JP2007334085A - 液晶表示装置、及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】１／４波長板における温度依存性による表示ムラを低減することで、より高視野角で高コントラストを得る、半透過反射型の液晶表示装置、及び電子機器を提供する。
【解決手段】誘電異方性が負の液晶を有した液晶層５０を挟持する一対の基板１０，２５と、一対の基板１０，２５における外側に順に積層された、法線方向に光軸を有する負のＣプレート１７，３７と逆波長分散特性を有する１／４波長板１６，３６と偏光板２０，３８とを具備し、１つの画素領域内にて透過表示と反射表示とを行う半透過反射型の液晶表示装置１００である。１／４波長板１６，３６は、波長４５０ｎｍ及び波長５９０ｎｍにおける位相差値の比が０．８以上１．０以下であり、かつ波長５９０ｎｍにおける位相差値が１３５ｎｍ以上１４５ｎｍ以下であり、Ｃプレート１７，３７の固有屈折率が１．４５以上１．６５以下である。
【選択図】図３

Description

本発明は、垂直配向（ＶＡ）モードを採用した液晶表示装置及び電子機器に関し、反射型表示と透過型表示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。

反射表示と透過表示の２つの表示方式を兼ね備えた、いわゆる半透過反射型の液晶表示装置は、周囲の明るさに応じて反射モードまた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。

下記の特許文献１に開示された半透過反射型の液晶表示装置は、液晶パネルと偏光板との間に位相差板を配置し、高輝度で高コントラストな表示を可能としている。このような位相差板としては、１／４波長板、１／２波長板あるいはこれらを組み合わせたものがある。

このような半透過反射型の液晶表示装置は、例えば携帯電話等の電子機器の表示部として利用され、この場合、屋内や屋外を問わず広い温度環境下においても良好な表示を得ることが望まれている。
特開２００３−９８５２３号公報

しかしながら、１／４波長板は温度依存性があるため、例えば液晶表示装置の周辺の温度が高くなると表示ムラが発生して表示品位を低下させるといった問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、１／４波長板における温度依存性による表示ムラを低減することで、より高視野角で高コントラストを得る、半透過反射型の液晶表示装置、及び電子機器を提供することを目的としている。

本発明の液晶表示装置は、誘電異方性が負の液晶を有した液晶層を挟持する一対の基板と、該一対の基板の外側に順に積層された、法線方向に光軸を有する負のＣプレートと逆波長分散特性を有する１／４波長板と偏光板とを具備し、１つの画素領域内にて透過表示と反射表示とを行う半透過反射型の液晶表示装置において、前記１／４波長板は、波長４５０ｎｍにおける位相差値をＲ（４５０）とし、波長５９０ｎｍにおける位相差値をＲ（５９０）としたとき、Ｒ（４５０）／Ｒ（５９０）の比が０．８以上１．０以下であり、かつ波長５９０ｎｍにおける位相差値が１３５ｎｍ以上１４５ｎｍ以下であり、前記Ｃプレートの固有屈折率が１．４５以上１．６５以下であることを特徴とする。

本発明の液晶表示装置によれば、最適化された逆分散特性を有した１／４波長板と最適化された固有屈折率を有したＣプレートとを組み合わせることで、後述するように１／４波長板の温度依存性に起因する表示ムラを低減でき、より高視野角で高コントラストな表示を行うことができる。

前記液晶表示装置によれば、少なくとも表示領域側における、前記偏光板と前記１／４波長板との間に、法線方向に光軸を有する正のＣプレートが設けられているのが好ましい。

この構成によれば、正のＣプレートにより偏光板の視野角を補償でき、液晶表示装置の高視野角化を実現できる。

前記液晶表示装置によれば、前記偏光板は基材及び偏光層が積層されてなり、前記基材は厚み方向における位相差を有しないのが好ましい。

この構成によれば、偏光板を構成する基材の厚み方向の位相差を無くすことができるので、これにより視覚補償機能が高まり、液晶表示装置のさらなる高視野角化を実現できる。

本発明の電子機器は、上記の液晶表示装置を備えたことを特徴とする。

本発明の電子機器によれば、高視野角で高コントラストの表示が可能な表示部を具備した電子機器を提供することができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図面において、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。

図１は本実施形態に係る液晶表示装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に配置された複数のドットの等価回路図、図２は本液晶表示装置の１画素領域の構造を示す平面図であって、図３は液晶表示装置の構造を示す断面図であって、図２のＡ−Ａ´線に沿う部分断面図である。

本実施形態の液晶表示装置１００は、スイッチング素子としてのＴＦＴを備えるアクティブマトリクス方式の半透過反射型の液晶表示装置である。本実施の形態の液晶表示装置１００において、図１に示すように、画像表示領域を構成するマトリクス状に配置された複数のドットには、画素電極９と当該画素電極９を制御するためのスイッチング素子であるＴＦＴ３０がそれぞれ形成されており、画像信号が供給されるデータ線６ａが当該ＴＦＴ３０のソースに電気的に接続されている。データ線６ａに書き込む画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、この順に線順次に供給されるか、あるいは相隣接する複数のデータ線６ａに対してグループ毎に供給される。また、走査線３ａがＴＦＴ３０のゲートに電気的に接続されており、複数の走査線３ａに対して走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍが所定のタイミングでパルス的に線順次で印加される。また、画素電極９はＴＦＴ３０のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるＴＦＴ３０を一定期間だけオンすることにより、データ線６ａから供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを所定のタイミングで書き込む。

画素電極９を介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、後述する共通電極との間で一定期間保持される。液晶は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能にする。ここで、保持された画像信号がリークするのを防止するために、画素電極９と共通電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量７０が付加されている。なお、符号３ｂは容量線である。

次に、図２に基づいて、本実施形態の液晶表示装置１００の画素構成について説明する。図２（ａ）に示すように、本実施形態の液晶表示装置１００では、互いに平行に延在する走査線３ａと、これらの走査線に交差して延在するデータ線６ａとに囲まれた平面視矩形状の領域がサブ画素領域Ｄ１〜Ｄ３とされ、１つのサブ画素領域に対応して３原色のうち１色のカラーフィルタが形成され、３つのサブ画素領域Ｄ１〜Ｄ３で３色のカラーフィルタ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂを含む画素領域を形成している。なお、これらのカラーフィルタ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂは、それぞれ図示上下方向に延びるストライプ状に形成され、その延在方向で各々複数のサブ画素領域に跨って形成されるとともに、図示左右方向にて周期的に配列されている。

サブ画素領域Ｄ１〜Ｄ３に設けられた画素電極９は、各サブ画素領域内に形成されたスリット１９により複数（本実施形態では３つ）のサブピクセル（島状部）２９ａ，２９ｂ，２９ｂに分割され、各サブピクセルは中央部で連結されている（連結部）。図示上側のサブピクセル２９ａはＡｌ（アルミニウム）やＡｇ（銀）等の光反射性の金属膜若しくはこれらの金属膜とＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明導電膜との積層膜からなる。このサブピクセル２９ａは反射電極として機能し、このサブピクセル２９ａの形成された領域が反射表示領域Ｒとなる。反射電極の表面には凹凸形状が付与されており、この凹凸によって反射光が散乱されることで、視認性の良い表示が得られるようになっている。

また、図示下側の２つのサブピクセル２９ｂ，２９ｂはＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明導電膜からなり、このサブピクセル２９ｂ，２９ｂの形成された領域が透過表示領域Ｔとなる。すなわち、本実施形態の液晶表示装置１００は、１つのサブ画素領域内に反射表示を行なう反射表示領域Ｒと透過表示を行なう透過表示領域Ｔとを備えた半透過反射型の液晶表示装置であり、表示可能な領域の略１／３の面積が反射表示に寄与し、残りの略２／３の面積が透過表示に寄与するようになっている。図２では、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとの境界を一点鎖線で示している。なお、サブピクセルとサブピクセルを連結する連結部はＩＴＯ等の透明導電膜からなり、この連結部も透過表示に寄与するようになっている。それぞれのサブピクセル２９ａ，２９ｂ，２９ｂの中央部には、液晶の配向を規制するための配向規制手段である誘電体の突起１８が配設されている。各サブピクセル２９ａ，２９ｂ，２９ｂの角部には面取り等が施され、サブピクセル２９ａ，２９ｂ，２９ｂは平面視略八角形状ないし略円形状とされている。

図示上方側のサブピクセル２９ａと、走査線３ａ、データ線６ａとの間に、ＴＦＴ３０が介挿されている。ＴＦＴ３０は、アモルファスシリコンの半導体層３３と、該半導体層３３の下層側（基板本体１０Ａ側）に設けられたゲート電極３２と、半導体層３３の上層側に設けられたソース電極３４と、ドレイン電極３５とを備えて構成されている。半導体層３３のゲート電極３２と対向する領域にＴＦＴ３０のチャネル領域が形成されており、その両側の半導体層には、ソース領域、及びドレイン領域が形成されている。

ゲート電極３２は、走査線３ａの一部をデータ線６ａの延在方向に分岐して形成されており、その先端側で半導体層３３と図示略の絶縁膜を介して対向している。ソース電極３４は、データ線６ａの一部を走査線３ａの延在方向に分岐して形成されており、図示略のコンタクトホールを介して半導体層３３のソース領域と電気的に接続されている。ドレイン電極３５の一端側は、図示略のコンタクトホールを介して前記ドレイン領域と電気的に接続されており、ドレイン電極３５の他端側は、直接又はコンタクトホールＣを介してサブピクセル２９ａ（画素電極９）と電気的に接続されている。

そして、ＴＦＴ３０は、走査線３ａを介して入力されるゲート信号により所定期間だけオン状態とされることで、データ線６ａを介して供給される画像信号を、所定のタイミングで液晶に対して書き込めるようになっている。

一方、図３に示す断面構造を見ると、液晶表示装置１００は、素子基板１０と、これに対向配置された対向基板２５とを備え、前記基板１０，２５間に初期配向状態が垂直配向を呈する誘電異方性が負の液晶を有した液晶層５０が挟持されている。素子基板１０の外面側にあたる液晶セルの外側には、照明手段として光源、リフレクタ、導光板などを有するバックライト（図示略）が設置されている。なお、符号５１にて示す略棒状の楕円体は、垂直配向された液晶分子を概念的に示すものである。このように本実施形態に係る液晶表示装置１００は、垂直配向モード（ＶＡ方式）の液晶層５０を備える垂直配向型の液晶表示装置であって、かつ上述したように反射表示及び透過表示を可能にした半透過反射型の液晶表示装置である。

素子基板１０は、石英、ガラス等の透光性材料からなる基板本体１０Ａを基体としてなり、基板本体１０Ａの内面側（液晶層側）に図示されない走査線が形成されている。そして、この走査線の一部はゲート電極３２として機能し、該ゲート電極３２を覆ってゲート絶縁膜１４が形成されている。そして、ゲート絶縁膜１４上にアモルファスシリコンの半導体層３３が形成されており、半導体層３３に一部乗り上げるようにしてソース電極３４と、ドレイン電極３５とが形成されている。

前記ＴＦＴ３０を覆って酸化シリコン等からなる層間絶縁膜１５が形成されており、該層間絶縁膜１５上に画素電極９が形成されている。前記層間絶縁膜１５を貫通して、ドレイン電極３５に達するコンタクトホールＣが形成されており、このコンタクトホールＣ内に画素電極９が一部埋設されることで、画素電極９とＴＦＴ３０とが電気的に接続されている。また、図示は省略したが、画素電極９及び層間絶縁膜１５を覆ってポリイミド等の垂直配向膜が形成されており、液晶分子５１の初期配向を基板面に対し垂直に配向させるようになっている。

対向基板２５は、石英、ガラス等の透光性材料からなる基板本体２５Ａを基体としてなる。基板本体２５Ａの内面側には、反射表示領域Ｒ及び透過表示領域Ｔに跨ってカラーフィルタ２２が設けられている。カラーフィルタ２２は互いに色の異なる複数種類のカラーフィルタ（着色層）２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂからなり、これらカラーフィルタ２２を構成する各カラーフィルタ２２Ｒ〜２２Ｂの間には必要に応じて黒色樹脂等からなる遮光層（ブラックマトリクス）が配置される。

カラーフィルタ２２の内面側には反射表示領域Ｒに対応して絶縁膜４０が選択的に形成されている。このようにサブ画素領域内に部分的に形成された絶縁膜４０により、液晶層５０の層厚が反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとで異なった状態となっている。絶縁膜４０は、アクリル樹脂等の透明な有機材料膜を用いて形成されている。絶縁膜４０は、例えば膜厚が２μｍ±１μｍ程度に形成され、絶縁膜４０が存在しない部分の液晶層５０の厚みは２μｍ〜６μｍ程度であり、反射表示領域Ｒにおける液晶層５０の厚みは透過表示領域Ｔにおける液晶層５０の厚みの約半分となっている。つまり、絶縁膜４０は、自身の膜厚によって反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとにおける液晶層５０の層厚を異ならせる液晶層厚調整層として機能し、これによりマルチギャップ構造を実現するものとなっている。本例の液晶表示装置１００は、このような構成により明るく高コントラストの表示が得られるようになっている。なお、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとの境界付近には、絶縁膜４０の層厚が連続的に変化している傾斜面が形成されており、さらに隣接するサブピクセル間を連結している線状の電極膜（連結部）とも平面的に重なっている。

さらに基板本体２５Ａの内面側には、カラーフィルタ２２と絶縁膜４０の表面を覆って対向電極３１が形成されている。対向電極３１は平面ベタ状のＩＴＯ等からなる透明導電膜であり、係る対向電極３１上の画素電極９と対向する位置に、液晶層５０に突出する誘電体突起１８が設けられている。誘電体突起１８の断面形状は略三角形で図示しているが、実際にはなだらかな曲面形状で形成される。透過表示領域Ｔには、２つのサブピクセル２９ｂ，２９ｂの各々に対応して、それらの中央部に対向する位置にそれぞれ１つずつ誘電体突起１８が形成されており、反射表示領域Ｒには、サブピクセル２９ａに対応して、その中央部に対向する位置（絶縁膜４０上）に誘電体突起１８が１つ形成されている。

これらの誘電体突起１８は、樹脂等の誘電体材料からなり、マスクを用いたフォトリソグラフィ等によって形成することができる。本実施形態では、ノボラック系のポジ型フォトレジストを用いて高さ１．２μｍ、直径１２μｍの誘電体突起１８を反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔに対して一括で形成している。例えば、レジストを現像後に２２０℃でポストベークすることで、なだらかな突起形状を得ることができる。この誘電体突起１８の高さは透過表示用として最適に設定されたものとなっている。

また図示は省略したが、対向電極３１及び誘電体突起１８を覆ってポリイミド等の垂直配向膜が形成されており、液晶分子５１の初期配向を基板面に対し垂直に配向させるようになっている。

対向基板２５の外側には、面内法線方向に光軸を有するネガティブＣプレート（負のＣプレート）３７と、可視光の波長に対して略１／４波長の位相差を有するλ／４板（１／４波長板）３６と、特定方向に振動する直線偏光のみを透過させる上側偏光板（偏光板）３８とが順に積層配置されている。一方、素子基板１０の外側には上記対向基板２５と同様に、ネガティブＣプレート（負のＣプレート）１７とλ／４板（１／４波長板）１６と下側偏光板（偏光板）２０とが順に積層配置されている。

上記λ／４板１６，３６としては、その波長分散が逆分散特性を示すものを用い、具体的には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）（以下、波長分散Ｘと称す）が、０．８以上１．０以下となるものを採用することができ、具体的に本実施形態では０．８８のものを用いた。λ／４板１６，３６は、逆波長分散特性を示すので、可視光の波長に対して略１／２波長の位相差を有するλ／２板を併用することを要しない。よって、光が透過する位相差板の数を低減させることで表示品位低下の防止、及び液晶表示装置１００の小型化が図られている。なお、上記λ／４板１６，３６は、ポリカーボネイト等を用いて製造される。

ところで、液晶表示装置１００の反射表示領域ＲにおけるコントラストＣＲはλ／４板３６における波長分散Ｘに依存する。なお、液晶表示装置１００の透過表示領域Ｔにおけるコントラストは、λ／４板１６，３６における波長分散Ｘに依存することがない。

具体的に、反射表示領域ＲにおけるコントラストＣＲと波長分散Ｘとは以下に示される関係となっている。

波長分散；Ｘ コントラスト；ＣＲ
０．８＜Ｘ ３５＜ＣＲ
０．８≦Ｘ≦１．０ ３５≧ＣＲ≧２５
１．０＞Ｘ ２５＞ＣＲ
波長分散Ｘが０．８に近づくとコントラストＣＲが高く（ＣＲ＝３５）なる。そのため、λ／４板１６，３６における波長分散としては、０．８に近い値とすることが好ましく、後述する表示ムラを抑え、高いコントラストを得るためには、０．８５程度とするのが最も好ましい。

なお、本実施形態では、対向基板２５側に設けられたλ／４板３６と素子基板１０側に設けられたλ／４板１６との波長分散Ｘが同じになっているが、それぞれの波長分散が上記範囲を満たしていれば、互いの基板１０，２５における波長分散Ｘが異なっていてもよい。この場合、反射表示領域ＲでのコントラストＣＲを高めるために、液晶表示装置１００における画像表示領域側、すなわち対向基板２５側のλ／４板３６の波長分散Ｘを０．８近傍の値に設定するのが望ましい。

また、上記λ／４板１６，３６は、波長５９０ｎｍにおける位相差値が１３５ｎｍ以上１４５ｎｍ以下となっている。また、上記波長分散Ｘが大きくなる（１．０に近づく）に従って、波長５９０ｎｍにおける位相差値が小さくなる（１３５ｎｍに近づく）。反対に、上記上記波長分散が小さくなる（０．８に近づく）に従って、波長５９０ｎｍにおける位相差値が大きくなる（１４５ｎｍに近づく）。

次に、上記ネガティブＣプレート１７、３７について説明すると、Ｃプレートの主面の法線方向をＺ軸、Ｃプレートにおける遅相軸方向をＸ軸、該遅相軸と直交する方向をＹ軸をとり、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の屈折率をそれぞれｎｘ、ｎｙ、ｎｚとしたとき、ｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚの関係にある、光学的に負の一軸性を有するものである。

上記ネガティブＣプレート１７、３７は、固有屈折率が１．４５以上１．６５以下となっているのが好ましい。このような範囲にネガティブＣプレートの固有屈折率を規定することで、ネガティブＣプレート１７、３７内を光が透過する際の屈折が抑えられ、屈折による視野角特性への影響を低減することができる。

ネガティブＣプレート１７、３７におけるＺ方向の位相差値（Ｒｔｈ）は、下記式（１）で表される値であり、９０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下の範囲とするのが好ましく、本実施形態では１２０ｎｍとした。なお、液晶層５０の位相差は４００ｎｍとなっている。

Ｒｔｈ＝（（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ）・ｄ
液晶表示装置１００は、上記ネガティブＣプレート１７、３７を備えることで、斜め方向から見た場合に液晶分子の等方性が崩れることに起因する視野角特性の悪化が防止されたものとなっている。

次に、液晶表示装置１００における各光学軸の関係について説明する。

上記λ／４板１６，３６の光軸と、上記偏光板２０，３８の偏光軸とが略４５°の角度をなすように配置され、偏光板２０，３８およびλ／４板１６，３６は協働して円偏光板として機能する。この円偏光板により、直線偏光を円偏光に変換し、円偏光を直線偏光に変換し得るようになっている。また、上記偏光板２０，３８は、互いの透過軸が直交するように配置されている。

具体的には図４に示すように、上述した素子基板１０に設けられた走査線３ａの延在方向（図２参照）を基準（０°）とし、該基準から反時計回りを正とした場合、対向基板２５側から、上側偏光板３８の偏光軸が１６５°、λ／４板３６の光軸が３０°、λ／４板１６の光軸が１２０°、下側偏光板２０の偏光軸が７５°に設定した。

ところで、液晶表示装置は、高温下にて表示ムラが発生する。これは、液晶表示装置に設けられているλ／４板が温度依存性を有するのが原因と考えられる。

ここで、逆波長分散特性を示すλ／４板の温度依存性について説明する。

図５は、波長分散の異なるλ／４板を備えた液晶表示装置において、５０℃、及び７０℃にて発生する表示ムラの状態をグレースケール表示で示す図である。なお、図５は、波長分散が０．７９６、０．８８、１．０３の場合を示している。ここで、波長分散が０．８８の場合は、本実施形態に係る液晶表示装置１００の各温度での表示ムラを示している。また、波長分散０．７９６、１．０３の液晶表示装置は、上記液晶表示装置１００に対してλ／４板における波長分散が異なる以外は同一の構成となっている。

図５に示すように、波長分散が０．７９６、すなわち０．８以下の場合、温度が７０℃に上昇すると表示ムラが大きくなる。一方、上記波長分散が０．８８の場合（本実施形態に係る液晶表示装置１００）であれば、表示ムラの発生を実使用上問題がない程度に抑えることができる。よって、逆波長分散特性を示すλ／４板の波長分散が０．８以上であれば、温度上昇による表示ムラの発生を抑えることができる。また、波長分散が１．０３の場合、温度が７０℃に上昇しても表示ムラが起こり難いが、このλ／４板は逆波長分散特性を有しない。波長分散が０．８８である液晶表示装置１００のλ／４板１６，３６は、温度による位相差特性が変化し難い材料から構成されたものとなっている。

本実施形態に係る液晶表示装置１００は、波長分散が０．８以上１．０以下となる逆波長分散特性を示すλ／４板１６，３６を備えているので、温度に起因する表示ムラが防止される。また、このλ／４板１６，３６に最適化された固有屈折率を有したネガティブＣプレート１７，３７を組み合わせたことで、高視野角かつ高コントラストな表示を行うことができる。

（表示動作）
次に本実施形態の液晶表示装置１００の表示動作について説明する。

まず、透過モードにおいては、バックライトから照射された光は、下側偏光板２０およびλ／４板１６を透過して円偏光に変換され、ネガティブＣプレート１７を透過して液晶層５０に入射する。電圧無印加時において基板と垂直に配向している液晶分子には屈折率異方性がほとんどないので、入射光は円偏光を保持したまま液晶層５０を進行する。さらにネガティブＣプレート３７及びλ／４板３６を透過した入射光は、上側偏光板３８の透過軸と直交する直線偏光に変換される。そして、この直線偏光は上側偏光板３８を透過しないので、本実施形態の液晶表示装置１００では、電圧無印加時において黒表示が行われる（ノーマリーブラック表示）。

一方、液晶層５０に電界を印加すると、液晶分子が基板面方向に倒れるように配向して、透過光に対する屈折率異方性を呈する。そのため、バックライトから液晶層５０に入射した円偏光は、液晶層５０を透過する過程で楕円偏光に変換される。この入射光がネガティブＣプレート３７、及びλ／４板３６を透過しても、上側偏光板３８の透過軸と直交する直線偏光には変換されず、その全部または一部が偏光板３７を透過する。したがって、本実施形態の液晶表示装置１００では、電圧印加時において白表示が行われる。また係る構成のもと液晶層５０に印加する電圧を調整することにより、階調表示を行うことが可能である。この際、本実施形態では、液晶分子５１はサブピクセル２９ｂの輪郭に対して垂直方向に傾倒する。また、各サブピクセル２９ｂ，２９ｂの中央部に対向する位置に誘電体突起１８，１８が配置されているので、誘電体突起１８の周辺では、電圧無印加時には液晶分子５１が誘電体突起１８の傾斜面と垂直に配向し、電圧印加時には図３に示すように誘電体突起１８から外側に向かって液晶分子５１が倒れ、それを中心とした平面放射状に液晶分子５１が配向する（図２（ａ）参照）。したがって、本実施形態の液晶表示装置１００では、電圧印加時に液晶分子５１のダイレクタが全方位に向くこととなり、視野角の極めて広い表示が実現される。なお、透過表示領域Ｔには全体にカラーフィルタ２２が配置されているので、サブピクセル２９ｂ，２９ｂを透過した光は全て着色された光となる。

次に、反射モードにおいては、対向基板２５の外側から入射された外光は、上側偏光板３８およびλ／４板３６を透過して円偏光に変換され、ネガティブＣプレート３７を透過して液晶層５０に入射する。電圧無印加時において基板と垂直に配向している液晶分子には屈折率異方性がほとんどないので、入射光は円偏光を保持したまま液晶層５０を進行してサブピクセル２９ａ（反射電極）に到達する。そしてサブピクセル２９ａにより反射されて液晶層５０に戻り、再びλ／４板３６に入射する。このとき、サブピクセル２９ａにより反射された円偏光は、その回転方向が反転しているので、λ／４板３６を透過する際に上側偏光板３８の透過軸と直交する直線偏光に変換される。そして、この直線偏光は上側偏光板３８を透過しないので、本実施形態の液晶表示装置１００では、電圧無印加時において黒表示が行われる（ノーマリーブラック表示）。

一方、液晶層５０に電界を印加すると、液晶分子が基板面方向に倒れるように配向して、透過光に対する屈折率異方性を呈する。そのため、対向基板２５の外側から液晶層５０に入射した円偏光は、液晶層５０を透過する過程で直線に変換されてサブピクセル２９ａ（反射電極）に到達する。そして、サブピクセル２９ａにより反射された後、液晶層５０及びネガティブＣプレート３７を透過して再びλ／４板３６に入射する。この反射光は、先の入射光と同じ回転方向の円偏光であるためλ／４板３６により上側偏光板３８の透過軸と平行な直線偏光に変換されていることから前記上側偏光板３８を透過する。したがって、本実施形態の液晶表示装置１００では、電圧印加時において白表示が行われる。また、このような構成のもと液晶層５０に印加する電圧を調整することにより、階調表示を行うことが可能である。

この際、本実施形態では、液晶分子５１はサブピクセル２９ａの輪郭に対して垂直方向に傾倒する。また、サブピクセル２９ａの中央部に対向する位置に誘電体突起１８が配置されているので、誘電体突起１８の周辺では、電圧無印加時には液晶分子５１が誘電体突起１８の傾斜面と垂直に配向し、電圧印加時には図３に示すように誘電体突起１８から外側に向かって液晶分子５１が倒れ、それを中心とした平面放射状に液晶分子５１が配向する（図２（ａ）参照）。したがって、本実施形態の液晶表示装置１００では、電圧印加時に液晶分子５１のダイレクタが全方位に向くこととなり、視野角の極めて広い表示が実現される。

これらの表示形態において、反射表示領域Ｒにおいては入射光が液晶層５０を２回透過するが、透過表示領域Ｔに関してはバックライトから発せられた光が液晶層５０を１回しか透過しない。したがって、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとでは、液晶層５０のリタデーション（位相差値）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領域Ｒに液晶層厚調整用の絶縁膜４０を形成することにより、反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔにおけるリタデーションの最適化を図り、反射表示領域Ｒ及び透過表示領域Ｔ共に明るく高コントラストの表示が得られるようになっている。

以上説明したように、本実施形態の液晶表示装置１００によれば、熱による表示ムラを防止するように最適化された波長分散を有するλ／４板１６，３６と最適化された固有屈折率を有するネガティブＣプレート１７，３７とを組み合わせることで、高視野角かつ高コントラストな表示ができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明に係る液晶表示装置の第２の実施形態について説明する。図６は本実施形態に係る液晶表示装置２００の概略断面構造を示す説明図である。

図６に示すように、本実施形態の液晶表示装置２００と上記第１の実施形態に係る液晶表示装置１００との違いは、対向基板２５を構成する上側偏光板３８とλ／４板３６との間にポジティブＣプレート３９が設けられている点においてのみ異なっており、それ以外の構成及び光学軸の配置等は共通となっている。

ここで、ポジティブＣプレート３９について説明すると、Ｃプレートの法線方向をＺ軸、Ｃプレートにおける遅相軸方向をＸ軸、該遅相軸と直交する方向をＹ軸をとり、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の屈折率をそれぞれｎｘ、ｎｙ、ｎｚとしたとき、ｎｘ＝ｎｙ＜ｎｚの関係にある、光学的に正の一軸性を有するものである。

このようにポジティブＣプレート３９を設けることで、上側偏光板３８における視野角を補償することができる。したがって、本実施形態に係る液晶表示装置２００は、上記第１の実施形態に係る液晶表示装置１００に比べて、より高い視野角を備えたものとなる。

（第３の実施形態）
次に、本発明に係る液晶表示装置の第３の実施形態について説明する。本実施形態に係る液晶表示装置３００と上記第１の実施形態に係る液晶表示装置１００とは、偏光板の構成が異なっており、その他の構成は同様であるため説明を省略する。

第１の実施形態に係る液晶表示装置１００が備える偏光板は、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）等の偏光層をＴＡＣ（トリアセチルセルロース）等からなる基材上に積層することで構成されている。この基材は、厚み方向に位相差を有しているため、液晶表示装置における視覚補償機能を低下させる原因となる。

そこで、本実施形態に係る偏光板２０，３８は、図７に示すように、その厚み方向における位相差を有しない材料からなる基材２０ａ（３８ａ）上に偏光層２０ｂ（３８ｂ）を積層することで構成されている。したがって、本実施形態の偏光板２０，３８は、基材２０ａ（３８ａ）特有の厚み方向の位相差が生じないので視覚補償機能が高まり、液晶表示装置３００のさらなる高視野角化を実現できる。このような構成からなる偏光板は、少なくとも液晶表示装置の表示領域側、すなわち対向基板２５側における偏光板に採用すればよい。なお、偏光板２０，３８を位相差を生じない偏光層２０ｂ（３８ｂ）のみから構成するようにしてもよい。また、上記第２の実施形態に係る液晶表示装置２００における偏光板に適用することもできる。

（電子機器）
図８は、本発明に係る液晶装置を表示部に備えた電子機器の一例である携帯電話の斜視構成図であり、この携帯電話１３００は、本発明の液晶装置を小サイズの表示部１３０１として備え、複数の操作ボタン１３０２、受話口１３０３、及び送話口１３０４を備えて構成されている。

上記実施の形態の液晶装置は、上記携帯電話に限らず、電子ブック、パーソナルコンピュータ、ディジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型あるい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、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等々の画像表示手段として好適に用いることができ、いずれの電子機器においても、明るく、高コントラストであり、かつ広視野角の透過／反射表示が可能になっている。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。例えば、前述した各実施形態において、液晶層厚調整層やカラーフィルタ２２の配置は任意である。液晶層厚調整層は素子基板側若しくは対向基板側のいずれに配置してもよく、双方に配置することもできる。同様に、カラーフィルタ２２は対向基板側だけでなく、素子基板側に配設することも可能である。

また、前記実施形態では、液晶の配向規制手段として略円錐状の誘電体突起１８をサブピクセルの中央部に配置したが、この代わりに、サブピクセルの外周部に沿って細長い壁状の突起を形成し、これを配向制御手段として用いてもよい。この細長い突起は前述した略円錐状の突起１８と同様の作用効果を奏する。また、液晶駆動用の電極（画素電極９や対向電極３１）の一部を切り欠いて形成したスリット状の開口部（電極スリット）を配向規制手段として用いても良い。電極スリットは突起では原理は異なるものの略同様の作用を示す。さらに、配向規制手段は突起と電極スリットの組み合わせであってもよい。

また、前記実施形態では、画素駆動用の素子としてアモルファスシリコンからなるＴＦＴを用いたが、この代わりにポリシリコンからなるＴＦＴ、あるいはＴＦＤ（Thin Film Diode）を用いてもよい。

第１の実施形態に係る液晶表示装置における等価回路を示す図である。 １画素領域の構造を示す平面図である。 図２のＡ−Ａ´線に沿う断面構造図である。 液晶表示装置における各光学軸の配置例を示す図である。 液表表示装置における温度に起因する表示ムラを示す図である。 第２の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示す図である。 第３の実施形態に係る液晶表示装置の偏光板の構成を示す図である。 電子機器の一例を示す斜視構成図である。

符号の説明

１０…素子基板（基板）、１６…λ／４板（１／４波長板）、１７…ネガティブＣプレート（負のＣプレート）、２０…下側偏光板（偏光板）、２５…対向基板（基板）、３６…λ／４板（１／４波長板）、３７…ネガティブＣプレート（負のＣプレート）、３８…上側偏光板（偏光板）、３９…ポジティブＣプレート（正のＣプレート）、５０…液晶層、１００…液晶表示装置、２００…液晶表示装置、３００…液晶表示装置、１３００…携帯電話（電子機器）

Claims (4)

1. 誘電異方性が負の液晶を有した液晶層を挟持する一対の基板と、該一対の基板の外側に順に積層された、法線方向に光軸を有する負のＣプレートと逆波長分散特性を有する１／４波長板と偏光板とを具備し、１つの画素領域内にて透過表示と反射表示とを行う半透過反射型の液晶表示装置において、
   前記１／４波長板は、波長４５０ｎｍにおける位相差値をＲ（４５０）とし、波長５９０ｎｍにおける位相差値をＲ（５９０）としたとき、
   Ｒ（４５０）／Ｒ（５９０）の比が０．８以上１．０以下であり、かつ波長５９０ｎｍにおける位相差値が１３５ｎｍ以上１４５ｎｍ以下であり、
   前記Ｃプレートの固有屈折率が１．４５以上１．６５以下であることを特徴とする液晶表示装置。
2. 少なくとも表示領域側における、前記偏光板と前記１／４波長板との間に、法線方向に光軸を有する正のＣプレートが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記偏光板は基材及び偏光層が積層されてなり、前記基材は厚み方向における位相差を有しないことを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に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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