JP2010107893A - 液晶表示装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】反射表示の際のコントラストを向上させることが可能な液晶表示装置を提供する。
【解決手段】反射表示部１Ｒに、Ｚ方向（基板法線方向）に屈折率最大となる位相差板１５を設けるようにする。これにより、ホモジニアス配向状態において黒表示状態を示す液晶層１３との間で、斜め方向から観察した際の位相差が補償される。よって、反射表示部１Ｒにおいて、黒表示時の視野角特性が改善される。なお、位相差板１５は、Ｚ方向に延伸されてなる単一の位相差層により構成してもよく、ＡプレートとポジティブＣプレートとの積層構造としてもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、反射型または半透過型の液晶表示装置およびこの液晶表示装置を備えた電子機器に関する。

液晶表示装置における位相差板（λ／４板）の構成方法として、λ／４板とλ／２板とを組み合わせることが知られている。また、このような液晶表示装置において、横電界駆動液晶モード（ＦＦＳ（Fringe Field Switching）モード）のものが、広視野角および高コントラストを実現する液晶モードとして注目されている（例えば、非特許文献１）。

H．Imayama、他５名、「Novel Pixel Design for a Transflective IPS-LCD with an In-Cell Retarder」、ＳＩＤ２００７、ｐ．１６５１−１６５４、２００７年

ここで、液晶表示装置では、モバイル用途の場合、外光視認性の高い反射部と透過部との両方を持つ半透過型のものが好適である。そこで、例えば半透過型の横電界駆動液晶モードとして、反射表示部にのみ位相差板（λ／２板）を設け、液晶層をλ／４とする方法も提案されている。このような構成により、広帯域条件が満たされるため、反射表示部において黒表示がなされるようになっている。

ところが、この方法では、液晶分子が寝ている状態で黒表示をする設計をした場合、正面方向観察時の透過率が最も低くなるが、斜方向観察時は光漏れがしてしまい、反射表示部におけるコントラストが低下してしまうという問題があった。これは、液晶層がホモジニアス配向状態であるため、黒表示時の視野角依存性が非常に悪く、反射表示部では拡散光に近い光で見ることになる場合が多いことが原因である。液晶分子をツイスト配向させることで上記課題を改善することもできるが、特に半透過型の液晶素子の場合は、透過部の透過率が大幅に減少してしまうことが知られている。さらに、ＦＦＳモードの場合では、透過表示部もツイスト配向状態となり、視野角特性が大幅に劣化してしまうという大きな問題がある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、反射表示の際のコントラストを向上させることが可能な液晶表示装置および電子機器を提供することにある。

本発明の液晶表示装置は、第１基板およびこの第１基板よりも観察面側の第２基板と、第１基板と第２基板との間に設けられ、ホモジニアス配向状態において黒表示状態を示す液晶層と、第１基板の観察面側に部分的または全体に設けられた反射板と、少なくとも反射板に対応する領域に設けられ、Ｚ方向（基板法線方向）に屈折率最大となる第１位相差板と、第２基板よりも観察面側に設けられた第１偏光板とを備えたものである。

本発明の電子機器は、上記液晶表示装置を備えたものである。

本発明の液晶表示装置および電子機器では、少なくとも反射板に対応する領域に、Ｚ方向（基板法線方向）に屈折率最大となる第１位相差板が設けられていることにより、ホモジニアス配向状態において黒表示状態を示す液晶層との間で、斜め方向から観察した際の位相差が補償される。よって、反射板に対応する領域（反射表示部）において、黒表示時の視野角特性が改善される。

本発明の液晶表示装置および電子機器によれば、少なくとも反射板に対応する領域に、Ｚ方向（基板法線方向）に屈折率最大となる第１位相差板を設けるようにしたので、反射板に対応する領域（反射表示部）において、黒表示時の視野角特性を改善することができる。よって、反射表示の際のコントラストを向上させることが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る液晶表示装置（液晶表示装置１）の概略構成を断面図で表したものである。この液晶表示装置１は、画素内に透過表示部１Ｔと反射表示部１Ｒとが設けられた半透過型のものであり、例えば、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板１２（第１基板）およびＣＦ基板１６（第２基板）の間に、液晶層１３を有している。また、バックライト１０とＴＦＴ基板１２との間には偏光板１１Ａ（第２偏光板）が設けられ、ＣＦ基板１６の観察面側（＋Ｚ方向側）には偏光板１１Ｂ（第１偏光板）が設けられている。また、透過表示部１Ｔには、後述する透過部１２Ｔが設けられており、反射表示部１Ｒには、後述する反射部１２Ｒと位相差板１５（第１位相差板）とが設けられている

バックライト１０は、例えば、導光板などを用いたエッジライト型のバックライトや、直下型のバックライトなどにより構成され、偏光板１１Ａへ光が照射されるようになっている。

ＴＦＴ基板１２は、ガラス等により構成されている。このＴＦＴ基板１２上には、透過表示部１Ｔにおいて透過部１２Ｔが設けられ、反射表示部１Ｒにおいて反射部１２Ｒが設けられている。これら透過部１２Ｔおよび反射部１２Ｒには、図示しないＴＦＴ等からなる画素回路が形成されている。また、反射部１２Ｒには、図示しない反射板が形成されている。

液晶層１３は、ホモジニアス配向状態（ＴＦＴ基板１２およびＣＦ基板１６に対して並行な配向状態）において黒表示状態を示すものであり、スペーサ１４が配置されている。この液晶層１３は、例えば誘電異方性が正または負のネマティック液晶、スメクティック液晶、コレステリック液晶などの液晶材料より構成され、例えばＶＡ（Vertical Alignment）モード、ＩＰＳ（In Plane Switching）モード、ＦＦＳ（Fringe Field Switching）モード、ＴＮ（Twisted Nematic）モードなどのセル構造を有している。

特に、液晶層１３がＦＦＳモードのセル構造の場合、ＴＦＴ基板１２上（またはＣＦ基板１６上）には、例えば図２に示したような画素電極１２０および共通電極（図示せず）が設けられている。このような画素電極１２０および共通電極は、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明電極により構成されている。この場合、共通電極と画素電極１２０との間に電圧を印加した際に、ＴＦＴ基板１２およびＣＦ基板１６に対して略平行な電界を発生させることにより、印加電圧に応じて液晶層１３のダイレクタが変化するようになっている。

ＣＦ基板１６は、ＴＦＴ基板１２よりも観察面側に配置されており、ガラス等により構成されている。このＣＦ基板１６上には、カラーフィルタ１６２および保護層１６１がほぼ全面に設けられていると共に、反射表示部１Ｒにおいて位相差板１５が設けられている。

カラーフィルタ１６２は、例えば、ブラックマトリックス（図示せず）の開口領域に、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３色のカラーフィルタが規則的に配列してなるものである。このカラーフィルタＲ，Ｇ，Ｂは、例えば、顔料分散型カラーフィルタ等であり、赤色、緑色および青色の成分のうちのいずれか１色を効果的に透過し、それ以外の２色の光を効果的に吸収するものであれば、特に限定されるものではない。また、透過型であっても反射型であってもよい。カラーフィルタＲ，Ｇ，Ｂの厚みは、それぞれ例えば１μｍ〜２μｍ程度である。

保護層１６１は、カラーフィルタ層１６２を保護するためのものであり、例えばアクリル系樹脂やエポキシ系樹脂の混合物により構成されている。

位相差板１５は、上記したように、ＴＦＴ基板１２とＣＦ基板１６との間において、反射表示部１Ｒに配置されている。この位相差板１５は、例えば視野角補償用の位相差フィルムとしての機能を有するものであり、重合性液晶よりなる液晶分子の配列（配向状態）によって、所定のリタデーションが得られるようになっている。具体的には、位相差板１５では、Ｚ方向（基板法線方向）に屈折率最大となるように構成されている。これにより、本実施の形態の液晶表示装置１では、反射表示部１Ｒにおいて、斜方向からの視野角特性が改善するようになっている。

ここで、位相差板は一般に、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）に示したように、屈折率楕円体として表記されることにより、その特性が分類されるようになっている。

具体的には、図３（Ａ）に示したものは、平面方向の一方（ここでは、ｙ方向）における屈折率Ｎｙと、高さ方向（ｚ方向）における屈折率Ｎｚとの位相差が同じであり、平面方向の他方（ここでは、ｘ方向）における屈折率Ｎｘが、屈折率Ｎｚよりも大きくなっている（Ｎｘ＞Ｎｙ＝Ｎｚ）。このタイプの位相差板は非常に一般的なものであり、Ａプレートと呼ばれている。比較的安価であり、広く用いられている位相差板である。

一方、図３（Ｂ）に示したものは、平面方向（ｘ，ｙ方向）における屈折率Ｎｘ，Ｎｙに対して、ｚ方向の位相差が大きくなっている（Ｎｚ＞Ｎｘ＝Ｎｙ）。このタイプの位相差板は、ポジディブＣプレート（＋Ｃプレート）と呼ばれている。このポジティブＣプレートでは、斜めから見た場合に、位相差が発現するようになっている。

また、図３（Ｃ）に示したものは、Ａプレートの特性とポジティブＣプレートの特性とを１つの位相差板で併せ持つようになっている（Ｎｘ＞Ｎｚ＞Ｎｙ）。このタイプの位相差板は、２軸プレート（Biaxial Plate）と呼ばれている。

本実施の形態の位相差板１５は、Ｚ方向に延伸されてなる単一の位相差層（上記した２軸プレート（Biaxial Plate））により構成されており、Ｚ方向に屈折率最大となるようになっている。このような位相差板１５としては、例えば、塗布型のディスコティックタイプの位相差板を用いることができる。なお、位相差板１５のＮｚ係数（＝（Ｎｘ−Ｎｚ）／（Ｎｘ−Ｎｙ））は、−０．５〜＋０．９程度であることが好ましい。後述する補償効果が特に高くなるからである。

このような位相差板１５は、配向基板（ここでは、ＣＦ基板１６）を配向処理された面(基板面）上に設けられた層と、その上部の重合型液晶層とで構成されている。

このような配向基板としては、例えばラビング処理や光配向処理などによって配向能が付与された配向膜によって表面が覆われたガラス基板や、基板自身に配向能のある基板を用いることができる。

また、配向膜としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルアルコール等が通常使用される。そして、ラビング処理は、レーヨン、綿、ポリアミド、ポリメチルメタアクリレート等の素材からなる選ばれるラビング布を金属ロールに捲きつけ、これをフィルムに接した状態で回転させるか、ロールを固定したままフィルムを搬送することにより、フィルム面をラビングで摩擦する方法が通常採用される。

重合型液晶層は、重合性液晶モノマーが、基板面に対して一定角度を保って配向した状態で３次元に架橋されている層である。この重合型液晶層中においては、膜厚方向において重合性液晶モノマーの長軸と配向基板の基板面とのなす角度（プレチルト角）が実質的に一定である。また、重合性液晶モノマーの長軸は、配向基板の配向方向に揃って配向している。

このような重合性液晶モノマーとしては、配向処理された面に対して一定角度を保って配向する材料が用いられ、その中からさらに耐熱性の高い材料を用いることが好ましい。このような重合性液晶モノマーとしては、例えば、以下の化１ないし化９に示した構造式の化合物を用いることができる。

なお、上記重合性液晶モノマーの他に、必要に応じて放射線を用いて硬化させるための光重合開始剤および空気界面や、配向膜近傍での配向助剤、膜厚均一性向上として界面活性剤が含有されていてもよい。

また、重合型液晶層は複数の層を積層したものでもよく、積層する場合には、下層の重合型液晶層を配向膜として用いてもよく、層間に配向膜を配置してハイ光軸を変えることも可能である。重合型液晶層としては、公知のネマチック、コレステリック、カイラルネマチック、ディスコチック、スメクチック規則性を有するものなどを用いることが可能である。また、配向膜に対して平行に配向するホモジニアス配向、配向膜近傍からチルト角が変化するハイブリッド配向、配向膜に対して垂直に配向するホメオトロピック配向を用いることが可能である。

光重合開始剤としては、チオキサントン系光重合開始剤（例、２，４-ジエチルチオキサントン、２−クロロチオキサントン）、ベンゾフェノン系光重合開始剤（例、ベンゾフェノン、（４−（メチルフェニルチオ）フェニル）フェニルメタノン）やアントラキノン系光重合開始剤（例、エチルアントラキノン）を用いることができる。市販の光重合開始剤（Ciba Specialty Chemicals．Inc．製のIrgacure１８４、Irgacure３６９、Irgacure６５１、Irgacure８１９、Irgacure９０７、IrgacureＯＸＥ０２、IrgacureＯＸＥ０１、Darocur １１７３、Darocur ４２６５）を単体または混合で用いてもよい。

この光重合開始剤は、必要に応じて複数種類を合わせて用いてもよく、さらに他の光重合開始剤を添加してもよい。また、光重合開始剤の添加量は、一般的に０．０１〜１５重量％、好ましくは０．１〜１２重量％、より好ましくは０．３〜１０重量％の範囲である。

界面活性剤としては、アクリル系、シリコーン系、フッ素系などを単独または複数種を混合したものを用いることができる。アクリル系の材料としては、ＢＹＫ３６１、３０７、３２５、３４４、３５２、３５４、３９２（ビックケミー）、ポリフロー４６１（共栄社化学）を挙げることができる。フッ素系材料としては、ＳＣ１０１，ＳＣ３８６（ＡＧＣ）、メガファックＲ−０８、Ｒ−９０、Ｆ−４３０（大日本インキ製）、ＤＭＡＯＰ（アズマックス社製商品名）、シリコーン系材料としては、KF-643、X22-1927等を用いることができる。

界面活性剤の添加量は、液晶の配向を阻害しない範囲で適宜添加することができるが、一般的には液晶材料に対して０．００１ｗｔ％〜１０ｗｔ％程度が好ましく、さらに好ましくは、０．０１ｗｔ％〜５ｗｔ％程度が好ましい。

このような界面活性剤は、この重合性液晶組成物を用いた光学素子において、重合性液晶モノマーのチルト角を制御するものであり、面内で傾斜角の均一なチルト角で重合性液晶モノマーを配向させた光学素子を形成することができる。

このようなカップリング剤の具体例としては、ｎ−オクチルトリメトキシシラン、ｎ−オクチルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、デシルトリエトキシシラン、ｎ−ドデシルトリメトキシシラン、ｎ−ドデシルトリエトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリエトキシシラン等のシラン化合物を加水分解することによって得られるシランカップリング剤が挙げられる。

また、位相差の膜厚を厚くした場合でも重合性液晶モノマーをホメオトロピック配向させるという観点からは、カップリング剤は、棒状の重合性液晶モノマーをホメオトロピック配向させる作用が強いものが好ましい。このようなカップリング剤の具体例としては、パーフルオロアルキルシラン、ペンタフルオロフェニルトリメトキシシラン、ペンタフルオロフェニルトリエトキシシラン、ペンタフルオロフェニルプロピルトリメトキシシラン、ペンタフルオロフェニルプロピルトリエトキシシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、トリフルオロプロピルトリエトキシシラン、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロデシルトリメトキシシラン、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロデシルトリエトキシシラン、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロオシルトリメトキシシラン、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロオシルトリエトキシシラン、３−（ペプタフルオロイソプロポキシ）プロピルトリメトキシシラン、及び３−（ペプタフルオロイソプロポキシ）プロピルトリエトキシシラン等のフッ素系シラン化合物を加水分解することによって得られるフッ素系シランカップリング剤（フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤）が挙げられる。

カップリング剤の含有量は、基板の材質、位相差層の膜厚、使用するカップリング剤の配向規制力等に応じて異なるが、重合性液晶モノマーの総量に対して０．００１重量％〜５重量％程度とすることが好ましく、０．０１重量％〜１重量％程度とすることが更に好ましい。カップリング剤を多量に含有させると、重合性液晶がホメオトロピック配向せずに、ホメオトロピック配向した領域とホメオトロピック配向以外の状態に配向した領域とに相分離を起こすようになる。

このような液晶表示装置１は、例えば、次のようにして製造することができる。

まず、ＴＦＴ基板１２に、透過部１２Ｔおよび上述した反射板を含む反射部１２Ｒを形成したのち、ラビング処理などの配向規制処理を施す。ラビング処理は、例えば、レーヨン、綿、ポリアミド、ポリメチルメタアクリレートなどの材料からなるラビング布を金属ロールに捲きつけ、このロールを配向膜に接した状態で回転させることによって施すことができる。

また、同様に、ＣＦ基板１６に、上述した材料よりなるカラーフィルタ１６２および保護層１６１を形成したのち、ラビング処理などの配向規制処理を施す。

次いで、化１〜化９に示した重合可能なネマチック液晶モノマーと、界面活性剤と、光重合開始剤とを所定の割合で溶剤に溶解させ、これを塗布液として調整する。そして、ＣＦ基板１６上に、所定膜厚で塗布液を塗布した塗膜を形成する。なお、塗膜の形成方法は、各種コーティング方法を適用してよい。

次いで、ＣＦ基板１６上の塗膜中の溶媒を乾燥させたのち、液晶相を示す温度から等方相を示す温度＋１０℃程度の範囲の間で配向処理をし、室温または加熱しながら放射線を照射することにより、重合性液晶モノマーを３次元架橋させる。

この際、窒素（Ｎ_２）などの不活性ガス雰囲気中において、塗膜への放射線の照射を行うことが好ましい。これにより、酸素阻害を受けることなく耐熱性に優れた位相差板１５を作製することができる。

また、塗膜に照射する放射線としては、低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯などの水銀励起光源、およびキセノン光源等を用いることができ、好ましくは、光開始剤の感度の大きい波長帯域に強度のピークを有する光源を選択することが好ましい。

さらに、このような塗膜への放射線の照射は、室温以上、液晶性モノマーの透明点（Ｎ−Ｉ点）以下の温度で行うこととする。これにより、液晶性（異方性）を損なうことなく、架橋密度が大きく耐熱性の優れた位相差板１５を作製することができる。なお、透明点とは、液晶相と等方相の相転移の温度である。

以上のような位相差板１５の形成においては、塗布方式によるが、例えばスピンコート方式の場合は、溶液中の固形分濃度、スピンコート回転数、回転時間などで調整することが可能である。また、スリットコート、ダイコートなどの押し出し塗布方式の場合は、溶液中の固形分濃度、スリットヘッドまたはダイヘッドと塗布基板との相対速度、塗布量などを調整することにより、膜厚を制御する。

次いで、重合性液晶モノマーを３次元架橋させた層を形成したのち、熱処理を行うことによって、さらに３次元架橋を進める。ここでは、液晶性モノマーの透明点（Ｎ−Ｉ点）以上の温度での熱処理を行うことにより、さらに耐熱性の優れた傾斜配向位相差層を得ることができる。この熱処理は、材料や、位相差成膜工程以降の工程の加熱処理条件にもよるが１００℃以上、２３０℃以下で、１０分〜１２０分の間で行なわれることとする。これにより、以降の工程の熱処理による黄変や位相差量の低下等の劣化を防いだ位相差板１５を得ることができる。また、この位相差板１５に対して以降の工程の加熱処理が加わった場合であっても、その加熱処理の前後において、位相差板１５の特性を変化させることなく安定に保つことが可能である。例えば、正面の位相差および極角方向に傾斜した方向からの位相差を、加熱処理の前後において変化させることなく安定に保つことが可能である。

次いで、以上のようにして位相差板１５を形成したのち、ＴＦＴ基板１２とＣＦ基板１６とを対向配置して外周を封止し、内部に液晶を注入することにより液晶層１３を形成する。以上により、図１に示した液晶表示装置１が形成される。

次に、本実施の形態の液晶表示装置１の作用および効果について説明する。

この液晶表示装置１では、画素電極１２０と図示しない共通電極との間に所定の電圧が印加されると、液晶層１３の液晶分子の配向状態が変化して透過率が変化する。透過表示部１Ｔでは、バックライト１０から入射した光が、透過部１２Ｔおよび液晶層１３を透過し、透過表示光Ｌｔとして取り出される。一方、反射表示部１Ｒでは、ＣＦ基板１６側から入射した外光が、反射部１２Ｒ内の反射板（図示せず）によって反射され、その反射光が反射表示光Ｌｒとして取り出される。

ここで、図４および図５に示した比較例に係る従来の液晶表示装置１００では、ＣＦ基板１０６において、本実施の形態の位相差板１５の代わりに、Ａプレートからなる位相差板１０５が反射表示部１００Ｒに設けられている。この液晶表示装置１００では、本実施の形態と同様にして広帯域条件を満たすことにより、反射表示部１００Ｒにおいて黒表示がなされる。

ところが、この液晶表示装置１００では、電圧を印加しない黒表示をした場合、正面方向観察時の透過率が最も低くなるが、斜方向観察時は光漏れがしてしまい、反射表示部１００Ｒにおけるコントラストが低下してしまう。これは、液晶層１３がホモジニアス配向状態であるため、黒表示時の視野角依存性が非常に悪く、反射表示部１００Ｒでは拡散光に近い光で見ることになる場合が多いからである。

これに対し、本実施の形態の液晶表示装置１では、反射表示部１Ｒに、Ｚ方向（基板法線方向）に屈折率最大となる位相差板１５が設けられていることにより、ホモジニアス配向状態において黒表示状態を示す液晶層１３との間で、斜め方向から観察した際の位相差が補償される。

具体的には、例えば図６に示したように、液晶分子１３０の短軸方向では、斜め方向から見た場合、位相差板１５のリタデーション値は減少するが、ポジティブＣプレートとしての機能も有する位相差板１５の位相差値は増加し、リタデーションの視野角依存性が補償される。また、液晶分子１３０の長軸方向では、斜めから見た場合に発現する、液晶分子１３９のリタデーション方向の位相差と、位相差板１５の位相差軸とは、９０度ずれているため、この長軸方向の位相差も補償されることになる。これにより、本実施の形態の液晶表示装置１では、反射表示部１Ｒにおいて、黒表示時の視野角特性が改善される。

以上のように本実施の形態では、反射表示部１Ｒに、Ｚ方向（基板法線方向）に屈折率最大となる位相差板１５を設けるようにしたので、ホモジニアス配向状態において黒表示状態を示す液晶層１３との間で、斜め方向から観察した際の位相差を補償することができる。よって、反射表示部１Ｒにおいて、黒表示時の視野角特性を改善することができ、反射表示の際のコントラストを向上させることが可能となる。

また、位相差板１５が、Ｚ方向に延伸されてなる単一の位相差層により構成されているようにしたので、後述する積層構造の位相差板１５１と比べ、厚みを小さくすることができる。

以下、本発明の変形例をいくつか挙げて説明する。なお、上記実施の形態における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

（変形例１）
図７は、本発明の変形例１に係る液晶表示装置（液晶表示装置１Ａ）の概略構成を断面図で表したものである。本変形例の液晶表示装置１Ａは、上記実施の形態の液晶表示装置１において、位相差板１５を有するＣＦ基板１６の代わりに、位相差板１５１を有するＣＦ基板１６Ａを設けるようにしたものである。

位相差板１５１は、Ａプレート１５ＡとポジティブＣプレート１５Ｃとの積層構造となっている。このようなポジティブＣプレートとしては、例えば、垂直配向性のＡプレート材料を用いることができる。なお、Ａプレート１５ＡおよびポジティブＣプレート１５Ｃの積層順は、図７に示したものと逆となっていてもよいが、図７に示したように、ポジティブＣプレート１５Ｃが液晶層１３側に配置されているようにするのが好ましい。視野角補償効果がより大きくなるからである。

このような構成により本変形例においても、上記実施の形態と同様の作用により同様の効果を得ることができる。すなわち、反射表示の際のコントラストを向上させることが可能となる。

なお、位相差板１５１において、ポジティブＣプレート１５Ｃのみを、ＴＦＴ基板１２側に設けるようにしてもよい。

（変形例２，３）
図８は、本発明の変形例２に係る液晶表示装置（液晶表示装置１Ｂ）の概略構成を断面図で表したものであり、図９は、本発明の変形例３に係る液晶表示装置（液晶表示装置１Ｃ）の概略構成を断面図で表したものである。また、図１０および図１１は、変形例２に係る液晶表示装置１Ｂにおける各層の軸方向の一例を平面模式図で表したものである。一方、図１２および図１３は、変形例３に係る液晶表示装置１Ｃにおける各層の軸方向の一例を平面模式図で表したものである。

変形例２に係る液晶表示装置１Ｂは、上記実施の形態の液晶表示装置１において、ＣＦ基板１６と偏光板１１Ｂとの間に、Ｚ方向（基板法線方向）に屈折率最大となる位相差板である２軸延伸位相差板１７Ｂ（第２位相差板）を設けるようにしたものである。また、変形例３に係る液晶表示装置１Ｃは、液晶表示装置１において、ＴＦＴ基板１２と偏光板１１Ａとの間に、２軸延伸位相差板１７Ｂを設けるようにしたものである。

２軸延伸位相差板１７Ｂは、Ｚ方向に延伸されてなる単一の位相差層（２軸プレート（Biaxial Plate））により構成されている。

このような構成により本変形例においても、上記実施の形態と同様の作用により同様の効果を得ることができる。すなわち、反射表示の際のコントラストを向上させることが可能となる。

なお、これら変形例２，３では、特にＦＦＳモードやＩＰＳモードにおいて、透過部に２軸の位相差板を用いて視野角を向上させる手法が知られているため、上記組み合わせにより半透過型液晶素子の場合、両方をいっぺんに改善することも可能となる。

（変形例４）
図１４は、本発明の変形例４に係る液晶表示装置（液晶表示装置１Ｄ）の概略構成を断面図で表したものである。なお、本変形例の液晶表示装置１Ｂにおける各層の軸方向の一例は、図１０および図１１に示したものと同様である。

本変形例の液晶表示装置１Ｄは、上記変形例１の液晶表示装置１Ａにおいて、透過表示部１Ｔに、反射表示部１Ｒにおける位相差板１５のうちのポジティブＣプレート１５Ｃが延在するようにしたものである。また、この液晶表示装置１Ｄでは、ＴＦＴ基板１２と偏光板１１Ａとの間に、Ａプレート１７Ａが設けられている。

このような構成により本変形例では、透過表示部１Ｔにおいても、Ａプレート１７ＡおよびポジティブＣプレート１５Ｃが設けられているため、反射表示部１Ｒに加えて透過表示部１Ｔにおいても、黒表示時の視野角特性を改善することができる。よって、透過表示部１Ｔでの視野角特性と反射表示部１Ｒでの視野角特性とを両立することができ、透過表示および反射表示の際のコントラストを向上させることが可能となる。

なお、透過表示部１Ｔにおいても、ポジティブＣプレート１５Ｃの配置位置は特に限定されず、ＴＦＴ基板１２側や、Ａプレート１７Ａの上側や下側などに配置してもよい。ただし、液晶層１３にできるだけ近くに配置したほうが、視野角補償効果がより大きくなるため、好ましいといえる。

また、Ａプレート１７Ａも、ＴＦＴ基板１２と偏光板１１Ａとの間には限られず、例えば、ＣＦ基板１６Ａと偏光板１１Ｂとの間に配置するようにしてもよい。

（変形例５）
図１５は、本発明の変形例５に係る液晶表示装置（液晶表示装置１Ｅ）の概略構成を断面図で表したものである。なお、本変形例の液晶表示装置１Ｅにおける各層の軸方向の一例は、図１２および図１３に示したものと同様である。

本変形例の液晶表示装置１Ｅは、ＴＦＴ基板１２と偏光板１１Ａとの間にＡプレート１７Ａ（第１のＡプレート）を設けると共に、反射表示部１Ｒにおいて、ＴＦＴ基板１２とＣＦ基板１６Ｂとの間に、Ａプレート１５Ａ（第２のＡプレート）を設けている。また、ＣＦ基板１６Ｂと偏光板１１Ｂとの間にポジティブＣプレート１７Ｃを設け、上記実施の形態における位相差板１５が、Ａプレート１５ＡとポジティブＣプレート１７Ｃとにより構成されるようになっている。

このような構成により本変形例では、反射表示部１Ｒに、Ａプレート１５ＡおよびポジティブＣプレート１７Ｃが設けられているため、反射表示部１Ｒにおいて、黒表示時の視野角特性を改善することができる。また、透過表示部１Ｔにおいても、Ａプレート１７ＡおよびポジティブＣプレート１７Ｃが設けられているため、透過表示部１Ｔにおいても、黒表示時の視野角特性を改善することができる。よって、透過表示部１Ｔでの視野角特性と反射表示部１Ｒでの視野角特性とを両立することができ、透過表示および反射表示の際のコントラストを向上させることが可能となる。

なお、Ａプレート１７Ａは、ＴＦＴ基板１２と偏光板１１Ａとの間には限られず、例えば、ＣＦ基板１６Ｂと偏光板１１Ｂとの間に配置するようにしてもよい。

（モジュールおよび適用例）
次に、図１６〜図２０を参照して、上記実施の形態および変形例１〜５で説明した液晶表示１，１Ａ〜１Ｅの適用例について説明する。上記実施の形態等の液晶表示装置は、テレビジョン装置，デジタルカメラ，ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置あるいはビデオカメラなど、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、画像あるいは映像として表示するあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。

（適用例１）
図１６は、上記実施の形態等の液晶表示装置が適用されるテレビジョン装置の外観を表したものである。このテレビジョン装置は、例えば、フロントパネル５１１およびフィルターガラス５１２を含む映像表示画面部５１０を有しており、この映像表示画面部５１０は、上記実施の形態等に係る液晶表示装置により構成されている。

（適用例２）
図１７は、上記実施の形態等の液晶表示装置が適用されるデジタルカメラの外観を表したものである。このデジタルカメラは、例えば、フラッシュ用の発光部５２１、表示部５２２、メニュースイッチ５２３およびシャッターボタン５２４を有しており、その表示部５２２は、上記実施の形態等に係る液晶表示装置により構成されている。

（適用例３）
図１８は、上記実施の形態等の液晶表示装置が適用されるノート型パーソナルコンピュータの外観を表したものである。このノート型パーソナルコンピュータは、例えば、本体５３１，文字等の入力操作のためのキーボード５３２および画像を表示する表示部５３３を有しており、その表示部５３３は、上記実施の形態等に係る液晶表示装置により構成されている。

（適用例４）
図１９は、上記実施の形態等の液晶表示装置が適用されるビデオカメラの外観を表したものである。このビデオカメラは、例えば、本体部５４１，この本体部５４１の前方側面に設けられた被写体撮影用のレンズ５４２，撮影時のスタート／ストップスイッチ５４３および表示部５４４を有しており、その表示部５４４は、上記実施の形態等に係る液晶表示装置により構成されている。

（適用例５）
図２０は、上記実施の形態等の液晶表示装置が適用される携帯電話機の外観を表したものである。この携帯電話機は、例えば、上側筐体７１０と下側筐体７２０とを連結部（ヒンジ部）７３０で連結したものであり、ディスプレイ７４０，サブディスプレイ７５０，ピクチャーライト７６０およびカメラ７７０を有している。そのディスプレイ７４０またはサブディスプレイ７５０は、上記実施の形態等に係る液晶表示装置により構成されている。

次に、本発明の具体的な実施例について説明する。

（実施例１）
図１に示した構造の液晶表示装置１を作製した。その際、位相差板１５は、反射板の外側に外付けフィルムとして付与することで実験を行った。なお、日東電工製 ＮＥＺ（２７５ｎｍ、Ｎｚ係数＝０．３）を用いた。

（実施例２）
図７に示した構造の液晶表示装置１Ａを作製した。まず、位相差板１５１は、以下のようにして作製した。

＜Ａプレート１５Ａの作製＞
まず、下記の組成物Ａを混合した。
（組成物Ａ）
以下の化１０で示した構造の化合物（Ｉ）：２０重量部
Irgacure OXE02 ：０．０２重量部
Ｒ−０８ ：０．０１重量部
ＰＧＭＥＡ ：７９．９７重量部

次に、ガラス基板上にブラックマトリクスおよびＲＧＢがパターニングされたＣＦ基板１６を準備した。

次に、上記したＣＦ基板１６上において、配向膜AL1254（ＪＳＲ）をスピンコート（乾燥後膜厚０．１μｍ）にて塗布し、プリベイク（９０℃×５分）にて乾燥したのち、空気中のオーブン（２３０℃）にて６０分間熱処理を行い、コットンバフローラーにてラビング処理を行なった。

次に、上記組成物Ａを、ラビング処理済の配向膜基板上にスピンコートにて塗布し、その後、減圧乾燥（最終到達真空度０．４Ｔｏｒｒ）にて溶剤を除去し、ホットプレート上（８０℃）にて１分間配向処理を行なった。その後、ＴＦＴ基板１２側の反射部１２Ｔにのみパターンが形成されるように、透過部１２Ｒを有するフォトマスクを介して超高圧水銀灯にて照度３０ｍＷ／ｃｍ^２，露光時間１０ｓにて、３次元架橋処理を行なった。その後、ＰＧＭＥＡにてディップ現像（３分）を行ない、未露光部を除去しパターニング処理を行なった。

その後、空気中のオーブン（２３０℃）にて６０分間熱処理を行なった。

このようにして作製した位相差層の膜厚を触針式段差計にて測定したところ、２．０μmであった。また、正面のリタデーションを測定したところ、２７５ｎｍであり、ラビング軸に沿って傾斜させたところ、−５０°のリタデーションは２４５ｎｍであり、＋５０°のリタデーションは２４６ｎｍであり、Ａプレート１５Ａが形成されていることが確認できた。

＜ポジティブＣプレート１５Ｃの作製＞
Ａプレート１５Ａが形成されたＣＦ基板１５上に、ポジティブＣプレート１５Ｃを作製した。

まず、下記組成物Ｂを混合した。
（組成物Ｂ）
前述の化１０で示した構造の化合物（Ｉ）：２０重量部
Irgacure 369 ：０．１重量部
シランカップリング剤溶液 ：０．２重量部
ＰＧＭＥＡ ：７９．７重量部

シランカップリング剤は、東芝シリコーン社製のシリコーンであるＴＳＬ８２３３とＴＳＬ８１１４（いずれも商品名）とを、１０：３（質量比）の割合で混合し、この混合物を加水分解処理した後、ＩＰＡにて１０ｗｔ％に希釈してシランカップリング剤溶液とした。

次に、ガラス基板上にブラックマトリクスおよびＲＧＢがパターニングされたＣＦ基板１６を準備した。

次に、上記ＣＦ基板１６上に、シリコン酸化物（ＳｉＯ_２）を、スパッタ装置にて３００ｎｍ成膜した。

次に、上記組成物Ｂを、ＣＦ基板１６上にスピンコートにて塗布し、その後、減圧乾燥（最終到達真空度０．４Ｔｏｒｒ）にて溶剤を除去し、ホットプレート上（８０℃）にて１分間配向処理を行なった。その後、超高圧水銀灯にて照度３０ｍＷ／ｃｍ^２，露光時間１０ｓにて、３次元架橋処理を行なった。

その後、空気中のオーブン（２３０℃）にて６０分間熱処理を行なった。

このようにして作製した位相差層の膜厚を触針式段差計にて測定したところ１．３μmであった。

また、正面のリタデーションを測定したところ、０．１ｎｍであり、Ｒｔｈをラビング軸に沿って傾斜させたところ、−５０°のリタデーションは４４ｎｍでありＲｔｈを計算したところ１５０ｎｍであり、ポジティブＣプレート１５Ｃが形成されていることが確認できた。

なお、Ａプレート１５Ａと同様の手法によって露光現像を行うことにより、反射部１２ＴのみにポジティブＣプレート１５Ｃを作製することができる。

＜液晶表示装置１Ａの作製＞
横電界モードで駆動できるＴＦＴ基板１２を作製し、反射板を付与した。これに液晶を並べるための配向膜を塗布し、基板同士を接着するシール材を介してＴＦＴ基板１２とＣＦ基板１６とを接着し、評価用の液晶パネルを配置した。これに真空下で液晶材料を注入し、液晶セルを作成した。これに必要な位相差板および偏光板を付与し、液晶表示装置１Ａを作製した。

（実施例３〜５）
上記実施例１，２と同様にして、図９，図１４，図１５に示した構造の液晶表示装置１Ｃ，１Ｄ，１Ｅを、それぞれ作製した。

（比較例）
上記実施例１〜５に対する比較例として、実施例２と同様にして、図４に示した構造の液晶表示装置１００を作製した。

（評価）
反射率の測定：ミノルタ製 CM2002 SCI Modeを用いて、白表示および黒表示の際の反射率を測定し、（白反射率／黒反射率）により算出した。

表１に、実施例１〜実施例５および比較例における、ＣＦ基板１６側の位相差板の構成、ＴＦＴ基板１２側の位相差板の構成、反射コントラスト値および透過表示部１Ｔにおける視野角特性を、それぞれ示す。なお、リタデーションＲｔｈ＝｛（Ｎｘ＋Ｎｙ）／２−Ｎｚ｝×ｄである（ｄ：膜厚）。

表１により、実施例１，２と比較例とを比較すると、反射表示部１ＲにおいてポジティブＣプレートを付与することにより、反射コントラストが大きく向上することが分かる。また、実施例３と実施例４，５とを比較すると、実施例４，５では、透過表示部１Ｔでの視野角特性と、反射表示部１Ｒでの反射コントラストとが両立していることが分かる。

また、図２１は、比較例（図２１（Ａ））および実施例２（図２１（Ｂ））における、反射表示部１Ｒでの黒表示時の視野角特性を表したものである。なお、このような視野角特性の測定の際には、図２２に示したようにして行った。すなわち、光源２から光を３０度方向により入射し、０度方向に測定器３を配置することにより測定を行った。また、測定器３と光源２との位置関係を変化させ、全方位の輝度を測定した。

図２１により、実施例２では、比較例と比べて、反射表示部１Ｒでの黒表示時の視野角特性が大幅に改善していることが分かる。

以上、実施の形態、変形例、適用例および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

例えば、上記実施の形態等では、透過表示部１Ｔおよび反射表示部１Ｒを有する半透過型の液晶表示装置を例に挙げて説明したが、本発明の位相差板は、反射表示部１Ｒを有する反射型の液晶表示装置にも適用することが可能である。

また、上記実施の形態等では、液晶表示装置の構成を具体的に挙げて説明したが、必要に応じて、拡散性を有する層や反射機能を有する層等、他の層を備えていてもよい

本発明の一実施の形態に係る液晶表示装置の構成を表す断面図である。 図１に示した液晶表示装置における電極構造例を表す平面図である。 位相差板の種類について説明するための模式図である。 比較例に係る液晶表示装置の構成を表す断面図である。 図４に示した液晶表示装置における各層の軸方向を表す平面模式図である。 図１に示した位相差板の作用について説明するための模式図である。 本発明の変形例１に係る液晶表示装置の構成を表す断面図である。 本発明の変形例２に係る液晶表示装置の構成を表す断面図である。 本発明の変形例３に係る液晶表示装置の構成を表す断面図である。 図８に示した液晶表示装置における各層の軸方向の一例を表す平面模式図である。 図８に示した液晶表示装置における各層の軸方向の他の例を表す平面模式図である。 図９に示した液晶表示装置における各層の軸方向の一例を表す平面模式図である。 図９に示した液晶表示装置における各層の軸方向の他の例を表す平面模式図である。 本発明の変形例４に係る液晶表示装置の構成を表す断面図である。 本発明の変形例５に係る液晶表示装置の構成を表す断面図である。 本発明の液晶表示装置の適用例１の外観を表す斜視図である。 （Ａ）は適用例２の表側から見た外観を表す斜視図であり、（Ｂ）は裏側から見た外観を表す斜視図である。 適用例３の外観を表す斜視図である。 適用例４の外観を表す斜視図である。 （Ａ）は適用例５の開いた状態の正面図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）は閉じた状態の正面図、（Ｄ）は左側面図、（Ｅ）は右側面図、（Ｆ）は上面図、（Ｇ）は下面図である。 比較例および実施例２に係る反射表示部における黒表示時の輝度の視野角特性を表す特性図である。 図２１に示した輝度の視野角特性の測定方法について説明するための模式図である。

符号の説明

１，１Ａ〜１Ｅ…液晶表示装置、１Ｔ…透過表示部、１Ｒ…反射表示部、１０…バックライト、１１Ａ，１１Ｂ…偏光板、１２…ＴＦＴ基板、１２Ｒ…反射部、１２Ｔ…透過部、１２０…画素電極、１３…液晶層、１３０…液晶分子、１４…スペーサ、１５，１５１…位相差板、１５Ａ…Ａプレート、１５Ｃ…＋Ｃプレート、１６，１６Ａ，１６Ｂ…ＣＦ基板、１６１…保護層、１６２…カラーフィルタ、１７Ａ…Ａプレート、１７Ｂ…２軸延伸位相差板、１７Ｃ…＋Ｃプレート、２…光源、３…測定器、Ｌｔ…透過表示光、Ｌｒ…反射表示光。

Claims (13)

1. 第１基板およびこの第１基板よりも観察面側の第２基板と、
   前記第１基板と前記第２基板との間に設けられ、ホモジニアス配向状態において黒表示状態を示す液晶層と、
   前記第１基板の観察面側に、部分的または全体に設けられた反射板と、
   少なくとも前記反射板に対応する領域に設けられ、Ｚ方向（基板法線方向）に屈折率最大となる第１位相差板と、
   前記第２基板よりも観察面側に設けられた第１偏光板と
   を備えた液晶表示装置。
2. 前記第１位相差板が、ＡプレートとポジティブＣプレートとの積層構造となっている
   請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記第１位相差板が、前記第１基板と前記第２基板との間に設けられている
   請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記第１位相差板において、前記ポジティブＣプレートが前記液晶層側に配置されている
   請求項３に記載の液晶表示装置。
5. 画素内に、透過表示部と反射表示部とが設けられており、
   前記反射表示部に、前記反射板と前記第１位相差板とが配置され、
   前記反射板の観察面とは反対側に、第２偏光板を備えた
   請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
6. 前記透過表示部にも、前記反射表示部における前記第１位相差板のうちの前記ポジティブＣプレートが延在しており、
   前記第１基板と前記第２偏光板との間に、Ａプレートを備えた
   請求項５に記載の液晶表示装置。
7. 前記第１位相差板が、Ｚ方向に延伸されてなる単一の位相差層により構成されている
   請求項１に記載の液晶表示装置。
8. 画素内に、透過表示部と反射表示部とが設けられており、
   前記反射表示部に、前記反射板と前記第１位相差板とが配置され、
   前記反射板の観察面とは反対側に、第２偏光板を備えた
   請求項７に記載の液晶表示装置。
9. 画素内に、透過表示部と反射表示部とが設けられており、
   前記反射表示部に、前記反射板と前記第１位相差板とが配置され、
   前記反射板の観察面とは反対側に、第２偏光板を備えた
   請求項１に記載の液晶表示装置。
10. 前記第１基板と前記第２偏光板との間に、第１のＡプレートを備え、
    前記反射表示部において、前記第１基板と前記第２基板との間に、第２のＡプレートを備え、
    前記第２基板と前記第１偏光板との間に、ポジティブＣプレートを備え、
    前記第１位相差板が、前記第２のＡプレートと前記ポジティブＣプレートとにより構成されている
    請求項９に記載の液晶表示装置。
11. 前記第１基板と前記第２偏光板との間、または前記第２基板と前記第１偏光板との間に、Ｚ方向（基板法線方向）に屈折率最大となる第２位相差板を備えた
    請求項９に記載の液晶表示装置。
12. 前記第１基板および前記第２基板のうち一方に、共通電極および画素電極を有しており、
    前記共通電極と前記画素電極との間に電圧を印加した際に、前記第１基板および前記第２基板に対して略平行な電界を発生させることにより、印加電圧に応じて前記液晶層のダイレクタが変化するようになっている
    請求項１に記載の液晶表示装置。
13. 液晶表示装置を備え、
    前記液晶表示装置は、
    第１基板およびこの第１基板よりも観察面側の第２基板と、
    前記第１基板と前記第２基板との間に設けられ、ホモジニアス配向状態において黒表示状態を示す液晶層と、
    前記第１基板の観察面側に部分的または全体に設けられた反射板と、
    少なくとも前記反射板に対応する領域に設けられ、Ｚ方向（基板法線方向）に屈折率最大となる位相差板と、
    前記第２基板よりも観察面側に設けられた第１偏光板と
    を有する電子機器。

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