JP2007304498A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
高湿環境下または高温環境下においても表示特性の劣化を防止できる液晶表示装置を得ることを目的とする。
【解決手段】
本発明に係る一画素内に透過領域と反射領域を有する液晶表示装置は、互いに対向して配置されたＴＦＴ基板１４とＣＦ基板１５との間に液晶層１６を有している。また、液晶表示装置は、ＴＦＴ基板１４の液晶層１６とは反対面に設けられた第１偏光制御素子２７と、ＣＦ基板１５の液晶層１６とは反対面に設けられた第２偏光制御素子２８とを備えている。さらに、第１偏光制御素子２７及び第２偏光制御素子２８のそれぞれが少なくとも偏光板と、位相差板とを有する。そして、第２偏光制御素子２８は液晶フィルム２２からなる位相差板を含み、第２偏光制御素子２８が第１偏光制御素子２７より視認側に配置され、かつＣＦ基板１５とは反対面に反射防止膜２６を設けている。
【選択図】 図３

Description

この発明は、液晶表示装置の分野に関するものであり、特に反射領域と透過領域とを有する液晶表示装置に関するものである。

液晶表示パネルの表示方式は透過型、反射型、半透過型に大別できる。透過型はバックライトと呼ばれる光源を点灯し、液晶表示パネルを通過した光で表示を行う表示方式であるため、暗所での視認性は高いが、明所での視認性は低い。一方、反射型は液晶表示パネルに入射した光を反射して表示を行う表示方式であるため、明所での視認性は高いが暗所での視認性が低い。透過型と反射型の機能を合わせ持つ、いわゆる半透過型は、周囲の明るさに合わせて表示モードを切り替えることで、常に視認性の高い表示が得られる。そのため、半透過型液晶表示パネルは、携帯機器や移動体機器用のディスプレイとして広く用いられている。

特に一つの画素内に透過モードで表示を行う領域（透過領域）と反射モードで表示を行う領域（反射領域）とを別々に有している半透過型液晶表示パネルでは、以下に示す構成により、比較的良好な表示特性を得ることができる。半透過型液晶表示パネル両側に円偏光板を配置し、反射領域の液晶層厚（ｄ）と液晶の屈折率異方性（Δｎ）の積が約１／４波長、透過領域の液晶層厚（ｄ）と液晶の屈折率異方性（Δｎ）の積が約１／２波長になるように反射領域と透過領域の液晶層の厚さを別々に設定する。このことにより、反射モードでも透過モードでも、ノーマリホワイト（液晶層に電圧を印加して黒を表示する方式）での表示が可能となる。

通常、円偏光板は、偏光板と１／４波長板（λ／４板）と１／２波長板（λ／２板）とを組み合わせて構成される。これらの光学特性には波長依存性（波長分散）が存在するが、組み合わせ方を適切に設定することによって波長分散を制御して、より良好な表示特性を得ている。

近年の半透過型液晶表示パネルのなかには、上記円偏光板の構成のうち、λ／４板として視野角補償フィルムを用いることで視野角特性を向上させているものもある。具体的には、新日本石油社製の棒状高分子液晶をハイブリッド配向させた位相差フィルム（ＮＨフィルム）を用いた半透過型液晶表示装置が開示されている（特許文献１）。また、富士写真フィルム社製のディスコティック液晶化合物をハイブリッド配向させたフィルム（Ｗｉｄｅ Ｖｉｅｗｉｎｇフィルム：ＷＶフィルム）を用いた半透過型液晶表示装置も開示されている（特許文献２）。特許文献１、特許文献２はどちらもハイブリッド配向させた液晶フィルムを用いた液晶表示装置である。そして、特許文献１はＮＨフィルム自体でλ／４板を形成しているのに対し、特許文献２はＷＶフィルムともう１枚の位相差フィルムによってλ／４板を形成している。

また、反射型や半透過型の液晶表示パネルでは、明所でも高コントラストの表示を実現させるために、液晶表示パネルの表面での反射率を低下させる反射防止処理（Ａｎｔｉｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ：ＡＲ処理）を施されているものが多い。

この反射防止処理（ＡＲ処理）では、屈折率の異なる薄膜を多層に形成している。そして、光の干渉により表面での反射光を打ち消している。さらに薄膜を形成する方法にも、ウェットコーティング法による形成、真空蒸着法による形成、連続スパッタ法による形成によるものがあり、それぞれ一長一短の特性をもっている。総じて、反射防止処理（ＡＲ処理）は高コストであるため、現在、さらなる低コスト化の検討が行われている。

反射型や半透過型の液晶表示装置では、液晶パネルに入射した光を反射させ、かつ拡散させることで、反射モードでの視認性を上げている。反射と拡散させる方法としては、反射電極の断面を凹凸に形成することで反射と拡散を同時に行うものがある。それとは別に反射と拡散を別個に行う方法もある。

その一例として、拡散粘着材をＣＦ（カラーフィルター）基板側偏光板に配置する方法がある。拡散粘着材は、ＣＦ基板側偏光板（偏光子と位相差板の積層品）とガラス基板とを貼り合わせている。または、ＣＦ基板側偏光板中の位相差板同士を貼り合わせている。また、拡散粘着材は、粘着材中に屈折率が異なるビーズがランダムに混入しているもので、通過する光を拡散させる機能がある。

さらに液晶表示パネルに鏡面反射板、または鏡面反射電極を配置している。この鏡面反射板、または鏡面反射電極によって、外光が反射する。この反射した光が、拡散粘着材を通過することによって拡散される。このように、拡散機能を持たない粘着材を拡散粘着材にすることで、反射モードでの視認性を上げている。

反射と拡散を同時に行う方法と、反射と拡散を別個に行う方法は、いずれの場合でも、一方向に光が入射してきても全方位に光を拡散させることができ、反射モードでの視認性を上げている。

ノーマリホワイト（液晶層に電圧を印加して黒を表示する方式）の表示方式を用いる半透過型液晶表示パネルは、円偏光板の位相差値と液晶の位相差値をそれぞれある値に合致させることで透過モード及び反射モードで黒を表示させている。位相差値を合致させる方法は、液晶表示パネルの両面に円偏光板を配置し、反射領域と透過領域の液晶層の厚さを個々に設定して行っている。液晶の位相差は、液晶に電圧を印加して液晶の配向状態を変化させることで変化させている。そのため円偏光板の位相差値が所望の値からずれると、黒を表示させるために設定していた液晶への印加電圧では最適な黒表示からずれ、黒の表示品位が落ちてしまう。

よって、円偏光板に組み込まれている液晶フィルムからなる位相差板の位相差値は、高い精度で管理されていなければならない。しかし、ＷＶフィルムに位相差板としての機能を持たせた従来の液晶表示装置では、高湿環境下または高温環境下において、黒を表示させる電圧が変化してしまう。これは、ＷＶフィルムのディスコティック液晶もしくは液晶層を塗布するベースフィルムであるＴＡＣ（トリアセチルセルロース）の面内位相差値が変化するためである。液晶フィルムの材料である液晶層及びＴＡＣは、温度により熱膨張し、湿度により吸湿する。このことが原因で応力変化し、通常の位相差板より位相変化が大きい。このように、位相差が変化することにより、初期での黒電圧設定値では初期の黒表示を表示することはできない。その結果コントラスト比が下がり、表示品位が劣化する。
特開２００４−３４１２０７号公報 特開２００５−１０７５０１号公報

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、コストアップすることなく表示特性の劣化を防止する液晶表示装置を得ることを目的とする。

本発明に係る液晶表示装置は、互いに対向して配置された第１基板と第２基板との間に液晶層を有し、前記第１基板の前記液晶層とは反対面に設けられた第１偏光制御素子と、前記第２基板の前記液晶層とは反対面に設けられた第２偏光制御素子とを備え、前記第１偏光制御素子及び前記第２偏光制御素子のそれぞれが少なくとも偏光板と、位相差板とを有し、一画素内に透過領域と反射領域を有する液晶表示装置であって、前記第２偏光制御素子は、液晶フィルムからなる位相差板を含み、前記第２偏光制御素子が前記第１偏光制御素子よりも視認側に配置され、かつ前記第２基板とは反対面に反射防止膜が存在しているものである。

本発明により、表示特性の劣化を防止することができる液晶表示装置を提供することができる。

まず、いくつかの実施の形態を説明する前に、それぞれに共通する液晶パネル構造とパネルの形成方法を説明する。

図１は本発明で用いた画素の構成を示すＴＦＴ基板の構成図である。

ＴＦＴ基板において、個々の画素には透過領域を構成する透過電極（透明電極）１と反射領域を構成する反射電極２が形成されている。透過電極１が設けられている部分（透過領域）は、バックライトからの光を透過し、反射電極２が設けられている部分（反射領域）は外光からの光を反射する。そして、透過電極１と反射電極２から構成されている画素電極を駆動するため、それぞれの画素にはＴＦＴ（薄膜トランジスタ）３が配置されている。そして、ＴＦＴ３のドレイン電極には、透過電極１と反射電極２が電気的に接続されている。ＴＦＴ３のゲート電極はゲート配線（走査配線）４に接続され、ゲート端子から入力される信号によってＴＦＴ３のＯＮとＯＦＦを制御している。ＴＦＴ３のソース電極はソース配線（信号配線）５に接続されている。ゲート電極に電圧を印加するとソース配線（信号配線）５から電流が流れるようになる。ソース電極に印加する電圧を任意に制御することにより液晶に実際かかる電圧（駆動電圧）を変えることができる。液晶に加える電圧はソース電極で制御できるため、液晶駆動状態については、液晶の中間的な透過率も自由に設定できる。

本発明は、図１に示すＴＦＴ基板のように透過領域と反射領域が画素の上下で分かれているような単純な構造のみに適用できるだけでなく、任意に透過領域と反射領域が配置されたものにも適用でき、またＴＦＴ３の断面構造に関係なく適用できるものである。

次にパネルを形成する工程を説明する。まず、ＴＦＴ基板を形成する工程を図２を用いて説明する。最初に、ゲート配線、ゲート電極、及びゲート端子を形成する。スパッタなどでガラスなどの透明基板６上に金属薄膜７を形成する。そしてこの金属薄膜７上に光感光性樹脂であるレジストをスピンコートによって塗布し、塗布したレジストを露光、現像する写真製版工程を行う。その後、エッチングによってパターニングをすることでゲート配線、ゲート電極、及びゲート端子を形成する。この工程により図２（ａ）に示すように金属薄膜７のパターンが透明基板６上に形成される。

その次に、プラズマＣＶＤ等の各種ＣＶＤ法で絶縁膜８、半導体薄膜９、オーミックコンタクト膜１０を連続して成膜し、写真製版工程、エッチング工程を通して半導体薄膜９及びオーミックコンタクト膜１０のパターン形成を行う。絶縁膜８はＳｉＮｘやＳｉＯｙ等からなり、ゲート絶縁膜として用いられる。半導体薄膜９としては、例えばアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）あるいはポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）が用いられる。オーミックコンタクト膜１０は、ｎ型半導体であり、ａ−Ｓｉあるいはｐ−Ｓｉにリン（Ｐ）等を微量にドーピングしたｎ−ａ−Ｓｉ膜、ｎ−ｐ−Ｓｉ膜が用いられる。これにより、図２（ｂ）に示す構造が形成される。

その後、スパッタなどでソース配線材料となる導電性膜１１を成膜し、写真製版工程、エッチング工程を実施する。これにより、ソース配線、ソース電極、ドレイン電極、反射電極、ソース端子を形成する。このソース配線、ソース電極、ドレイン電極、反射電極、ソース端子のパターンをマスクとして、その下にあるオーミックコンタクト膜１０をエッチングなどで除去し、隣り合うソース配線間は絶縁状態にしておくことが望ましい。このプロセスによりＴＦＴ部のオーミックコンタクト膜１０の中央部が除去され、半導体薄膜９が露出することになる。以上の工程により、図２（ｃ）に示す構造が基板上に形成される。

その後、プラズマＣＶＤ等の各種ＣＶＤ法でＳｉ３Ｎ４、ＳｉＯ２等あるいはそれらの混合物及び積層物からなる絶縁膜で形成した保護膜１２を形成する。ゲート端子部、ソース端子部の導通をとるために絶縁膜８と保護膜１２にコンタクトホールを形成する。その際、ＴＦＴのドレイン電極部の導通をとるための保護膜１２にもコンタクトホールを形成する。これにより図２（ｄ）に示す構成となる。

その後、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＳｎＯ２、ＩｎＺｎＯ等の透明導電膜１３をスパッタ、蒸着、塗布、ＣＶＤ、印刷法、ゾルゲル法等の手法で成膜する。この透明導電膜１３は、上記の材料の積層、あるいは混合層からなる透明導電層でもよい。そして、写真製版工程、エッチング工程を経て、透過電極を形成する。これにより図２（ｅ）に示す構成となる。透過電極と反射電極はドレイン電極と導通がとられている。これらの一連の工程を経ることで、液晶を駆動するためのＴＦＴ基板を形成する。

次に、上記のようにして製造したＴＦＴ基板とそれに対向するＣＦ基板を用いて作製される液晶表示パネルの組立工程を説明する。両方の基板には液晶分子を配向させるための配向膜としてポリイミド樹脂、例えばＪＳＲ製ＡＬ−２２５０１を塗布し、布によりラビング処理を施す。ＴＦＴ基板とＣＦ基板とでラビング方向を反平行方向にし、液晶をＴＦＴ基板、ＣＦ基板に対して平行配向させる。ＴＦＴ基板には表示領域周囲にシール剤をディスペンサで塗布し、両基板の配向膜面が対向するように貼りあわせる。この時、ＴＦＴ基板とＣＦ基板との間にスペーサーを散布してもよい。適当な圧力をかけながら加熱することでシール剤を硬化させて、透過領域のセルギャップを３．８μｍ、反射領域のセルギャップを２．０μｍに調整する。そして、複屈折率が０．０６５〜０．０７０の液晶材料、例えばメルク製ＭＪ０４２５４５を真空注入方法などにより基板間に注入する。液晶注入後、注入口を封止し、液晶表示パネルを作製する。

上記方法によって作製された液晶表示パネルの外面に、以下の実施の形態で詳細に述べる位相差板が付随した円偏光板をＴＦＴ基板側、ＣＦ基板側とも貼りつける。さらにＴＦＴ基板の裏面に照明装置（バックライトユニット）を設置し、液晶表示装置を得る。透過領域ではバックライトからの光が透過する。一方、反射領域では外部から液晶表示パネルに入射した光が反射電極で反射される。これにより、入射した外光を視認側へと反射することができる。
実施の形態１．

図３は、本実施の形態１にかかる半透過型液晶表示パネルの構成を示す断面図である。互いに対向して配置された第１基板（例えば、本実施の形態に係るＴＦＴ基板１４）と、第２基板（例えば、本実施の形態に係るＣＦ基板１５）との間に液晶層１６を有している。また、液晶表示パネルは、ＴＦＴ基板１４の液晶層１６とは反対面に設けられた第１偏光制御素子２７と、ＣＦ基板１５の液晶層１６とは反対面に設けられた第２偏光制御素子２８とを備えている。更に、第２偏光制御素子２８のＣＦ基板１５とは反対面に反射防止膜２６を設けている。

第１偏光制御素子２７及び第２偏光制御素子２８のそれぞれが少なくとも偏光板と位相差板とを備えている。偏光板は、一方向に振動する光を吸収し、他の一方向に振動する光だけを通過させ、直線偏光を作る。本実施の形態において偏光板は、第１の偏光子２０及び第２の偏光子２５である。位相差板とは、主としてλ／２やλ／４のような特定な位相差を生じさせるものである。これらはそれぞれλ／２板、λ／４板と呼ばれる。このように位相差板は、光学補償のために用いられ、視野角拡大のためにも使われる。

ＣＦ基板１５の視認側には第２偏光制御素子２８が設けられている。第２偏光制御素子２８は視認側から第２の偏光子２５、第２のλ／２板２４、２軸位相差板２３、液晶フィルム２２の順で設けられ、円偏光板を形成している。従って、入射した外光が第２の偏光子２５によって直線偏光になる。更に、第２のλ／２板２４、２軸位相差板２３、液晶フィルム２２によって、円偏光となって、ＣＦ基板１５に入射する。そして、第２偏光制御素子２８とＣＦ基板１５とは光拡散層２１によって接着されている。

一方、ＴＦＴ基板１４の裏面側には第１偏光制御素子２７が設けられている。第１偏光制御素子２７は裏面側から第１の偏光子２０、第１のλ／２板１９、第１のλ／４板１８の順で設けられ、円偏光板を形成している。従って、バックライトから入射した光が第１の偏光子２０によって直線偏光になる。更に、第１のλ／２板１９、第１のλ／４板１８によって、円偏光となって、ＴＦＴ基板１４に入射する。

円偏光板の構成は、一般的に広帯域円偏光板と呼ばれるものであり、λ／４板、λ／２板、偏光板の構成をとっているものである。広帯域円偏光板とは光を円偏光に変換し、選択波長帯域が広域化されたものである。第１のλ／４板１８は２軸性の位相差板でもよく、さらに広視野角化が設計可能となる。その際、２軸性の位相差板のＮｚ係数は０から０．８であることが望ましい。Ｎｚ係数はＮｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）で定義される値であり、位相差板面内の遅相軸方位の屈折率をｎｘ、位相差板面内においてｎｘと直交する方位の屈折率をｎｙ、位相差板の垂直方向の屈折率をｎｚとしている。これら位相差板のなかで正面方向に出射する光の偏光状態を制御するパラメータは、位相差板面内の位相差値と遅相軸角度と偏光板の吸収軸角度である。

本実施の形態において、反射領域は液晶層１６、反射電極２、及びギャップ制御層１７を備えている。なお、配向膜、カラーフィルター等の他の構成については省略して図示する。本実施の形態ではＴＦＴ基板１４上面の一部に反射電極２、ＣＦ基板１５下面の一部にギャップ制御層１７が設けられている。そして、反射電極２とギャップ制御層１７とは対向して配置されている。ＣＦ基板１５側から入射した光は反射電極２によって反射される。

円偏光板を用いた半透過型液晶表示装置においては、透過領域と反射領域でセルギャップをそれぞれ別個に設定する必要がある。すなわち、透過領域でのセルギャップＤ２と反射領域でのセルギャップＤ１を調整するため、ギャップ制御層１７が設けられている。セルギャップを形成させるためのギャップ制御層１７は、ＴＦＴ基板１４側に形成しても良いし、ＣＦ基板１５側に形成してもよい。もちろんＴＦＴ基板１４側とＣＦ基板１５側の両方に形成させてもよい。本実施の形態ではＣＦ基板１５側にギャップ制御層１７を形成させる構造で説明を行う。また、液晶層１６に用いられる液晶材料は、電圧無印加状態ではＴＦＴ基板１４とＣＦ基板１５に対して、略平行に１軸配向しており、電圧印加状態では起き上がってくるように運動する。

ＣＦ基板１５と第２偏光制御素子２８との間には光拡散層２１が設けられている。本実施の形態では、例えば光拡散層２１として拡散粘着材を用いている。これは、屈折率が異なるビーズを粘着材にランダムに混入させることで拡散機能を持たせている。拡散粘着材のヘイズ値は６０以上あると反射の拡散度合いは良好である。

本実施の形態において、液晶フィルム２２は富士写真フィルム社製のＷＶフィルムである。液晶フィルム２２はλ／４板またはλ／４板の一部、及び視野角補償フィルムとして用いられている。ＷＶフィルムとはディスコティック液晶化合物をハイブリッド配向させた液晶フィルムのことである。また、２軸位相差板２３は日東電工社製のポリカ（面内の位相差値＝１４０ｎｍｎ、Ｎｚ係数＝０．１）、第１のλ／４板１８、第１のλ／２板１９、第２のλ／２板２４はいずれも日東電工社製のゼオノアである。これらは例えば接着材によって貼り合わせられている。反射防止膜２６は、例えばソニーケミカル製ＡＲ３である。また、反射防止膜２６は、単層よりも連続スパッタによる積層膜（屈折率の大きい膜と小さい膜とを交互に積層）の構成の方が効果が大きい。

ＷＶフィルムを位相差板として用いた液晶表示装置は、高湿環境下または高温環境下において、位相差が変化してしまい最適黒電圧が変化し、コントラスト比の劣化が発生するという問題が生じる。ここで、本実施の形態では半透過型液晶表示装置の視認側表面に連続スパッタ法によって反射防止処理（ＡＲ処理）された第２偏光制御素子２８を用いている。その結果、高湿環境下または高温環境下において、最適黒電圧が変化せず、コントラスト比の劣化が反射防止処理（ＡＲ処理）を付随させていない偏光制御素子を用いた場合の１／１０以下に抑えることができる。

反射防止処理（ＡＲ処理）とは、屈折率の異なる薄膜を多層に形成して、光の干渉により表面での反射光を打ち消しているもので、反射防止膜２６のことである。そして、反射防止処理（ＡＲ処理）は、そもそもＣＦ基板１５側の第２偏光制御素子２８のみに処理をしている。すなわち、反射防止膜は液晶表示パネルの視認側の表面に設けられる。特許文献２では、ＷＶフィルムがＴＦＴ基板側に配置されている。この構造においては、高湿環境下または高温環境下における位相差変化を抑制させるために、ＴＦＴ基板側の表面にも反射防止処理（ＡＲ処理）を施さなければならない。このことは大幅なコストアップを招いてしまう。よって、本実施の形態ではＣＦ基板１５側に液晶フィルム２２を有する第２偏光制御素子２８に配置している。そして、ＣＦ基板１５側の第２偏光制御素子２８に連続スパッタ法によって形成された反射防止膜２６を設けている。これにより、コストアップはなく、高湿環境下または、高温環境下でもコントラスト比の劣化を防止することができる。つまり、本実施の形態によって、表示特性の劣化を防止することができる。

更に、本実施の形態では、光拡散層２１を用いている。光拡散層２１の位置は、第２偏光制御素子２８とＣＦ基板１５との間、つまり液晶フィルム２２とＣＦ基板１５との間にあるのが最適である。それ以外の位置、例えば液晶フィルム２２と２軸位相差板２３との間、２軸位相差板２３と第２のλ／２板２４との間、第２のλ／２板２４と第２の偏光子２５との間に光拡散層２１を配置した場合、光拡散層２１で反射してくる光が黒表示での反射輝度を上昇させてしまうからである。

黒表示で反射輝度を上昇させてしまう割合は、光拡散層２１がＣＦ基板１５から離れるほど大きい。その理由は、ＣＦ基板１５側に配置された位相差板（液晶フィルム２２、２軸位相差板２３、第２のλ／２板２４）の設計値が液晶セル内に配置した反射電極２によって反射してきた光に対し、もっとも黒になるように設計されているためである。つまり、反射電極２以外の箇所での反射光に対しては考慮されていない。このため、反射電極２以外からの反射光は、第２の偏光子２５を通過してしまう。

例えば、液晶フィルム２２と２軸位相差板２３との間に光拡散層２１がある場合は、液晶層１６の残留位相差分と液晶フィルム２２の位相差分が考慮されていない反射光がある。従って、反射光の一部が第２の偏光子２５を通過してしまう。そのため、反射モードでのコントラスト比は劣化する。また、２軸位相差板２３と第２のλ／２板２４との間に光拡散層２１がある場合は、液晶層１６の残留位相差分、液晶フィルム２２の位相差分、及び２軸位相差板２３の位相差分が考慮されていない反射光がある。そのため、反射モードでのコントラスト比は更に劣化する。ここで、ＣＦ基板１５と液晶フィルム２２との間に光拡散層２１を配置させると、考慮されていない位相差は液晶層１６のみである。これにより、コントラスト比の劣化を低減できる。よって、光拡散層２１の位置は、ＣＦ基板１５と第２偏光制御素子２８との間、つまりＣＦ基板１５と液晶フィルム２２との間にあるのが最適である。

液晶表示パネルの表示特性は、第１偏光制御素子２７及び第２偏光制御素子２８の種々位相差板（第１のλ／４板１８、第１のλ／２板１９、液晶フィルム２２、２軸位相差板２３、第２のλ／２板２４）の位相差値と遅相軸角度と偏光板の吸収軸角度、液晶フィルム２２の位相差値と遅相軸角度、反射領域と透過領域のそれぞれのセルギャップ、液晶層１６の捩れ角（ＴＦＴ基板１４とＣＦ基板１５の配向処理方向の角度差）と液晶材料の物性値（屈折率）で決まる。これらのパラメータにより所望の電気光学特性を設計できる。本実施の形態で採用した光学設計に寄与する上記パラメータの実施した値を表１に示す。それぞれの位相差板のリタデーションや液晶材料の屈折率は波長５５０ｎｍでの値で記述している。

軸角度は、０°が時計の３時方向、９０°が１２時方向、１８０°が９時方向、２７０°が６時方向である。

第１偏光制御素子２７及び第２偏光制御素子２８の構成と表１の設計値を用いた場合、高湿環境下または高温環境下において、最適黒電圧が変化せず、コントラスト比の劣化がなかった。

このように、図４や図５に示されているような従来一般的な半透過型液晶パネル構成と比べて、本実施の形態では良好な表示品位を得ることができる。図４や図５に示す従来一般的な半透過型液晶パネルでは、液晶フィルム２２がバックライト側（反視認側）にある。そして、反射防止膜２６が液晶フィルム２２側には設けられておらず、視認側にしか設けられていない。このため、高湿環境下または高温環境下において、液晶フィルム２２の位相差値が変化する。従って、最適黒電圧が変化し、コントラスト比の劣化が生じる。本実施の形態では、液晶フィルム２２が反射防止膜２６が設けられる視認側に配置されるため、高湿環境下または高温環境下において、液晶フィルム２２の位相差値が変化せず、表示品位も高い液晶表示装置となる。

また、本実施の形態は、第２偏光制御素子２８（第２の偏光子２５、第２のλ／２板２４、２軸位相差板２３、及び液晶フィルム２２の積層品）と液晶表示パネルとの間に光拡散層２１を挿入させている。つまり、第２偏光制御素子２８と、ＴＦＴ基板１４のガラス基板とを貼り合わせる粘着材を光拡散層２１にしている。これにより、液晶表示パネル内の反射電極２で反射させた光を光拡散層２１によって拡散できる。更に、上述のように、第２の偏光子２５の表面に反射防止膜２６を設け、高湿環境下または高温環境下において、液晶フィルム２２の位相差値の変化を防止している。このような方式の反射型液晶装置または半透過型液晶装置は、透過モードでのコントラスト比の劣化がなく、かつ反射モードでの表示品位も高い液晶表示装置となる。
実施の形態２．

図６は、本実施の形態に係る半透過型液晶表示パネルの構成を示す断面図である。実施の形態１に記載した半透過型液晶表示パネルにおいて、２軸位相差板２３の代わりに１軸位相差板である第２のλ／４板２９を用いている。すなわち液晶フィルム２２と第２のλ／２板２４との間に第２のλ／４板２９が配置されている。また、第２のλ／４板２９は日東電工社製のゼオノアである。実施の形態２で採用した光学設計に寄与するパラメータ値を表２に示す。

軸角度は、０°が時計の３時方向、９０°が１２時方向、１８０°が９時方向、２７０°が６時方向である。

本実施の形態でも光拡散層２１の位置は、実施の形態１で記載したとおりの理由で、液晶フィルム２２とＣＦ基板１５との間にあるのが最適である。

本実施の形態では、実施の形態１と比較して、視野角が実施の形態１ほど良いものではないが、２軸位相差板の代わりに１軸位相差板を採用していることで、コストは低く抑えられている。また、高湿環境下または、高温環境下において、最適黒電圧が変化せず、コントラスト比の劣化がなく、反射モードでの表示品位も高い半透過型液晶表示装置となっている。

本実施の形態のように、第２偏光制御素子２８の２軸位相差板２３は第２のλ／４板２９でもよい。また、第１偏光制御素子２７と第２偏光制御素子２８の両方に２軸位相差板２３を用いてもよく、あるいはどちらか一方に用いてもよい。
実施の形態３．

図７は本実施の形態に係る半透過型液属表示パネルの構成を示す断面図である。本実施の形態では、実施の形態１及び実施の形態２における光拡散層２１の代わりに粘着材３０を用いている。粘着材３０は光拡散層２１とは異なり屈折率が異なるビーズが混入していない。すなわち、拡散機能がない粘着材３０によってＣＦ基板１５と液晶フィルム２２とを貼り合わせている。本実施の形態では、ＴＦＴ基板１４上にある反射電極２の断面形状を凹凸にすることで光を拡散させている。反射電極２を凹凸にすることで、反射電極２に入射してきた光はランダムな方向に反射される。よって実施の形態１と実施の形態２で使用した光拡散層２１を配置する必要がなく、第２偏光制御素子２８とＣＦ基板１５とを貼り合わせるのに拡散機能がない粘着材３０を用いることで、光拡散層２１での反射光がなくなるので、実施の形態１で述べたように反射モードでの黒表示が実施の形態１よりもさらに良好になる。

反射電極２の断面形状を凹凸にする方法として、アクリル樹脂などの有機膜を反射電極２の下層に配置する構造で行っている。具体的には、図２に示す透明導電膜１３の下層に有機膜を配置する。この有機膜を感光性アクリル樹脂にすることで、露光、現像工程によって容易に膜表面に凹凸を形成することができ、その上に反射電極２を形成することで、反射電極２の断面形状を凹凸にすることができる。

本実施の形態において、半透過型液晶表示パネルに貼り付ける第１偏光制御素子２７及び第２偏光制御素子２８の構成は、実施の形態１で記載したものを使用できる。本実施の形態では、実施の形態１や実施の形態２と比較して、反射モードでの表示品位が高く、高湿環境下または高温環境下において、最適黒電圧が変化せず、コントラスト比の劣化がない半透過型液晶表示装置を提供できる。また、実施の形態２で記載したように、２軸位相差板２３の代わりに第２のλ／４板２９を用いてよい。
実施の形態４．

図８は本実施の形態に係る半透過型液晶表示パネルの構成を示す断面図である。本実施の形態は、実施の形態１の半透過型液晶表示パネルにおいて２軸位相差板２３がない半透過型液晶表示パネルである。本実施の形態では、液晶フィルム２２は新日本石油社製のＮＨフィルムを用いている。ＮＨフィルムとは棒状高分子液晶をハイブリッド配向させた位相差フィルムで、視野角を広げる視野角補償板である。更にＮＨフィルムは、面内位相差がλ／４であり、単独でλ／４板の機能も有する。従ってＮＨフィルムは、実施の形態１の２軸位相差板２３と、実施の形態１の液晶フィルム２２とを合わせた位相差と同様の位相差を生じさせる。

従来の半透過型の液晶表示装置にＮＨフィルムを用いた場合には、高湿環境下または高温環境下において、最適黒電圧が変化しコントラスト比の劣化が発生する。原因はＮＨフィルムの位相差値の変化である。ＮＨフィルムはＷＶフィルムと同様に液晶を有する。従って、ＮＨフィルムを有する液晶表示パネルの表面に反射防止膜２６を設けることで、高湿環境下または高温環境下におけるコントラスト比の劣化を防止することができる。つまり、実施の形態１と同等の効果を本実施の形態によって保つことができる。

以上の構成により、高湿環境下または、高温環境下において、最適黒電圧が変化せず、コントラスト比の劣化がなくなる。また、実施の形態１と同様の理由により、光拡散層２１の位置を液晶フィルム２２とＣＦ基板１５との間に配置することで、反射モードでの表示品位も高い半透過型液晶表示装置となる。

ＴＦＴ基板の構成図である。 ＴＦＴ基板の製造工程における構成を示す側面断面図である。 実施の形態１に係る半透過型液晶表示パネル断面図である。 参考例として従来一般的な半透過型液晶表示パネル断面図である。 参考例として従来一般的な半透過型液晶表示パネル断面図である。 実施の形態２に係る半透過型液晶表示パネル断面図である。 実施の形態３に係る半透過型液晶表示パネル断面図である。 実施の形態４に係る半透過型液晶表示パネル断面図である。

符号の説明

１ 透過電極、２ 反射電極、３ ＴＦＴ、４ ゲート配線（走査配線）、
５ ソース配線（信号配線）、６ 透明基板、７ 金属薄膜、８ 絶縁膜、
９ 半導体薄膜、１０ オーミックコンタクト膜、１１ 導電性膜、１２ 保護膜、
１３ 透明導電膜、１４ ＴＦＴ基板、１５ ＣＦ基板、１６ 液晶層、
１７ ギャップ制御層、１８ 第１のλ／４板、１９ 第１のλ／２板、
２０ 第１の偏光子、２１ 光拡散層、２２ 液晶フィルム、２３ ２軸位相差板、
２４ 第２のλ／２板、２５ 第２の偏光子、２６ 反射防止膜、
２７ 第１偏光制御素子、２８ 第２偏光制御素子、２９ 第２のλ／４板、
３０ 粘着材、Ｄ１ 透過領域セルギャップ、Ｄ２ 反射領域セルギャップ

Claims (4)

1. 互いに対向して配置された第１基板と第２基板との間に液晶層を有し、
   前記第１基板の前記液晶層とは反対面に設けられた第１偏光制御素子と、
   前記第２基板の前記液晶層とは反対面に設けられた第２偏光制御素子とを備え、
   前記第１偏光制御素子及び前記第２偏光制御素子のそれぞれが少なくとも偏光板と、位相差板とを有し、
   一画素内に透過領域と反射領域を有する液晶表示装置であって、
   前記第２偏光制御素子は、液晶フィルムからなる位相差板を含み、
   前記第２偏光制御素子が前記第１偏光制御素子よりも視認側に配置され、かつ前記第２基板とは反対面に反射防止膜が存在している液晶表示装置。
2. 前記第２基板と前記第２偏光制御素子との間に光拡散層が存在している請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記第２偏光制御素子に含まれる前記液晶フィルムが液晶をハイブリッド配向させた位相差フィルムである請求項１乃至３のいずれかに記載の液晶表示装置。
4. 前記第１偏光制御素子及び前記第２偏光制御素子の少なくとも一方が２軸位相差板を含む請求項１乃至４のいずれかに記載の液晶表示装置。

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