示装置１Ｂによれば、赤の画素の位相差膜の屈折率異方性をκＲ、緑の画素の位相差膜の屈折率異方性をκＧ、青の画素の位相差膜の屈折率異方性をκＢとしたときに、κＲ＞κＧ＞、κＧ＞κＢ、κＲ＞κＢの１つを少なくとも成立させることによりｒＲ＞ｒＧ＞、ｒＧ＞ｒＢ、ｒＲ＞ｒＢの１つを少なくとも成立させることで、各位相差膜の膜厚と膜材料の濃度の一方または両方を等しくした場合でも、反射表示時のコントラスト比の低下を防止し色付きを低減することができる。

また、液晶表示装置１Ｂによれば、赤の画素の位相差膜の膜材料の濃度をｅＲ、緑の画素の位相差膜の膜材料の濃度をｅＧ、青の画素の位相差膜の膜材料の濃度をｅＢとしたときに、ｅＲ＞ｅＧ＞、ｅＧ＞ｅＢ、ｅＲ＞ｅＢの１つを少なくとも成立させることによりｒＲ＞ｒＧ＞、ｒＧ＞ｒＢ、ｒＲ＞ｒＢの１つを少なくとも成立させることで、各位相差膜の膜厚と屈折率異方性の一方または両方を等しくした場合でも、反射表示時のコントラスト比の低下防止や色付きを防止することができる。

［第３の実施の形態］
図３は、本発明の第４の実施の形態に係る液晶表示装置１Ｃの表示領域を構成する各色の画素の断面を示す図である。液晶表示装置１Ｂの構成要素と同様の機能を有するものには、同一符号を付して重複説明を省略し、液晶表示装置１Ｂとの差異を中心に説明する。

液晶表示装置１Ｃでは、各位相差膜がＣＦ上でなく対向基板１３上に設けられ、各位相差膜の厚さが各ＣＦの厚さよりも厚くなっている。

具体的には、まず、対向基板１３上の画素１０Ｒの透過部Ｔには、ＣＦ１５Ｒが形成される。また、対向基板１３上の画素１０Ｇの透過部Ｔには、ＣＦ１５Ｇが形成される。また、対向基板１３上の画素１０Ｂの透過部ＴにはＣＦ１５Ｂが形成される。

そして、対向基板１３上の画素１０Ｒの反射部Ｈには、上述した膜材料に対し赤（Ｒ）の、例えば、ジアンスラキノン系に属する顔料または染料を配合した位相差膜１６Ｒが、透過部Ｔでの液晶層１８の層厚ｄｔよりも反射部Ｈでの層厚ｄｒが薄くなるように、その厚さをＣＦ１５Ｒの厚さよりも厚くして、しかも位相差膜１６Ｒの色純度が好ましい値、例えばＣＦ１５Ｒの色純度の約半分になるように形成される。

また、対向基板１３上の画素１０Ｇの反射部Ｈには、同膜材料に対し緑（Ｇ）の、例えばハロゲン化銅フタロシアニン系に属する顔料または染料を配合した位相差膜１６Ｇが、層厚ｄｔよりも層厚ｄｒが薄くなるように、その厚さをＣＦ１５Ｂの厚さよりも厚くして、しかも位相差膜１６Ｇの色純度が同様にＣＦ１５Ｇの色純度の約半分になるように形成される。

また、対向基板１３上の画素１０Ｂの反射部Ｈには、同膜材料に対し青（Ｂ）の、例えば銅フタロシアニン系に属する顔料または染料を配合した位相差膜１６Ｂが、層厚ｄｔよりも層厚ｄｒが薄くなるように、その厚さをＣＦ１５Ｂの厚さよりも厚くして、しかも位相差膜１６Ｂの色純度が同様にＣＦ１５Ｂの色純度の約半分になるように形成される。

液晶表示装置１Ｃでは、液晶表示装置１Ｂのときと同様に、各位相差膜の膜厚が例えば４μｍで等しい一方で、屈折率異方性または膜材料の濃度が異なり、よって、各位相差値は異なっている。これ以外の構成は液晶表示装置１Ｂや１Ａと同様である。

このように、液晶表示装置１Ｂや１Ａのときと同じく各位相差値を設定された液晶表示装置１Ｃの反射部Ｈでは、ＣＦがその色の波長成分を通過させるのでなく位相差膜がその顔料等に応じた色の波長成分を通過させることを除いて、液晶表示装置１Ａの動作と同様の動作がなされる。

加えて、各位相差膜の色純度がＣＦの色純度の例えば約半分になるように顔料等が配合されることより、液晶表示装置１Ａや液晶表示装置１Ｂのときと較べて、反射率を向上させることができる。

以上説明したように、第３の実施の形態に係る液晶表示装置１Ｃによれば、液晶層の透過部での層厚よりも反射部での層厚が薄くなるように顔料または染料を位相差膜に配合したことで、液晶層の透過部での位相差と液晶層の反射部での位相差を異ならせるとともに反射部でＣＦ（カラーフィルタ）を不要にすることができる。

［第４の実施の形態］
図４は、本発明の第４の実施の形態に係る液晶表示装置１Ｄの表示領域を構成する各色の画素の断面を示す図である。液晶表示装置１Ｃの構成要素と同様の機能を有するものには、同一符号を付して重複説明を省略し、液晶表示装置１Ｃとの差異を中心に説明する。

液晶表示装置１Ｄでは、各位相差膜に顔料等が配合されず、対向基板１３上の画素１０Ｒの透過部Ｔと位相差膜１６Ｒの上にＣＦ１５Ｒが形成される。また、対向基板１３上の画素１０Ｇの透過部Ｔと位相差膜１６Ｇの上にＣＦ１５Ｇが形成される。また、対向基板１３上の画素１０Ｂの透過部Ｔと位相差膜１６Ｂの上にＣＦ１５Ｂが形成される。

液晶表示装置１Ｄでは、液晶表示装置１Ｂのときと同様に、各位相差膜の膜厚が等しい一方で、屈折率異方性または膜材料の濃度が異なり、よって、各位相差値は異なっている。これ以外の構成は液晶表示装置１Ｃや１Ｂや１Ａと同様である。

このように、液晶表示装置１Ｃや１Ｂや１Ａのときと同じく各位相差値を設定された液晶表示装置１Ｄでは、反射部Ｈで光がＣＦを通過するタイミングと位相差膜を通過するタイミングが前後することを除いて、液晶表示装置１Ａの動作と同様の動作がなされる。

さらに、各透過部ＴのＣＦの膜厚を例えば約１．５μｍとしたときには、各反射部ＨのＣＦの膜厚は、特段の工程を設けなくても、位相差膜によるレベリング効果で、例えば、その約半分の０．８μｍとなる。よって、反射部Ｈの色純度は透過部Ｔの色純度の１／２乃至１／３となる。

これにより、液晶表示装置１Ａや液晶表示装置１Ｂのときと較べて、特段の工程を設けなくても、反射率を向上させることができる。

以上説明したように、第４の実施の形態に係る液晶表示装置１Ｄによれば、透過部と反射部とに渡ってカラーフィルタを備え、透過部でのカラーフィルタの膜厚よりも反射部でのカラーフィルタの膜厚を薄くしたことで、特段の工程を設けなくても、反射率を向上させることができる。

なお、上記の第１乃至第４の実施の形態では、ｎ型の誘電率を有する液晶層１８を用いたが、液晶層１８を、ｐ型の誘電率を有し、これにより、電圧無印加時にはホモジニアス配向、つまり略水平配向され、電圧印加により配向方向が垂直方向へ傾斜し、最大電圧印加時には略垂直配向されるものとすることで、電圧無印加時に明表示する、つまりノーマリホワイトの液晶表示装置を構成してもよい。

図５は、図１０の液晶表示装置を比較対象にして液晶表示装置１Ａ乃至１Ｄの特性を示す図である。

先ず、透過表示時の特性について説明する。

比較対象の液晶表示装置のコントラスト比が１５０であるのに対し、液晶表示装置１Ａ乃至１Ｄではこれを３００に高めることができる。

比較対象の液晶表示装置の視野角が上下方向でそれぞれ４０°、左右方向でそれぞれ４０°であるのに対し、液晶表示装置１Ａ乃至１Ｄでは上下方向でそれぞれ６０°、左右方向でそれぞれ６０°に広げることができる。

なお、比較対象の液晶表示装置の透過率５％を液晶表示装置１Ａ乃至１Ｄでも維持することができる。

次に、反射表示時の特性について説明する。

比較対象の液晶表示装置のコントラスト比が５であるのに対し、液晶表示装置１Ａ乃至１Ｄではこれを２０に高めることができる。

なお、比較対象の液晶表示装置の反射率が６％であるのに対し、液晶表示装置１Ａと１Ｂではこれを維持することができ、液晶表示装置１Ｃと１Ｄではこれを１０％に高めることができる。

また、比較対象の液晶表示装置では得られなかった良好なホワイトバランスを液晶表示装置１Ａ乃至１Ｄでは得ることができる。

最後に表示領域の厚さを説明すると、比較対象の液晶表示装置では１．５ｍｍであったものが、液晶表示装置１Ａ乃至１Ｄでは１．２ｍｍにまで薄くすることができる。

［第５の実施の形態］
図６は、本発明の第５の実施の形態に係る液晶表示装置１Ｅの表示領域を構成する画素の断面を示す図である。

液晶表示装置１Ｅでは、液晶表示装置１Ａ乃至１Ｄと同様に、それぞれ位相差膜を有する画素１０Ｒ、画素１０Ｇおよび画素１０Ｂを備え、各位相差膜の位相差値が液晶表示装置１Ａ乃至１Ｄと同様に設定されているが、ここでは、画素ごとの位相差値の設定には言及せず、１つの画素の構成および動作を説明する。

アレイ基板１１上の、例えば画素１０Ｒなどの画素１０における反射部Ｈに反射板２１が形成される。反射板２１での反射光が拡散し、視野角が広くなるように、反射板２１には凹凸を設けるのが好ましい。残りの透過部Ｔと反射板２１の上に透明樹脂層２２が形成される。透明樹脂層２２上には、電極層２３が形成される。

図７は、電極層２３が形成された状態のアレイ基板１１の部分的な平面図である。

電極層２３では、ＩＴＯなどを材質とする透明な櫛歯型の電極２３Ｃの長尺部間に、同じくＩＴＯなどを材質とする透明な電極２３Ｓが配置される。

図６に戻り、電極層２３上に配向膜２４が形成される。

アレイ基板１１には、図示しないスペーサを挟んで、透明なガラスなどを材質とする対向基板１３が対向する。

対向基板１３の各画素の境界線上に図示しないブラックマトリクスが形成され、その対向基板１３上にはＣＦ１５（ＣＦ１５Ｒなど）が形成される。

ＣＦ１５上の反射部Ｈには、位相差膜１６（位相差膜１６Ｒなど）が形成され、位相差膜１６では、略λ／２の位相差を生じるようになっている。

位相差膜１６の遅相軸は、ラビングまたは光照射により形成され、その遅相軸と偏光板２０の透過軸とでなす角度は、好ましくは６７．５°±５°の範囲に含まれる。以下、当該角度を６７．５°として説明する。

また、波長５５０ｎｍの光で測定したときの位相差膜１６での位相差値は、好ましくは２７５ｎｍ±２０ｎｍの範囲に含まれる。例えば２７０ｎｍとなっている。

透過部ＴのＣＦ１５と位相差膜１６の上に配向膜２５が形成される。

アレイ基板１１と対向基板１３との間の液晶層１８は、電圧無印加時にはホモジニアス配向、つまり透過部Ｔと反射部Ｈとで液晶層１８の配向方向が略一致するように略水平配向され、電圧印加により略水平配向されたまま液晶層１８の光軸が回転するものである。つまり、液晶表示装置１Ｅでは、液晶層１８を面内駆動、In Plane Switching(IPS)する。

電圧無印加時の液晶層１８では位相差を生じないようになっている。つまり、電圧無印加時の液晶層１８の光軸と偏光板１９の透過軸とでなす角度は９０°±５°の範囲内に含まれる。また、当該光軸と偏光板２０の透過軸とでなす角度は０°±５°の範囲内に含まれる。また、当該光軸と位相差膜１６の遅相軸とでなす角度は、６７．５°±５°の範囲内に含まれる。

一方、最大電圧印加時の液晶層１８は、光軸が無印加時に対して４５°回転することで、透過部Ｔでは略λ／２の位相差を生じるようになっている。具体的には、波長５５０ｎｍの光で測定したときの液晶層１８の透過部Ｔでの位相差値は、好ましくは３００ｎｍ±５０ｎｍの範囲に含まれる。例えば３００ｎｍとなっている。

図８は、液晶層１８の透過部Ｔでの透過率を示す図である。

印加電圧が３Ｖのときの液晶層１８の透過部Ｔでの透過率は、例えば波長５５０ｎｍの光のλ／４〜λ／２の範囲を含む主感度領域λ／４〜λで２０％以上を示している。

また、印加電圧が５Ｖのときの当該透過率は主感度領域で２５％以上を示している。

また、印加電圧が４Ｖのときの当該透過率は主感度領域で３０％以上を示している。

一方、最大電圧印加時の液晶層１８の反射部Ｈでは、光軸が無印加時に対して４５°回転することで、略λ／４の位相差を生じるようになっている。具体的には、液晶層１８の反射部Ｈでの位相差値は、波長５５０ｎｍの光で測定したときに、例えば１４０ｎｍとなっている。つまり１３７．５ｎｍ±２０ｎｍの範囲に含まれる。

アレイ基板１１の、図示しないバックライト装置側には、透過部Ｔと反射部Ｈとに渡って、偏光板１９が配置され、対向基板１３の、観察者側には、透過部Ｔと反射部Ｈとに渡って、偏光板２０が配置され、偏光板１９と偏光板２０はクロスニコル配置されている。

また、偏光板１９の透過軸と、電圧無印加時の液晶層１８の光軸とでなす角度は９０°となっており、偏光板１９の透過軸と、最大電圧印加時の液晶層１８の光軸とでなす角度は４５°となるように調整されている。つまり、最大電圧印加時の光軸と電圧無印加時の光軸とでなす角度は４５°である。

［第５の実施の形態の動作］
液晶表示装置１Ｅにおける表示の際には、走査線が駆動され、スイッチ素子がオンすると、信号線に供給された映像信号がスイッチ素子を介して電極２３Ｓに書き込まれる。一方、電極２３Ｃには所定の信号が供給される。

これにより、液晶層１８は最大電圧が印加された状態、または電圧が印加されない状態、または最大電圧より低い電圧が印加された状態となる。

［電圧無印加時の動作］
まず、電圧無印加時の動作を説明する。

図９（ａ）は、液晶表示装置１Ｅの偏光板１９および偏光板２０の透過軸と透過表示時における電圧無印加時の液晶層１８の光軸の方向を示す図である。

透過表示時においては、バックライト装置からの光のうち、透過部Ｔに向かう光は、偏光板１９で０°の直線偏光となる。この０°の直線偏光は、この直線偏光の偏光軸と光軸とでなす角度が９０°である液晶層１８では位相差を与えられずに液晶層１８を通過し、さらに各ＣＦでその色の波長成分だけが通過し、この０°の直線偏光は、その偏光軸と透過軸とでなす角度が９０°の偏光板２０で吸収される。よって、電圧無印加時の透過部Ｔでは暗表示になる。

図９（ｂ）は、液晶表示装置１Ｅの偏光板２０の透過軸と反射表示時における電圧無印加時の液晶層１８の光軸と位相差膜１６の遅相軸の方向を示す図である。

反射表示時においては、外光のうち、反射部Ｈに向かう光は、偏光板２０で９０°の直線偏光となる。

この９０°の直線偏光は、ＣＦ１５でその色の波長成分だけが通過し、偏光板２０の透過軸とその遅相軸とでなす角度が６７．５°の位相差膜１６においてλ／２の位相差を与えられることで１３５°の直線偏光となる。この直線偏光は、液晶層１８においてλ／４の位相差を与えられることで右円偏光となる。この円偏光は、反射板２１で反射し、液晶層１８を逆方向に通過するときにλ／４の位相差を与えられることで４５°の直線偏光となる。この直線偏光は、位相差膜１６においてλ／２の位相差を与えられることで０°の直線偏光となる。この直線偏光は、ＣＦ１５を通過し、偏光板２０でそのほとんどが吸収される。よって、電圧無印加時の反射部Ｈでは暗表示になる。

［最大電圧印加時の動作］
次に、最大電圧印加時の動作を説明する。

図１０（ａ）は、液晶表示装置１Ｅの偏光板１９および偏光板２０の透過軸と透過表示時における最大電圧印加時の液晶層１８の光軸の方向を示す図である。

透過表示時においては、バックライト装置からの光のうち、透過部Ｔに向かう光は、偏光板１９で０°の直線偏光となる。この０°の直線偏光は、光軸が４５°回転した液晶層１８においてλ／４の位相差を与えられることで９０°の直線偏光となる。この直線偏光は、各ＣＦでその色の波長成分だけが通過し、偏光板２０を通過する。よって、最大電圧印加時の透過部Ｔでは明表示になる。

図１０（ｂ）は、液晶表示装置１Ｅの偏光板２０の透過軸と反射表示時における最大電圧印加時の液晶層１８の光軸と位相差膜１６の遅相軸の方向を示す図である。

反射表示時においては、外光のうち、反射部Ｈに向かう光は、偏光板２０で９０°の直線偏光となる。

この９０°の直線偏光は、ＣＦ１５でその色の波長成分だけが通過し、位相差膜１６においてλ／２の位相差を与えられることで１３５°の直線偏光となる。この直線偏光は、光軸が４５°回転した液晶層１８、つまり１３５°の直線偏光の偏光軸とその光軸とでなす角度が９０°の液晶層１８では位相差を与えられずに液晶層１８を通過する。この直線偏光は、反射板２１で反射し、液晶層１８を逆方向に通過する。この１３５°の直線偏光は、位相差膜１６においてλ／２の位相差を与えられることで９０°の直線偏光となる。この直線偏光は、各ＣＦを通過し、偏光板２０をそのほとんどが通過する。よって、最大電圧印加時の反射部Ｈでは明表示になる。

図１１は、液晶表示装置１Ｅの特性を示す図である。

第５の実施の形態の液晶表示装置では視野角（コントラスト比が１０以上）が上下方向および左右方向とも１６０°に広げることができる。

また、第５の実施の形態の液晶表示装置ではコントラスト比（正面）を５００に高めることができる。

［第６の実施の形態］
図１２は、本発明の第６の実施の形態に係る液晶表示装置１Ｆの表示領域を構成する画素の断面を示す図である。液晶表示装置１Ｅの構成要素と同様の機能を有するものには、同一符号を付して重複説明を省略し、液晶表示装置１Ｅとの差異を中心に説明する。

液晶表示装置１Ｆでは、位相差膜１６に代えて、これと同様な遅相軸を有する位相差フィルム１６ａが対向基板１３と偏光板２０との間の反射部Ｈに設けられる。また、対向基板１３と偏光板２０との間の透過部Ｔには、位相差を生じさせない透明フィルム１６ｂが設けられる。また、液晶表示装置１Ｅにおける位相差膜１６の位置には、位相差を生じさせない透明膜１６ｃが形成される。これ以外の構成は液晶表示装置１Ｅと同様である。

液晶表示装置１Ｆでは、液晶表示装置１Ｅの動作と同様の動作がなされる。

［第７の実施の形態］
図１３は、本発明の第７の実施の形態に係る液晶表示装置１Ｇの表示領域を構成する画素の断面を示す図である。液晶表示装置１Ｅの構成要素と同様の機能を有するものには、同一符号を付して重複説明を省略し、液晶表示装置１Ｅとの差異を中心に説明する。

液晶表示装置１Ｇでは、位相差膜１６がＣＦ１５上にではなく、反射板２１上に形成され、電極層２３が、アレイ基板１１上の透過部Ｔと位相差膜１６の上に形成される。これ以外の構成は液晶表示装置１Ｅと同様である。

［第７の実施の形態の動作］
液晶表示装置１Ｇにおける表示の際には、走査線が駆動され、スイッチ素子がオンすると、信号線に供給された映像信号がスイッチ素子を介して電極２３Ｓに書き込まれる。一方、電極２３Ｃには所定の信号が供給される。

これにより、液晶層１８は最大電圧が印加された状態、または電圧が印加されない状態、または最大電圧より低い電圧が印加された状態となる。

［電圧無印加時の動作］
まず、電圧無印加時の動作を説明する。

透過表示時における動作は、液晶表示装置１Ｅのときと同様の作用により、電圧無印加時の透過部Ｔでは暗表示になる。

一方、反射表示時においては、外光のうち、反射部Ｈに向かう光は、偏光板２０で９０°の直線偏光となる。この９０°の直線偏光は、ＣＦ１５でその色の波長成分だけが通過し、液晶層１８では位相差を与えられずに液晶層１８を通過し、位相差膜１６でλ／２の位相差を与えられることで１３５°の直線偏光となる。この直線偏光は、反射板２１で反射し、位相差膜１６を逆方向に通過するときにλ／２の位相差を与えられることで０°の直線偏光となる。この直線偏光は、液晶層１８では位相差を与えられずに液晶層１８を通過する。この直線偏光は、ＣＦ１５を通過し、偏光板２０でそのほとんどが吸収される。よって、電圧無印加時の反射部Ｈでは暗表示になる。

［最大電圧印加時の動作］
次に、最大電圧印加時の動作を説明する。

透過表示時における動作は、液晶表示装置１Ｅのときと同様の作用により、最大電圧印加時の透過部Ｔでは明表示になる。

一方、反射表示時においては、外光のうち、反射部Ｈに向かう光は、偏光板２０で９０°の直線偏光となる。

この９０°の直線偏光は、ＣＦ１５でその色の波長成分だけが通過し、光軸が４５°回転した液晶層１８においてλ／４の位相差を与えられることで右円偏光となる。この円偏光は、位相差膜１６においてλ／４の位相差を与えられ、反射板２１で反射する。反射した円偏光は、位相差膜１６を逆方向に通過するときにλ／４の位相差を与えられ、光軸が４５°回転した液晶層１８でλ／４の位相差を与えられることで９０°の直線偏光となる。この直線偏光は、ＣＦ１５を通過し、偏光板２０をそのほとんどが通過する。よって、最大電圧印加時の反射部Ｈでは明表示になる。

［第８の実施の形態］
本発明の第８の実施の形態に係る液晶表示装置１Ｇは、液晶表示装置１Ｅの偏光板１９および偏光板２０の各透過軸ならびに位相差膜１６の遅相軸を９０°回転させたものである。

図１４（ａ）は、液晶表示装置１Ｇの偏光板１９および偏光板２０の透過軸と透過表示時における電圧無印加時の液晶層１８の光軸の方向を示す図である。

液晶表示装置１Ｅでは、偏光板１９の透過軸と電圧無印加時の液晶層１８の光軸とでなす角度が９０°であったのに対し、それが液晶表示装置１Ｇでは０°になっているが、この場合でも、偏光板１９を通過した０°の直線偏光は位相差を与えられずに液晶層１８を通過する。これにより、液晶表示装置１Ｅと同様の作用により、電圧無印加時の透過部Ｔでは暗表示になる。

図１４（ｂ）は、液晶表示装置１Ｇの偏光板１９および偏光板２０の透過軸と反射表示時における電圧無印加時の液晶層１８の光軸と位相差膜１６の遅相軸の方向を示す図である。

液晶表示装置１Ｅでは、偏光板１９の透過軸と電圧無印加時の液晶層１８の光軸とでなす角度が９０°であったのに対し、それが液晶表示装置１Ｇでは０°になっているが、この場合でも、位相差膜１６を通過した１３５°の直線偏光の偏光軸と液晶層１８の光軸とでなす角度が４５°であるので、この直線偏光は液晶層１８で右円偏光となり、反射板２１で反射し、液晶層１８を逆方向に通過するときに４５°の直線偏光となる。これにより、液晶表示装置１Ｅと同様の作用により、電圧無印加時の反射部Ｈでは暗表示になる。

図１５（ａ）は、液晶表示装置１Ｇの偏光板１９および偏光板２０の透過軸と透過表示時における最大電圧印加時の液晶層１８の光軸を示す図である。

液晶表示装置１Ｅでは、最大電圧印加時に液晶層１８の光軸が４５°回転しているのと同様に、液晶表示装置１Ｇでも４５°回転しているので、偏光板１９を通過した０°の直線偏光が液晶層１８で９０°の直線偏光になる。これにより、液晶表示装置１Ｅと同様の作用により、最大電圧印加時の透過部Ｔでは明表示になる。

図１５（ｂ）は、液晶表示装置１Ｇの偏光板１９および偏光板２０の透過軸と反射表示時における最大電圧印加時の液晶層１８の光軸と位相差膜１６の遅相軸の方向を示す図である。

液晶表示装置１Ｅでは、反射表示時における最大電圧印加時でも、液晶層１８の光軸が４５°回転しているので、位相差膜１６を通過した１３５°の直線偏光が液晶層１８では位相差を与えられずに液晶層１８を通過し、反射板２１で反射し、液晶層１８を逆方向に通過する。これにより、液晶表示装置１Ｅと同様の作用により、最大電圧印加時の透過部Ｔでは明表示になる。

以上説明したように、第５乃至第８の実施の形態に係る液晶表示装置によれば、光を透過させる透過部を備え、液晶層は透過部と反射部とで配向方向が略一致するように略水平配向され、電圧印加により光軸が回転するものであり、位相差膜または該位相差膜に代わる位相差フィルムでの位相差値が略λ／２であり、電圧無印加時の液晶層の光軸と位相差膜または位相差フィルムの遅相軸とでなす角度は、６７．５°±５°の範囲内に含まれ、透過部と反射部とに渡って設けられた一方の偏光板の透過軸と他方の偏光板の透過軸とでなす角度は９０°±５°の範囲内に含まれ、電圧無印加時の液晶層の光軸と一方の偏光板の透過軸とでなす角度は０°±５°または９０°±５°の範囲内に含まれる液晶表示装置としたことで、略水平配向され、電圧印加により光軸が回転する液晶層を備えた液晶表示装置の反射表示時のコントラスト比の低下防止や色付きを防止することができる。

また、反射板を電極層外に設けたことで、電極を通過した光を反射板で反射させることができる。

また、反射板に凹凸を設けたことで、反射板での反射光が拡散し、視野角を広くすることができる。

なお、上記各実施の形態では、液晶表示装置がさらに、透過部Ｔのみを有する画素からなる表示領域と、反射部Ｈのみを有する画素からなる表示領域の一方または両方を備えてもよい。また、当該透過表示領域と反射表示領域の一方または両方を備えた液晶表示装置を構成してもよい。

また、上記各実施の形態では、偏光板１９と偏光板２０をクロスニコル配置したが、偏光板１９の透過軸と偏光板２０の透過軸とでなす角度が０°±５°の範囲内に含まれるように、透過軸同士を略平行に配置してもよい。この場合でも、例えば、液晶層１８の種類により、ノーマリブラックの液晶表示装置、ノーマリホワイトの液晶表示装置のいずれをも構成することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示装置１Ａの表示領域を構成する各色の画素の断面を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る液晶表示装置１Ｂの表示領域を構成する各色の画素の断面を示す図である。 本発明の第４の実施の形態に係る液晶表示装置１Ｃの表示領域を構成する各色の画素の断面を示す図である。 本発明の第４の実施の形態に係る液晶表示装置１Ｄの表示領域を構成する各色の画素の断面を示す図である。 液晶表示装置１Ａ乃至１Ｄの特性を示す図である。 本発明の第５の実施の形態に係る液晶表示装置１Ｅの表示領域を構成する画素の断面を示す図である。 電極層２３が形成された状態のアレイ基板１１の部分的な平面図である。 液晶層１８の透過部Ｔでの透過率を示す図である。 図９（ａ）は、液晶表示装置１Ｅの偏光板１９および偏光板２０の透過軸と透過表示時における電圧無印加時の液晶層１８の光軸の方向を示す図であり、図９（ｂ）は、液晶表示装置１Ｅの偏光板２０の透過軸と反射表示時における電圧無印加時の液晶層１８の光軸と位相差膜１６の遅相軸の方向を示す図である。 図１０（ａ）は、液晶表示装置１Ｅの偏光板１９および偏光板２０の透過軸と透過表示時における最大電圧印加時の液晶層１８の光軸の方向を示す図であり、図１０（ｂ）は、液晶表示装置１Ｅの偏光板２０の透過軸と反射表示時における最大電圧印加時の液晶層１８の光軸と位相差膜１６の遅相軸の方向を示す図である。 液晶表示装置１Ｅの特性を示す図である。 本発明の第６の実施の形態に係る液晶表示装置１Ｆの表示領域を構成する画素の断面を示す図である。 本発明の第７の実施の形態に係る液晶表示装置１Ｇの表示領域を構成する画素の断面を示す図である。 図１４（ａ）は、液晶表示装置１Ｇの偏光板１９および偏光板２０の透過軸と透過表示時における電圧無印加時の液晶層１８の光軸の方向を示す図であり、図１４（ｂ）は、液晶表示装置１Ｇの偏光板１９および偏光板２０の透過軸と反射表示時における電圧無印加時の液晶層１８の光軸と位相差膜１６の遅相軸の方向を示す図である。 図１５（ａ）は、液晶表示装置１Ｇの偏光板１９および偏光板２０の透過軸と透過表示時における最大電圧印加時の液晶層１８の光軸を示す図であり、図１５（ｂ）は、液晶表示装置１Ｇの偏光板１９および偏光板２０の透過軸と反射表示時における最大電圧印加時の液晶層１８の光軸と位相差膜１６の遅相軸の方向を示す図である。 従来の液晶表示装置の表示領域を構成する各画素の断面を示す図である。 他の従来の液晶表示装置の表示領域を構成する各画素の断面を示す図である。 図１７の画素を各色につき備えた液晶表示装置の当該各色の画素の断面を示す図である。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ…液晶表示装置
１０，１０Ｂ，１０Ｇ，１０Ｒ…画素
１１…アレイ基板
１３…対向基板
１５，１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂ…ＣＦ（カラーフィルタ）
１６…位相差膜
１６Ｒ…赤の画素の位相差膜
１６Ｇ…緑の画素の位相差膜
１６Ｂ…青の画素の位相差膜
１７…対向電極
１８…液晶層
１９…偏光板
２０…偏光板
２１…反射板
２３…電極層
１２１…透明電極
１２２…反射電極
Ｈ…反射部
Ｔ…透過部
ｒＲ…赤の画素の位相差膜での位相差値
ｒＧ…緑の画素の位相差膜での位相差値
ｒＢ…青の画素の位相差膜での位相差値
ｄＲ…赤の画素の位相差膜の膜厚
ｄＧ…緑の画素の位相差膜の膜厚
ｄＢ…青の画素の位相差膜の膜厚
ｄｔ…液晶層の透過部での層厚
ｄｒ…液晶層の反射部での層厚
κＲ…赤の画素の位相差膜の屈折率異方性
κＧ…緑の画素の位相差膜の屈折率異方性
κＢ…青の画素の位相差膜の屈折率異方性
ｅＲ…赤の画素の位相差膜の膜材料の濃度
ｅＧ…緑の画素の位相差膜の膜材料の濃度
ｅＢ…青の画素の位相差膜の膜材料の濃度

Claims (17)

1. 複数の走査線と複数の信号線とが交差するアレイ基板と、該アレイ基板に対し液晶層を挟んで対向する対向基板とを備え、
   走査線と信号線とが交差する交差部に、外光を反射する手段と位相差膜とを有する反射部を備える赤の画素、外光を反射する手段と位相差膜とを有する反射部を備える緑の画素、外光を反射する手段と位相差膜とを有する反射部を備える青の画素が配置され、
   赤の画素の位相差膜での位相差値をｒＲ、緑の画素の位相差膜での位相差値をｒＧ、青の画素の位相差膜での位相差値をｒＢとしたときに、ｒＲ＞ｒＧ＞、ｒＧ＞ｒＢ、ｒＲ＞ｒＢの１つが少なくとも成立し、かつ、１２０ｎｍ＜ｒＲ＜１８０ｎｍ、かつ、１１０ｎｍ＜ｒＧ＜１７０ｎｍ、かつ、８０ｎｍ＜ｒＢ＜１４０ｎｍであることを特徴とする液晶表示装置。
2. 赤の画素の位相差膜の膜厚をｄＲ、緑の画素の位相差膜の膜厚をｄＧ、青の画素の位相差膜の膜厚をｄＢとしたときに、ｄＲ＞ｄＧ＞、ｄＧ＞ｄＢ、ｄＲ＞ｄＢの１つが少なくとも成立することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 画素が光を透過させる透過部を備え、液晶層の透過部での層厚をｄｔとし、１μｍ＜ｄｔ＜４μｍとしたときに、０．１μｍ＜ｄＲ＜３μｍ、かつ、０．１μｍ＜ｄＧ＜３μｍ、かつ、０．１μｍ＜ｄＢ＜３μｍとしたことを特徴とする請求項１または２記載の液晶表示装置。
4. 赤の画素の位相差膜の屈折率異方性をκＲ、緑の画素の位相差膜の屈折率異方性をκＧ、青の画素の位相差膜の屈折率異方性をκＢとしたときに、κＲ＞κＧ＞、κＧ＞κＢ、κＲ＞κＢの１つが少なくとも成立することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の液晶表示装置。
5. 赤の画素の位相差膜の膜材料の濃度をｅＲ、緑の画素の位相差膜の膜材料の濃度をｅＧ、青の画素の位相差膜の膜材料の濃度をｅＢとしたときに、ｅＲ＞ｅＧ＞、ｅＧ＞ｅＢ、ｅＲ＞ｅＢの１つが少なくとも成立することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の液晶表示装置。
6. 画素が光を透過させる透過部を備え、透過部にカラーフィルタを備え、液晶層の透過部での層厚よりも反射部での層厚が薄くなるように顔料または染料を位相差膜に配合したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の液晶表示装置。
7. 画素が光を透過させる透過部を備え、透過部と反射部とに渡ってカラーフィルタを備え、透過部でのカラーフィルタの膜厚よりも反射部でのカラーフィルタの膜厚を薄くしたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の液晶表示装置。
8. 液晶層は電圧無印加時には略垂直配向され、電圧印加により配向方向が水平方向へ傾斜するものであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の液晶表示装置。
9. 液晶層は電圧無印加時には略水平配向され、電圧印加により配向方向が垂直方向へ傾斜するものであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の液晶表示装置。
10. 光を透過させる透過部を備え、
    液晶層は透過部と反射部とで配向方向が略一致するように略水平配向され、電圧印加により光軸が回転するものであり、
    位相差膜または該位相差膜に代わる位相差フィルムでの位相差値が略λ／２であり、
    電圧無印加時の液晶層の光軸と位相差膜または位相差フィルムの遅相軸とでなす角度は、６７．５°±５°の範囲内に含まれ、
    透過部と反射部とに渡って設けられた一方の偏光板の透過軸と他方の偏光板の透過軸とでなす角度は９０°±５°の範囲内に含まれ、
    電圧無印加時の液晶層の光軸と一方の偏光板の透過軸とでなす角度は０°±５°または９０°±５°の範囲内に含まれる
    ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の液晶表示装置。
11. 液晶層に電圧を印加する櫛歯型の電極が配置された電極層を備え、外光を反射する反射板を当該電極層外に設けたことを特徴とする請求項１０記載の液晶表示装置。
12. 反射板に凹凸を設けたことを特徴とする請求項１１記載の液晶表示装置。
13. 透過部と反射部とを備える画素を有することを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれかに記載の液晶表示装置。
14. 透過部のみを備える画素と反射部のみを備える画素の少なくとも一方を有することを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれかに記載の液晶表示装置。
15. 波長５５０ｎｍの光で測定したときの液晶層の反射部での位相差値は、１３７．５ｎｍ±２０ｎｍの範囲に含まれることを特徴とする請求項１０乃至１４のいずれかに記載の液晶表示装置。
16. 波長５５０ｎｍの光で測定したときの位相差膜での位相差値は、２７５ｎｍ±２０ｎｍの範囲に含まれることを特徴とする請求項１０乃至１５のいずれかに記載の液晶表示装置。
17. 画素が光を透過させる透過部を備え、波長５５０ｎｍの光で測定したときの液晶層の透過部での位相差値は、３００ｎｍ±５０ｎｍの範囲に含まれることを特徴とする請求項１０乃至１６のいずれかに記載の液晶表示装置。