JP3473749B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フロントライト型
液晶表示装置を含む反射型液晶表示装置や半透過型液晶
表示装置等、反射光により表示を行う液晶表示装置、特
には反射板の前方に偏光板を１枚用いた液晶表示装置に
関し、さらに詳細には、高コントラスト、高明度、無彩
色をバランス良く実現できるＳＴＮ（スーパーツイステ
ッドネマティック）型の液晶表示装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】低消費電力・軽量・小型なる性能が求め
られる携帯端末機器において、反射光を利用して表示を
行う液晶表示装置（反射型・半透過型）は、周囲光を利
用するため、バックライトが不要で、低電圧駆動が可能
で低消費電力であり、小型軽量化も容易であるといった
理由から、携帯情報端末に非常に適した装置と言える。

【０００３】反射光を利用して表示を行う液晶表示装置
には、反射板の前方に偏光板を２枚用いるタイプと、１
枚用いるタイプとに分別できるしかしながら、このうち
偏光板を２枚用いるタイプでは、入射光が偏光板を４回
通過するため暗く、かつ、下側ガラス基板の外側に反射
板付偏光板を貼り付ける必要があるため、ガラスの厚み
による視差で像が二重化してしまい、視認性が著しく低
下するといった欠点がある。特に、近年マイクロカラー
フィルターを用いた反射型カラー液晶表示装置が商品化
されつつあるが、カラーにおいて上記視差があると、光
が往路と復路で別の色のカラーフィルターを通ることに
より色純度の低下を引き起こす。

【０００４】これに対し、偏光板を１枚用いるタイプ
は、入射光が偏光板を２回しか通過しないので明るく、
また、反射板をセルの中に形成することができるので、
像の二重化及び混色による色の低下の問題を解決でき
る。したがって、現在、この偏光板を１枚用いるタイプ
の反射型や半透過型のカラー液晶表示装置が携帯端末機
器の主流となりつつある。

【０００５】ここで、本発明の実施の一形態を示すため
の説明図である図１を参照して、偏光板を１枚用いるタ
イプの反射型ＳＴＮ液晶表示装置（以下、単に液晶表示
装置と称する）の構成を説明する。なお、図１は、液晶
表示装置を断面方向から見た図である。

【０００６】この液晶表示装置は、反射型であるので光
源は周囲光を利用する。したがって、バックライト等の
背面光源は設けられていない。周囲から偏光板１に入射
した光は、偏光板１で直線偏光になり、ねじれ補償層２
を通り楕円偏光に変換され、ＳＴＮ液晶層８で変調を受
けて所定の偏光状態となって反射機能層１１で反射され
る。その後、光は逆向きに進んで変調を受けて出射し、
観測されることになる。

【０００７】液晶表示装置として重要なのは、液晶層へ
の印加電圧により、可視光の波長領域全域で出射光の強
度比を大きく変調させることである。一般的に反射光を
白く表示するときは、反射板（反射機能層１１）と偏光
板（偏光板１）との間の複屈折位相差をλ／２かλにし
て、反射板のところで直線偏光にすればよい。また、黒
を表示するときは、上記複屈折位相差をλ／４か３λ／
４にして、反射板のところで円偏光にすればよいことが
知られている（λは光の波長）。したがって、液晶層へ
電圧を印加することにより、位相差をλ或いはλ／２か
らλ／４或いは３λ／４に全波長領域で変調できれば、
高コントラストで高明度、無彩色の１枚偏光板タイプの
反射型液晶表示装置が実現できる。

【０００８】しかしながら、光の旋光性を利用するＴＮ
モードとは異なり、光の複屈折性を利用し表示を行うＳ
ＴＮモードでは、複屈折に大きな波長分散性があるた
め、４００〜８００ｎｍの可視領域全域で同時に円偏光
や直線偏光に最適化することが難しく、色つきといった
問題がある。

【０００９】このような波長分散性による色つきの問題
を解決するために、従来から光学補償の最適化が行われ
ており、例えは特開平０９−１０５９３２号公報及び特
開平０８−０７６１１１号公報には、ねじれ構造をもつ
光学補償層を用いた偏光板１枚型の液晶表示装置が提案
されている。

【００１０】特開平０９−１０５９３２号公報には、偏
光板と補償層と液晶層と反射板とからなり、液晶層の屈
折率異方性と補償層の屈折率異方性とが互いに逆符号で
あり、電圧無印加時又は任意の電圧印加時の液晶層及び
補償層を液晶分子長軸の方位を略一定方向とみなせる厚
さ方向にスライスしたとき、スライスした液晶層・補償
層のチルト角とツイスト角とが概ね同一となる反射型液
晶表示装置が開示されている。

【００１１】また、特開平０８−０７６１１１号公報に
は、駆動用の液晶層と、この駆動用の液晶層とは逆向き
のねじれ構造を有する光学補償用の液晶層とが積層さ
れ、それらの外側の一方に偏光板が配置されると共に他
方に反射板が配置され、２つの液晶層の層厚ｄ、複屈折
値Δｎの積ｄΔｎが７００ｎｍ以上に設定されている反
射型液晶表示装置が開示されている。

【００１２】さらに、特開平１１−０７２７８４号公報
には、一対の偏光板間にねじれ位相差板（ねじれ構造を
もつ光学補償層）を配置した偏光板２枚型の液晶表示装
置において、ねじれ位相差板のツイスト角の絶対値が液
晶素子のツイスト角の絶対値より５〜３０°大きいカラ
ー液晶表示装置が開示されている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平０９−１０５９３２号公報及び特開平０８−０７６
１１１号公報に開示されている光学配置を含め、従来か
ら提案されているＳＴＮモードで駆動される液晶層（以
下、ＳＴＮ液晶層）を用いた偏光板１枚タイプの反射型
液晶表示装置の光学配置では、光学補償の最適化が不完
全で、明度、コントラスト、色調をバランス良く最適化
できていなかった。

【００１４】また、特開平１１−０７２７８４号公報
は、一対の偏光板間にねじれ位相差板を配置した光学設
計であり、１枚偏光板の光学設計とは全く異なる。液晶
表示装置において、偏光板、光学補償層、液晶層、反射
機能層の積層順については重要な要素であり、積層順を
変えると光学補償が崩れる。したがって、積層順に応じ
た光学配置を設計する必要があり、１枚偏光板の液晶表
示装置に該公報の技術を用いても、偏光板１枚タイプの
反射型液晶表示装置における明度、コントラスト、色調
をバランス良く最適化できるものではない。

【００１５】また、液晶表示装置における表示モードと
しては、液晶分子をたたせた状態で暗表示を得るノーマ
リホワイトモードに比べ、液晶分子を寝かせたままの状
態（ツイストさせた状態）で暗表示を得るノーマリブラ
ックモードの方が、暗表示の補償が容易であり良好な黒
色表示を得やすく、その結果、ノーマリブラックモード
の方が高コントラストを得られやすいことがわかってい
る。

【００１６】本発明の目的は、偏光板、光学補償層、Ｓ
ＴＮ液晶層、反射機能層を順次積層した構成で、反射光
により表示を行う液晶表示装置、特にノーマリブラック
モードにおいて、良好な視認性を得るために必要な、高
コントラストで高明度かつ無彩色な表示をバランス良く
実現できる光学配置を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
本願発明者等はねじれ構造を有する光学補償層と表示用
のＳＴＮ液晶層のねじれ角の関係に着目し鋭意検討した
結果、本発明を行うに至った。

【００１８】本発明の液晶表示装置は、反射機能層上
に、液晶層、光学補償層、偏光層が、記載順に積層され
てなり、前記光学補償層は、前記液晶層と逆向きのねじ
れ構造をもつ光学補償層であって、前記液晶層がスーパ
ーツイステッドネマティックモードで駆動される液晶表
示装置において、前記光学補償層のねじれ角の絶対値が
前記液晶層における液晶分子のねじれ角の絶対値よりも
大きいを特徴としている。

【００１９】これにより、ねじれ構造を有する光学補償
層と表示用の液晶層のねじれ角の関係が最適化されるの
で、光の持つ複屈折の波長依存性による影響を補正し、
白、黒表示で無彩色、かつ、中間色でも実用上十分無彩
色となり、高コントラストで高明度かつ無彩色な表示を
バランス良く実現できる。その結果、良好な視認性を有
する反射光により表示を行うことの可能な液晶表示装置
を提供できる。

【００２０】なお、前述の特開平０９−１０５９３２号
公報には、ねじれ構造を有する光学補償層のねじれ角と
表示用の液晶層のねじれ角との関係については、両者を
概ね同一とすることが記載されているに過ぎず、特開平
０８−０７６１１１号公報に至っては、光学補償層のね
じれ角と液晶層のねじれ角との関係に付いては何ら記載
されていない。

【００２１】また、本発明の液晶表示装置では、液晶層
のねじれ角を２２０〜２４０°とし、光学補償層のねじ
れ角を、液晶層のねじれ方向とは逆向きに液晶層のねじ
れ角よりも８０〜１８０°（±１０°）大きくすること
で、ねじれ構造を有する光学補償層と液晶層のねじれ角
の関係を確実に最適化できる。

【００２２】また、本発明の液晶表示装置では、光学補
償層の層厚ｄと光学補償層の複屈折の差Δｎとの積ｄΔ
ｎである光学補償層のレタデーション値を５００〜９０
０ｎｍ（±２５ｎｍ）に設定することが好ましく、これ
により、高コントラストで高明度かつ無彩色な表示をよ
り確実に実現できる。

【００２３】また、本発明の液晶表示装置では、液晶層
の層厚ｄと液晶層の複屈折の差Δｎとの積ｄΔｎである
液晶層のレタデーション値を６００〜８４０ｎｍ（±３
０ｎｍ）に設定することが好ましく、これにより、高コ
ントラストで高明度かつ無彩色な表示をより確実に実現
できる。

【００２４】また、本発明の液晶表示装置では、光学補
償層及び液晶層のレタデーションを設定する際、光学補
償層のレタデーションから液晶層のレタデーション値を
減算した値が−１６０〜１３０ｎｍ（±３０ｎｍ）とな
るように設定することが好ましく、これにより、高コン
トラストで高明度かつ無彩色な表示をより確実に実現で
きる。

【００２５】また、本発明の液晶表示装置では、液晶表
示装置を、反射機能層が下側、偏光層が上側にくるよう
に配置し、液晶層の液晶分子の長軸が層下側から層上側
までにねじれる向きを正とすると、光学補償層における
層下側の分子の長軸が、液晶層の層上側の液晶分子の長
軸よりも−５５〜−９０°（±３°）の角度を有するよ
うに配置することが好ましく、これにより、高コントラ
ストで高明度かつ無彩色な表示をより確実に実現でき
る。

【００２６】また、本発明の液晶表示装置では、液晶表
示装置を、反射機能層が下側、偏光層が上側にくるよう
に配置し、液晶層の液晶分子の長軸が層下側から層上側
までにねじれる向きを正とすると、偏光層の吸収軸が、
光学補償層における層上側の分子の長軸よりも−３０〜
２５°（±３°）の角度を有するように配置することが
好ましく、これにより、高コントラストで高明度かつ無
彩色な表示をより確実に実現できる。

【００２７】また、本発明の液晶表示装置では、光学補
償層を液晶性高分子材料から成るねじれ位相差板から構
成することで、液晶表示装置の軽量化を図ることができ
る。

【００２８】また、本発明の液晶表示装置では、液晶層
に対して電圧を印加する電極層に、電極と電極との間を
覆う遮光性マスクを備えた構成とすることで、コントラ
ストをさらに向上させることができる。ここで、遮光性
マスクとしては、ブラックマトリクスが好ましく、さら
に好ましくは観察者側の面には反射性のないブラックマ
トリクスである。

【００２９】また、本発明の液晶表示装置では、液晶層
を挟持する基板にプラスチック製の基板を用いること
で、液晶表示装置の軽量化が図れると共に、耐衝撃性の
向上も図れる。

【００３０】また、本発明の液晶表示装置では、反射機
能層が反射機能に加えて透過機能を有し、かつ、反射機
能層における液晶層側とは異なる反対側に、液晶層に円
偏光を選択して入射させる円偏光選択照射手段が備えら
れている構成とすることもできる。

【００３１】これによれば、液晶表示装置における反射
機能層側に、バックライト等の背面光源を配置すること
で、外光がなく反射光を用いることができない場合も、
反射機能層を透過した背面光源の光を用いて表示を行う
ことができる。反射機能層側より入射する光は、液晶層
を１回のみ通過して出射されるので、液晶層には円偏光
の光を入射すればよく、円偏光選択照射手段を配置し
て、円偏光を反射機能層よりＳＴＮ液晶層に入射させ
る。

【００３２】また、本発明の液晶表示装置では、コント
ラストが１１０よりも大きいことが好ましい。これによ
り、高コントラストで高明度な表示をより確実に実現で
きる。

【００３３】

【発明の実施の形態】〔実施の形態１〕 以下、本発明の液晶表示装置に係る実施の一形態を、図
１ないし図１３に基づいて説明する。

【００３４】図１に、本実施の形態のカラー液晶表示装
置（液晶表示装置）の断面構造を模式的に示す。このカ
ラー液晶表示装置は、図において上方となる光の入射側
から偏光板（偏光層）１、ねじれ型補償層（光学補償
層）２、前方散乱板３、上側ガラス基板４、透明電極
５、配向膜７、ＳＴＮ液晶層（液晶層）８、配向膜７、
透明電極５、オーバーコート層９、カラーフィルター１
０、反射機能層１１、下側ガラス基板１２の順序で構成
されている。

【００３５】このような構成のカラー液晶表示装置は、
例えば以下のような手順で作製できるまず、下側ガラス
基板１２の一方面にアルミニウムを蒸着して反射機能層
１１を形成し、この上に電着法でＲＧＢ（赤・緑・青）
のストライプ状のカラーフィルター１１を形成する。さ
らに、このカラーフィルター１１の上にアクリル樹脂系
のオーバーコート層９を形成する。カラーフィルター１
１の面は重なり部分や各色の膜厚の違いで凸凹になり、
液晶の配向性を悪くするが、このオーバーコート層９を
形成することで面が平坦化され、ＳＴＮ液晶層８におけ
る液晶分子の配向性が向上する。

【００３６】次に、上側ガラス基板４の一方面、及び下
側ガラス基板１２のオーバーコート層９上に、ＩＴＯ(I
ndium Tin Oxide)を蒸着し、各々エッチングすることで
透明電極５であるマトリックス状の画素電極を形成す
る。

【００３７】次に、上側ガラス基板４及び下側ガラス基
板１２のそれぞれの透明電極５上にポリイミドを印刷に
より塗布し、焼成を行うことにより配向膜７を形成した
後、この配向膜７の表面に、液晶分子のねじれ角がＳＴ
Ｎ配向するようにラビング処理を施す。

【００３８】その後、上側ガラス基板４と下側ガラス基
板１２とを、配向膜７を有する面同士を対向させた状態
で基板外周部に配置したシール樹脂６で貼り合わせた
後、上側ガラス基板４と下側ガラス基板１２とシール樹
脂とで形成されるセルギャップに、複屈折の差Δｎとピ
ッチ（ねじれピッチ）を調整した液晶を注入し、ＳＴＮ
液晶セルを形成する。ここでセル厚（セルギャップの厚
み）は、用いる液晶材料等を考慮して適宜設定すればよ
い。

【００３９】こうしてＳＴＮ液晶セルが形成されると、
次に、この液晶セルにおける上側ガラス基板４上に、前
方散乱板３を貼り付ける。前方散乱板３は散乱により光
の進行方向を変化させる機能があり、前方散乱板３を配
置することで、正反射方向以外の光も観測されるように
なり、表示を明るくすることができる。

【００４０】最期に、前方散乱板３の上に、所望のレタ
デーション値とねじれ角とを持つねじれ補償層２と、偏
光板１とを、ＳＴＮ液晶セルに対して、所定の軸となる
ように順に貼り付ける。上記ねじれ補償層２におけるレ
タデーション値とは、ねじれ補償層２の厚みｄとねじれ
補償層２の複屈折の差Δｎとの積ｄΔｎである。これに
て、図１に示す構成の液晶表示装置が完成する。

【００４１】図２に、図１のカラー液晶表示装置にける
各光学素子の軸角度の定義を示す。図中、矢印１３がＳ
ＴＮ液晶層８における下側ガラス基板１２側の液晶分子
長軸の配向方向を示し、矢印１４がＳＴＮ液晶層８にお
ける上側ガラス基板４側の液晶分子長軸の配向方向を示
す。また、矢印１５がねじれ補償層２の下側分子の長軸
方向を示し、矢印１６がねじれ補償層２の上側分子の長
軸方向を示し、矢印１７が偏光板１の吸収軸方向を示
す。

【００４２】ＳＴＮ液晶層８における下側ガラス基板１
２側の配向方向１３から上側ガラス基板４側の配向方向
１４までの液晶分子のねじれる角度を、ＳＴＮ液晶層８
のねじれ角とし、χ（カイ）とする。また、そのねじれ
方向を正とする。つまり、図２においては、右回りが
正、左回りが負となる。

【００４３】ＳＴＮ液晶層８における上記配向方向１４
を基準としたときのねじれ補償層２における下側分子の
長軸方向１５の角度を、ねじれ補償層２の軸角度とし、
θとする。また、この下側分子の長軸方向１５から上側
分子長軸方向１６までの分子のねじれる角度を、ねじれ
補償層２のねじれ角とし、φとするさらに、ねじれ補償
層２の上側分子の長軸方向１６を基準としたときの偏光
板１の吸収軸１７の角度を、偏光板１の軸角度とし、ψ
とする。

【００４４】上記カラー液晶表示装置においては、液晶
表示素子における光学素子を形成するパラメータとし
て、偏光板１の軸角度ψ、ねじれ補償層２におけるレタ
デーション値，ねじれ角φ，軸角度θ、及びＳＴＮ液晶
層８におけるレタデーション値，ねじれ角χが、これら
の非常に多岐にわたる組合せの中から光学シミュレーシ
ョン及び実験により最適値が導き出され、以下のように
設定されている。上記ＳＴＮ液晶層８におけるレタデー
ション値とは、ＳＴＮ液晶層８の厚みｄとＳＴＮ液晶層
８の複屈折の差Δｎとの積ｄΔｎである。

【００４５】なお、最適値を導くための光学シミュレー
ション及び実験にあたっては、図１に示す構成のカラー
液晶表示装置において、ねじれ補償層２には複屈折の差
Δｎ＝０．２１９の日本石油化学社製高分子ポリマータ
イプのねじれ補償層を、偏光板１にはニュートラルグレ
イの日東電工社製の偏光板を、前方散乱板３には日東電
工社製の貼り付け型をそれぞれ用い、ＳＴＮ液晶セルの
セル厚は６μｍのモデルを用いた。

【００４６】 まず、上記カラー液晶表示装置におけ
る、ＳＴＮ液晶層８のねじれ角χとねじれ補償層２のね
じれ角φの設定範囲について、図３（ａ）〜（ｃ）、及
び図４（ａ)(ｂ）を基に説明する。

【００４７】図３の（ａ）〜（ｃ）は、上記カラー液晶
表示装置におけるＳＴＮ液晶層８のねじれ角を２２０〜
２４０°としたときの、上記パラメータの組み合わせで
得られるコントラスト値を縦軸（Ｙ軸）にとり、横軸
（Ｘ軸）を“ねじれ補償層２のねじれ角φ”としてプロ
ットした図である。ここではコントラスト１００以上で
かつ反射率（明るさ）が実使用上問題のない４０％以上
のものをプロットしている。

【００４８】この図より、ねじれ補償層２のねじれ角φ
をＳＴＮ液晶層８の液晶分子のねじれ方向とは逆向き
（負の方向）に、かつ、ＳＴＮ液晶層８の液晶分子のね
じれ角χよりも大きくしたほうが、高コントラストな液
晶表示装置が得られることがわかる。

【００４９】また、ねじれ補償層２のねじれ角φの絶対
値とＳＴＮ液晶層８の液晶分子のねじれ角χの絶対値と
を同一にした場合、｜ねじれ角χ｜＝｜ねじれ角φ｜＝
２２０°で、コントラスト１０９．７、反射率４５．９
７％であり、｜ねじれ角χ｜＝｜ねじれ角φ｜＝２４０
°で、コントラスト１０５．５、反射率４１．０５％が
最大であった。

【００５０】なお、ここでＳＴＮ液晶層８のねじれ角χ
を２２０〜２４０°に設定したのは、２２０°未満では
電気光学特性の急峻性が悪くなるため単純マトリクス駆
動ではコントラストを確保できず、反対に２４０°を超
えると本シミュレーションの結果、コントラスト１０
０、反射率４０％を超える各パラメータの組み合わせが
なかったからである。

【００５１】図４（ａ）は、図３（ａ）〜（ｃ）に示し
たデータを、コントラスト（図中Ｃｏ）＞２００，＞１
５０，＞１１０（全て反射率４０％以上）に分類し、Ｘ
軸をＳＴＮ液晶層８のねじれ角、Ｙ軸を、ねじれ補償層
２及びＳＴＮ液晶層８の各ねじれ角の絶対値の差：｜ね
じれ補償層２のねじれ角φ｜−｜ＳＴＮ液晶層８のねじ
れ角χ｜としてプロットしたものである。ここで、コン
トラスト＞１１０としたのは、｜ねじれ角φ｜＝｜ねじ
れ角χ｜の場合の最大コントラストが、１０９．７であ
ったためである。

【００５２】図４（ｂ）は、同図（ａ）に対して、さら
に反射率が４６％以上のものをプロットしたものであ
る。ここで、反射率を４６％以上としたのは、｜ねじれ
角φ｜＝｜ねじれ角χ｜の場合の最大反射率（但し、コ
ントラスト１００以上）が４５．９７％であったためで
ある。

【００５３】図４（ａ）から、図１に示すカラー液晶表
示装置においては、ＳＴＮ液晶層８のねじれ角χに対し
て、ねじれ補償層２のねじれ角φを、ＳＴＮ液晶層８の
ねじれ方向とは逆向きに、ＳＴＮ液晶層８のねじれ角χ
よりも８０〜１８０°程度、好ましくは９０〜１４０°
程度、さらに好ましくは、図４（ｂ）から、９０〜１２
０°程度大きくすることで、高コントラスト、高明度な
表示を実現できることがわかる。

【００５４】特に、ＳＴＮ液晶層８のねじれ角χが２２
０°のときは、ねじれ補償層２のねじれ角φを、ＳＴＮ
液晶層８のねじれ方向とは逆向きに、ＳＴＮ液晶層８の
ねじれ角χよりも、８０〜１８０°程度、好ましくは１
００〜１４０°程度、さらに好ましくは１００〜１２０
°程度大きくすればよい。

【００５５】また、ＳＴＮ液晶層８のねじれ角χが２３
０°のときは、ねじれ補償層２のねじれ角φを、ＳＴＮ
液晶層８のねじれ方向とは逆向きに、ＳＴＮ液晶層８の
ねじれ角χよりも、９０〜１７０°程度、好ましくは９
０〜１３０°程度大きくすればよい。

【００５６】また、ＳＴＮ液晶層８のねじれ角χが２４
０°のときは、ねじれ補償層２のねじれ角φを、ＳＴＮ
液晶層８のねじれ方向とは逆向きに、ＳＴＮ液晶層８の
ねじれ角χよりも、８０〜１４０°程度、好ましくは８
０°程度大きくすればよい。なお、ねじれ角φの具体的
な数値において用いた『程度』はすべて、経験的に±１
０°である。

【００５７】 次に、上記カラー液晶表示装置におけ
るねじれ補償層２のレタデーション値の設定範囲につい
て、図５（ａ）〜（ｃ）、及び図６（ａ)(ｂ）を基に説
明する。ねじれ補償層２のレタデーション値は、前述し
たように、ねじれ補償層２の層厚ｄと、ねじれ補償層２
の分子のもつ複屈折の差Δｎとの積ｄΔｎである。

【００５８】図５（ａ）〜（ｃ）は、図３（ａ）〜
（ｃ）に示したデータをそれぞれ、コントラスト（図中
Ｃｏ）＞２００，＞１５０，＞１１０（全て反射率４０
％以上）に分類し、Ｘ軸をねじれ補償層２のねじれ角
φ、Ｙ軸をねじれ補償層２のレタデーション値（図中Ｒ
ｅ）〔ｎｍ〕としてプロットしたものである。

【００５９】また、図６（ａ）は、図５（ａ）〜（ｃ）
に示したデータを１つのグラフ上にまとめたものであ
り、図６（ｂ）は、同図（ａ）に対して、さらに反射率
が４６％以上のものをプロットしたものである。ここ
で、コントラスト＞１１０、反射率を４６％以上とした
のは、前記と同じ理由による。

【００６０】図６（ａ）から、図１に示すカラー液晶表
示装置においては、ねじれ補償層２のねじれ角φに対し
て、ねじれ補償層２のレタデーション値を、５００〜９
００ｎｍ（特にねじれ角φ：−３００〜−４００°）程
度、好ましくは６００〜９００ｎｍ（特にねじれ角φ：
−３２０〜−３６０°）程度、さらに好ましくは、図６
（ｂ）から、７００〜９００ｎｍ（特にねじれ角φ：−
３２０〜−３４０°）程度の範囲内で適宜最適化すれば
よいことがわかる。

【００６１】特に、ＳＴＮ液晶層８のねじれ角χが２２
０°のときは、ねじれ補償層２のレタデーション値を５
００〜９００ｎｍ（特にねじれ角φ：−３００〜−４０
０°）程度、好ましくは６００〜９００ｎｍ（特にねじ
れ角φ：−３２０〜−３６０°）程度にすればよい（図
５（ａ）参照）。

【００６２】また、ＳＴＮ液晶層８のねじれ角χが２３
０°のときは、ねじれ補償層２のレタデーション値を５
００〜９００ｎｍ（特にねじれ角φ：−３２０〜−４０
０°）程度、好ましくは６５０〜９００ｎｍ（特にねじ
れ角φ：−３２０〜−３６０°）程度にすればよい（図
５（ｂ）参照）。

【００６３】また、ＳＴＮ液晶層８のねじれ角χが２４
０°のときは、ねじれ補償層２のレタデーション値を６
００〜９００ｎｍ（特にねじれ角φ：−３２０〜−３８
０°）程度にすればよい（図５（ｃ）参照）。なお、ね
じれ補償層２のレタデーション値の具体的な数値におい
て用いた『程度』はすべて、経験的に±２５ｎｍであ
る。

【００６４】 次に、上記カラー液晶表示装置におけ
るＳＴＮ液晶層８のレタデーション値の設定範囲につい
て、図７（ａ）〜（ｃ）、及び図８（ａ)(ｂ）を基に説
明する。ＳＴＮ液晶層８のレタデーションは、ＳＴＮ液
晶層８の層厚ｄと、ＳＴＮ液晶層８の液晶分子のもつ複
屈折の差Δｎとの積ｄΔｎである。

【００６５】図７（ａ）〜（ｃ）は、図３（ａ）〜
（ｃ）に示したデータをそれぞれ、コントラスト（図中
Ｃｏ）＞２００，＞１５０，＞１１０（全て反射率４０
％以上）に分類し、Ｘ軸をねじれ補償層２のねじれ角
φ、Ｙ軸をＳＴＮ液晶層８のレタデーション値（図中Ｒ
ｅ）〔ｎｍ〕としてプロットしたものである。

【００６６】また、図８（ａ）は、図７（ａ）〜（ｃ）
に示したデータを１つのグラフ上にまとめたものであ
り、図８（ｂ）は、同図（ａ）に対して、さらに反射率
が４６％以上のものをプロットしたものである。ここ
で、コントラスト＞１１０、反射率を４６％以上とした
のは、前記と同じ理由による。

【００６７】図８（ａ）から、図１に示すカラー液晶表
示装置においては、ねじれ補償層２のねじれ角φに対し
て、ＳＴＮ液晶層８のレタデーション値を、６００〜８
４０ｎｍ（特にねじれ角φ：−３００〜−４００°）程
度、好ましくは６６０〜７８０ｎｍ（特にねじれ角φ：
−３２０〜−３６０°）程度、さらに好ましくは、図８
（ｂ）から、７２０〜７８０ｎｍ（特にねじれ角φ：−
３２０〜−３４０°）程度の範囲内で適宜最適化すれば
よいことがわかる。

【００６８】特に、ＳＴＮ液晶層８のねじれ角χが２２
０°のときは、ＳＴＮ液晶層８のレタデーション値を６
００〜８４０ｎｍ（特にねじれ角φ：−３００〜−４０
０°）程度、好ましくは６６０〜７８０ｎｍ（特にねじ
れ角φ：−３２０〜−３６０°）程度にすればよい（図
７（ａ）参照）。

【００６９】また、ＳＴＮ液晶層８のねじれ角χが２３
０°のときは、ＳＴＮ液晶層８のレタデーション値を６
００〜７８０ｎｍ（特にねじれ角φ：−３２０〜−４０
０°）程度、好ましくは６６０〜７８０ｎｍ（特にねじ
れ角φ：−３２０〜−３６０°）程度にすればよい（図
７（ｂ）参照）。

【００７０】また、ＳＴＮ液晶層８のねじれ角χが２４
０°のときは、ＳＴＮ液晶層８のレタデーション値を６
６０〜７８０ｎｍ（特にねじれ角φ：−３２０〜−３８
０°）程度にすればよい（図７（ｃ）参照）。なお、Ｓ
ＴＮ液晶層８のレタデーション値の具体的な数値におい
て用いた『程度』はすべて、経験的に±３０ｎｍであ
る。

【００７１】 次に、上記カラー液晶表示装置におけ
るＳＴＮ液晶層８とねじれ補償層２のレタデーション値
の差の設定範囲について、図９（ａ)(ｂ）を基に説明す
る。

【００７２】図９（ａ）は、図３（ａ）〜（ｃ）に示し
たデータを、コントラスト（図中Ｃｏ）＞２００，＞１
５０，＞１１０（全て反射率４０％以上）に分類し、Ｘ
軸をＳＴＮ液晶層８のレタデーション値〔ｎｍ〕、Ｙ軸
をねじれ補償層２のレタデーション値よりＳＴＮ液晶層
８のレタデーション値を減算した値としてプロットした
ものである。

【００７３】図９（ｂ）は、同図（ａ）に対して、さら
に反射率が４６％以上のものをプロットしたものであ
る。ここで、コントラスト＞１１０、反射率を４６％以
上としたのは、前記と同じ理由による。

【００７４】図９（ａ）から、図１に示すカラー液晶表
示装置においては、ねじれ補償層２のレタデーション値
よりＳＴＮ液晶層８のレタデーション値を引いた差は、
−１６０〜１３０ｎｍ程度、好ましくは−６０〜１２０
ｎｍ程度、さらに好ましくは、図９（ｂ）から、−２０
〜１２０ｎｍ程度の範囲内で適宜最適化すればよいこと
がわかる。なお、ねじれ補償層２のレタデーション値よ
りＳＴＮ液晶層８のレタデーション値を引いた差の具体
的な数値において用いた『程度』はすべて、経験的に±
３０ｎｍである。

【００７５】 次に、上記カラー液晶表示装置におけ
る、ねじれ補償層２の軸角度θの設定範囲について、図
１０（ａ）〜（ｃ）、及び図１１（ａ)(ｂ）を基に説明
する。

【００７６】図１０（ａ）〜（ｃ）は、図３（ａ）〜
（ｃ）に示したデータをそれぞれ、コントラスト（図中
Ｃｏ）＞２００，＞１５０，＞１１０（全て反射率４０
％以上）に分類し、Ｘ軸をねじれ補償層２のねじれ角
φ、Ｙ軸をねじれ補償層２の軸角度θ（図２における配
向方向１４を基準としたときのねじれ補償層２の下側分
子の長軸方向１５の角度）としてプロットしたものであ
る。

【００７７】また、図１１（ａ）は、図１０（ａ）〜
（ｃ）に示したデータを１つのグラフ上にまとめたもの
であり、図１１（ｂ）は、同図（ａ）に対して、さらに
反射率が４６％以上のものをプロットしたものである。
ここで、コントラスト＞１１０、反射率を４６％以上と
したのは、前記と同じ理由による。

【００７８】図１１（ａ）から、図１に示すカラー液晶
表示装置においては、ねじれ補償層２のねじれ角φに対
して、ねじれ補償層２の軸角度θを、−５５〜−９０°
（特にねじれ角φ：−３００〜−４００°）程度、好ま
しくは−７５〜−８５°（特にねじれ角φ：−３２０〜
−３６０°）程度、さらに好ましくは、図１１（ｂ）か
ら、−８０〜−８５°（特にねじれ角φ：−３２０〜−
３４０°）程度の範囲内で適宜最適化すればよいことが
わかる。

【００７９】特に、ＳＴＮ液晶層８のねじれ角χが２２
０°のときは、ねじれ補償層２の軸角度θを−６０〜−
９０°（特にねじれ角φ：−３００〜−４００°）程
度、好ましくは−７５〜−８５°（特にねじれ角φ：−
３２０〜−３６０°）程度にすればよい（図１０（ａ）
参照）。

【００８０】また、ＳＴＮ液晶層８のねじれ角χが２３
０°のときは、ねじれ補償層２の軸角度θを−５５〜−
８５°（特にねじれ角φ：−３２０〜−４００°）程
度、好ましくは−７５〜−８５°（特にねじれ角φ：−
３２０〜−３６０°）程度にすればよい（図１０（ｂ）
参照）。

【００８１】また、ＳＴＮ液晶層８のねじれ角χが２４
０°のときは、ねじれ補償層２の軸角度θを−６５〜−
８５°（特にねじれ角φ：−３２０〜−３８０°）程度
にすればよい（図１０（ｃ）参照）。なお、ねじれ補償
層２の軸角度θの具体的な数値において用いた『程度』
はすべて、経験的に±３°である。

【００８２】 次に、上記カラー液晶表示装置におけ
る、偏光板１の軸角度ψの設定範囲について、図１２
（ａ）〜（ｃ）、及び図１３（ａ)(ｂ）を基に説明す
る。

【００８３】図１２（ａ）〜（ｃ）は、図３（ａ）〜
（ｃ）に示したデータをそれぞれ、コントラスト（図中
Ｃｏ）＞２００，＞１５０，＞１１０（全て反射率４０
％以上）に分類し、Ｘ軸をねじれ補償層２のねじれ角
φ、Ｙ軸を偏光板１の軸角度ψ（図２におけるねじれ補
償層２の上側分子の長軸方向１６を基準としたときの偏
光板１の吸収軸１７の角度）としてプロットしたもので
ある。

【００８４】また、図１３（ａ）は、図１２（ａ）〜
（ｃ）に示したデータを１つのグラフ上にまとめたもの
であり、図１３（ｂ）は、同図（ａ）に対して、さらに
反射率が４６％以上のものをプロットしたものである。
ここで、コントラスト＞１１０、反射率を４６％以上と
したのは、前記と同じ理由による。

【００８５】図１３（ａ）から、図１に示すカラー液晶
表示装置においては、ねじれ補償層２のねじれ角φに対
して、偏光板１の軸角度ψを、−３０〜２５°（特にね
じれ角φ：−３００〜−４００°）程度、好ましくは−
１０〜１５°（特にねじれ角φ：−３２０〜−３６０
°）程度、さらに好ましくは、図１３（ｂ）から、−５
〜５°（特にねじれ角φ：−３２０〜−３４０°）程度
の範囲内で適宜最適化すればよいことがわかる。

【００８６】特に、ＳＴＮ液晶層８のねじれ角χが２２
０°のときは、偏光板１の軸角度ψを−３０〜２５°
（特にねじれ角φ：−３００〜−４００°）程度、好ま
しくは−１０〜１５°（特にねじれ角φ：−３２０〜−
３６０°）程度にすればよい（図１２（ａ）参照）。

【００８７】また、ＳＴＮ液晶層８のねじれ角χが２３
０°のときは、偏光板１の軸角度ψを−２５〜２０°
（特にねじれ角φ：−３２０〜−４００°）程度、好ま
しくは−５〜５°（特にねじれ角φ：−３２０〜−３６
０°）程度にすればよい（図１２（ｂ）参照）。

【００８８】また、ＳＴＮ液晶層８のねじれ角χが２４
０°のときは、偏光板１の軸角度ψを−１０〜５°（特
にねじれ角φ：−３２０〜−３８０°）程度にすればよ
い（図１２（ｃ）参照）。なお、偏光板１の軸角度ψの
具体的な数値において用いた『程度』はすべて、経験的
に±３°である。

【００８９】本実施の形態のカラー液晶表示装置におい
ては、上記した〜の設定範囲をすべて満足してい
る。したがって、高コントラスト、高明度、かつ無彩色
の表示を実現できる。

【００９０】ここで、少なくともねじれ補償層２のねじ
れ角φをＳＴＮ液晶層８の液晶分子のねじれ角χとは逆
向きとし、かつ、χよりも大きくなるようにねじること
で、ＳＴＮ液晶層８のねじれ角χと、ねじれ補償層２の
ねじれ角φとを最適化することができる。より好ましく
は前記の条件を満足することで、さらに好ましくは、
これ以外に前記〜の設定範囲をより多く満足するこ
とである。

【００９１】なお、本実施の形態のカラー液晶表示装置
では、ブラックマトリクスを設けていないが、透明電極
５を形成する時に、画素の周囲に光吸収性の物質を用い
てブラックマトリクスを形成してもよい。ブラックマト
リクスを形成することで、反射及び透過時の黒の遮蔽力
が向上し高コントラスト化に寄与できる。さらに好まし
くは観察者側の面には反射性のないブラックマトリクス
を用いることである。

【００９２】また、下側ガラス基板１２側にカラーフィ
ルター１０を形成したが、上側ガラス基板４側に形成し
ても何ら問題は無い。上側ガラス基板４側にカラーフィ
ルター１０を形成する場合は、下側ガラス基板１２側の
透明電極５を反射効果のある金属電極と置き換えて反射
機能層１１を省略してもよい。

【００９３】また、貼り付けタイプの前方散乱板を用い
たが、液晶セル内に散乱層を形成するか、反射機能層１
１に反射光を拡散させる機能を持たせても同様の効果が
得られる。但し、散乱層は、偏光を乱さないのでコント
ラストを落とすようなことはないが、視差により表示が
ぼけるので、なるべく反射機能層１１に近い位置に置く
ことが望ましい。

【００９４】さらに、上側及び下側の基板としてガラス
基板を用いたが、プラスチック基板を用いて製造しても
よい。プラスチック基板を用いることにより、軽量化が
図れる上、耐衝撃性も向上する。

【００９５】そして、本実施の形態ではカラーフィルタ
ー１１を備えるカラー液晶表示装置としたが、カラーフ
ィルター１１を除いた白黒表示の液晶表示装置において
も、液晶表示素子における光学素子を形成する各パラメ
ータの設定範囲を上記と同様に設定することで、同様の
効果が得られる。

【００９６】〔実施の形態２〕 本発明の液晶表示装置に係る実施の他の形態を、図１４
及び図１５に基づいて説明する。尚、説明の便宜上、前
記実施の形態１にて示した部材と同一の機能を有する部
材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。

【００９７】図１４に、本実施の形態のカラー液晶表示
装置の断面構造を模式的に示す。このカラー液晶表示装
置は、反射光と透過光の両方を表示に用いることのでき
る半透過型のカラー液晶表示装置である。

【００９８】この半透過型のカラー液晶表示装置は、図
において上方側から偏光板（偏光層）１、ねじれ補償層
２、前方散乱板３、上側ガラス基板４、透明電極５、配
向膜７、ＳＴＮ液晶層８、配向膜７、透明電極５、オー
バーコート層９、カラーフィルター１０、半透過型反射
機能層２１、下側ガラス基板１２、円偏光選択照射手段
２０の順序で構成されている。

【００９９】上記半透過型反射機能層２１は、一部の光
を透過させる機能を有する。また、上記円偏光選択照射
手段２０は、半透過型反射機能層２１のＳＴＮ液晶層８
とは反対側に配置されるものであり、半透過型反射機能
層２１に向けて円偏光の光を選択的に照射するものであ
る。円偏光選択照射手段２０は、例えば、下側ガラス基
板１２（ＳＴＮ液晶層８側とは反対側の面）に、λ／４
板１７、偏光板１８をこの順に配置することで構成でき
る（図１５参照）。また、下側ガラス基板１２（ＳＴＮ
液晶層８側とは反対側の面）に、コレステリックフィル
ム１９を配置することでも円偏光選択照射手段２０を構
成できる（図１５参照）。

【０１００】図１５に、上記半透過型のカラー液晶表示
装置の表示原理を示す。図１５は透過モードのイメージ
である。

【０１０１】円偏光選択照射手段２０のＳＴＮ液晶セル
とは反対側に配置された、例えばバックライト２２から
の照射光であって、円偏光選択照射手段２０によって選
択された円偏光は、半透過型反射機能層２１を通過して
円偏光となる。

【０１０２】ＳＴＮ液晶層８にオフ電圧が印加されてい
る時（黒表示時）には、該円偏光はＳＴＮ液晶層８によ
って変調され、ねじれ補償層２によって直線偏光とな
り、偏光板１で吸収される。ＳＴＮ液晶層８にオン電圧
が印加されている時（白表示時）には、該円偏光はＳＴ
Ｎ液晶層８によって変調され、ねじれ補償層２によって
楕円偏光となり、偏光板１を一部透過する。

【０１０３】この時、円偏光選択照射手段２０によって
選択される円偏光の回転方向は、オフ電圧印加時（黒表
示時）に偏光板１側から入射した光が半透過型反射機能
層１１で反射した後の回転方向と同じ向きになるように
設定する必要がある。こうすることにより、オフ電圧印
加時（黒表示時）には上側の偏光板１側から入り、半透
過型反射機能層１１で反射された光と、下側の偏光板１
７から入り、半透過型反射機能層１１でを透過した光は
双方とも上側の偏光板１で吸収され、安定した黒表示が
可能となる。

【０１０４】このようにして、上述したような反射型表
示でなく、透過型表示をも実現することができ、周囲光
が弱い又は無いときであっても表示が可能となる。円偏
光選択照射手段２０がλ／４板１７板と偏光板１８とか
ら成る場合、バックライト２２からの入射光は偏光板１
８によって直線偏光となり、λ／４板１７によって円偏
光となる。また、円偏光選択照射手段２０が、コレステ
リックフィルム１９から成る場合、バックライト２２か
らの入射光はコレステリックフィルム１９によって右回
りの光と左回りの光のどちらか一方が透過し、他方が反
射され、半透過型反射機能層２１側より入射する光を円
偏光にすることが可能となる。

【０１０５】そして、本実施の形態の半透過型のカラー
液晶表示装置においても、液晶表示素子における光学素
子を形成するパラメータとしての、偏光板１の軸角度
ψ、ねじれ補償層２におけるレタデーション値，ねじれ
角φ，軸角度θ、及びＳＴＮ液晶層８におけるレタデー
ション値，ねじれ角χが、実施の形態１のカラー液晶表
示装置と同様に、上記した〜の設定範囲を満足して
いる。したがって、高コントラスト、高明度、かつ無彩
色の表示を実現できる。

【０１０６】また、実施の形態１と同様に、ここでも少
なくともねじれ補償層２のねじれ角φをＳＴＮ液晶層８
の液晶分子のねじれ角χとは逆向きとし、かつ、ｘより
も大きくなるようにねじることで、ＳＴＮ液晶層８のね
じれ角χと、ねじれ補償層２のねじれ角φとを最適化す
ることができる。より好ましくは前記の条件を満足す
ることで、さらに好ましくは、これ以外に前記〜の
設定範囲をより多く満足することである。

【０１０７】また、実施の形態１で述べたカラー液晶表
示装置を構成する上での変更可能な点が、本実施の形態
の半透過型のカラー液晶表示装置において有効であるこ
とが言うまでもなく、また、半透過型の白黒表示の液晶
表示装置に、光学素子を形成するパラメータの先に述べ
た設定が有効であることも言うまでもない。

【０１０８】

〔実施例１〕

ＳＴＮ液晶層８のレタデーション値＝８００ｎｍ、ねじ
れ補償層２のレタデーション値＝８８０ｎｍ、ＳＴＮ液
晶層８のねじれ角χ＝２２０°、ねじれ補償層２の軸角
度θ＝−８５°、ねじれ補償層２のねじれ角φ＝−３２
０°、偏光板１の軸角度ψ＝０°として、図１の構成を
有するカラー液晶表示装置を構成したところ、高コント
ラスト、高明度、無彩色をバランス良く実現できたこれ
は、前記した〜の条件を満たしている。

【０１０９】拡散光照射において１／２４０ｄｕｔｙ、
１／１３ｂｉａｓの単純マトリクス駆動で真上での特性
はコントラスト７、反射率１０％の特性が得られた。

【０１１０】また、白、黒を表示したときのＸＹＺ表色
系における色度座標ｘｙでの色度は白（ｘ，ｙ）＝
（０．３１，０．３２）、黒（ｘ，ｙ）＝（０．２８，
０．２８）となり白色点に近く、中間色でも実用上十分
無彩色であるので、高コントラスト、高明度、無彩色を
バランス良く実現できる。

【０１１１】また、この液晶表示装置にハーフミラーを
用いて裏側から円偏光を入射することにより、図１４の
構成の半透過型のカラー液晶表示装置に近い構成とした
透過モードにおいても、コントラスト１７、透過率１．
６％であり、高コントラスト、高透過、無彩色で良好な
表示品位を実現できることを確認した。

【０１１２】なお、ここでコントラストは次のようにし
て測定した。光源としては、拡散光を用いた。１０ｍｍ
径の光照射領域からの視野角が２°の範囲への反射光の
反射率を測定した。オン電圧時の反射率をＬ_onとし、オ
フ電圧時の反射率をＬ_0ff とし、Ｌ_on／Ｌ_0ff の最大値
をコントラストとした。

【０１１３】また、色調は、上述したのと同様の反射光
について、ＣＩＥ色度空間によって評価した。ねじれ補
償層２およびＳＴＮ液晶層８のレタデーションは、回転
検光子法によって測定した（用いた測定波長は、ねじれ
補償層２：５５０ｎｍ，ＳＴＮ液晶層８：５８９ｎｍで
あった。）。特に、ＳＴＮ液晶層８のレタデーションは
電圧無印加の状態で測定した。以降の実施例でも同様に
して測定した。

【０１１４】〔実施例２〕 ＳＴＮ液晶層８のレタデーション値＝８００ｎｍ、ねじ
れ補償層２のレタデーション値＝８８０ｎｍ、ＳＴＮ液
晶層８のねじれ角χ＝２３０°、ねじれ補償層２の軸角
度θ＝−８５°、ねじれ補償層２のねじれ角φ＝−３２
０°、偏光板１の軸角度ψ＝０°として、図１の構成を
有するカラー液晶表示装置を構成したところ、高コント
ラスト、高明度、無彩色をバランス良く実現できたこれ
は、前記した〜の条件を満たしている。

【０１１５】拡散光照射において１／２４０ｄｕｔｙ、
１／１３ｂｉａｓの単純マトリクス駆動で真上での特性
はコントラスト７、反射率１０％の特性が得られた。

【０１１６】また、白、黒を表示したときのＸＹＺ表色
系における色度座標ｘｙでの色度は白（ｘ，ｙ）＝
（０．３２，０．３２）、黒（ｘ，ｙ）＝（０．２９，
０．２９）となり白色点に近く、中間色でも実用上十分
無彩色であるので、高コントラスト、高明度、無彩色を
バランス良く実現できる。

【０１１７】また、この液晶表示装置にハーフミラーを
用いて裏側から円偏光を入射することにより、図１４の
構成の半透過型のカラー液晶表示装置に近い構成とした
透過モードにおいても、コントラスト１７、透過率１．
６％であり、高コントラスト、高透過、無彩色で良好な
表示品位を実現できることを確認した。

【０１１８】〔実施例３〕 ＳＴＮ液晶層８のレタデーション値＝７８０ｎｍ、ねじ
れ補償層２のレタデーション値＝８８０ｎｍ、ＳＴＮ液
晶層８のねじれ角χ＝２４０°、ねじれ補償層２の軸角
度θ＝−８５°、ねじれ補償層２のねじれ角φ＝−３２
０°、偏光板１の軸角度ψ＝−５°として、図１の構成
を有するカラー液晶表示装置を構成したところ、高コン
トラスト、高明度、無彩色をバランス良く実現できたこ
れは、前記した〜の条件を満たしている。

【０１１９】拡散光照射において１／２４０ｄｕｔｙ、
１／１３ｂｉａｓの単純マトリクス駆動で真上での特性
はコントラスト５、反射率９．５％の特性が得られた。

【０１２０】また、白、黒を表示したときのＸＹＺ表色
系における色度座標ｘｙでの色度は白（ｘ，ｙ）＝
（０．３０，０．３２）、黒（ｘ，ｙ）＝（０．２９，
０．２９）となり白色点に近く、中間色でも実用上十分
無彩色であるので、高コントラスト、高明度、無彩色を
バランス良く実現できる。

【０１２１】また、この液晶表示装置にハーフミラーを
用いて裏側から円偏光を入射することにより、図１４の
構成の半透過型のカラー液晶表示装置に近い構成とした
透過モードにおいても、コントラスト１５、透過率１．
５％であり、高コントラスト、高透過、無彩色で良好な
表示品位を実現できることを確認した。

【０１２２】また、この時、上記の同じ条件で、電極間
をブラックマトリクスで遮光したセルでは反射及び透過
時のコントラストが各々８．５、２５になり、高コント
ラスト化に大いに寄与することを確認した。

【０１２３】また、さらに、上下のガラス基板４・１２
に替えてプラスチック基板を用いた場合、コントラスト
５、反射率９．５％の特性が得られ、ガラス基板と同程
度の特性が得られることも確認した。

【０１２４】以上、いずれの場合でも電極間をブラック
マトリクスで遮光することにより反射及び透過時のコン
トラストを向上させることが可能である。また、プラス
チック基板を用いてもガラス基板と同等の特性が得ら
れ、用途に応じて基板を適宜選択すればよい。偏光板１
の軸角度ψの値を９０°ずらしても光学配置の対称性か
ら同等の効果が得られる。また、今回は、ねじれ補償層
２を液晶性高分子材料から構成し、この光学補償用の液
晶性高分子材料として、複屈折の差であるΔｎ＝０．２
１９の材料を用いてその層厚でねじれ補償層２のレタデ
ーション値を調整したが、Δｎの異なる材料を用いて適
宜波長分散を駆動セルに合わせて調整すると良い。

【０１２５】

【発明の効果】本発明の液晶表示装置は、以上のよう
に、光学補償層のねじれ角の絶対値が前記液晶層におけ
る液晶分子のねじれ角の絶対値よりも大きい構成であ
る。

【０１２６】これにより、光の持つ複屈折の波長依存性
による影響を補正し、白、黒表示で無彩色、かつ、中間
色でも実用上十分無彩色であり、高コントラスト、高明
度、無彩色をバランス良く実現した液晶表示装置を得る
ことができる。

【０１２７】具体的には、液晶層のねじれ角を２２０〜
２４０°とし、光学補償層のねじれ角を、液晶層のねじ
れ方向とは逆向きに液晶層のねじれ角よりも８０〜１８
０°（±１０°）大きくすることで、ねじれ構造を有す
る光学補償層とＳＴＮ液晶層のねじれ角の関係を確実に
最適化できる。

【０１２８】また、本発明の液晶表示装置では、光学補
償層のレタデーション値を５００〜９００ｎｍ（±２５
ｎｍ）に設定する、ＳＴＮ液晶層のレタデーション値を
６００〜８４０ｎｍ（±３０ｎｍ）に設定する、光学補
償層のレタデーションからＳＴＮ液晶層のレタデーショ
ン値を減算した値が−１６０〜１３０ｎｍ（±３０ｎ
ｍ）になるように設定する、光学補償層における層下側
の分子の長軸が、ＳＴＮ液晶層の層上側の液晶分子の長
軸よりも−５５〜−９０°（±３°）の角度を成すよう
に配置する、偏光層の吸収軸が、光学補償層における層
上側の分子の長軸よりも−３０〜２５°（±３°）の角
度を成すように位置するの少なくとも何れか一つを、好
ましくはより多く採用することで、高コントラストで高
明度かつ無彩色な表示をより確実に実現できる。

【０１２９】さらに、反射機能層に透過機能を備えさせ
ると共に、反射機能層における液晶層側とは異なる反対
側に、液晶層に円偏光を選択して入射させる円偏光選択
照射手段を備えた構成とすることもできる。

【０１３０】これにより、液晶表示装置における反射機
能層側に、バックライト等の背面光源を配置すること
で、外光がなく反射光を用いることができない場合も、
反射機能層を透過した背面光源の光を用いた表示が可能
な半透過型液晶表示装置とできる。

【０１３１】また、本発明の液晶表示装置では、コント
ラストが１１０よりも大きいことが好ましい。これによ
り、高コントラストで高明度な表示をより確実に実現で
きる 。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態である反射型のカラー液
晶表示装置の構成を示す断面図である。

【図２】図１のカラー液晶表示装置が有する各光学素子
の位置関係を示す説明図である。

【図３】（ａ）〜（ｃ）は何れも、本発明における“ね
じれ補償層のねじれ角φ”と“コントラスト”との関係
を示すグラフである。

【図４】（ａ)(ｂ）は何れも、本発明における“コント
ラスト”と“ＳＴＮ液晶層のねじれ角χ”と“ねじれ補
償層のねじれ角φの絶対値−ＳＴＮ液晶層のねじれ角χ
の絶対値”の関係を示すグラフである。

【図５】（ａ）〜（ｃ）は何れも、本発明における“コ
ントラスト”と“ねじれ補償層のねじれ角φ”と“ねじ
れ補償層のレタデーション値”との関係を示すグラフで
ある。

【図６】（ａ)(ｂ）は何れも、本発明における“コント
ラスト”と“ねじれ補償層のねじれ角φ”と“ねじれ補
償層のレタデーション値”との関係を示すグラフであ
る。

【図７】（ａ）〜（ｃ）は何れも、本発明における“コ
ントラスト”と“ねじれ補償層のねじれ角φ”と“ＳＴ
Ｎ液晶層のレタデーション値”との関係を示すグラフで
ある。

【図８】（ａ)(ｂ）は何れも、本発明における“コント
ラスト”と“ねじれ補償層のねじれ角φ”と“ＳＴＮ液
晶層のレタデーション値”との関係を示すグラフであ
る。

【図９】（ａ)(ｂ）は何れも、本発明における“コント
ラスト”と“ＳＴＮ液晶層のレタデーション値”と“ね
じれ補償層のレタデーション値−ＳＴＮ液晶層のレタデ
ーション値”の関係を示すグラフである。

【図１０】（ａ）〜（ｃ）は何れも、本発明における
“コントラスト”と“ねじれ補償層のねじれ角φ”と
“ねじれ補償層の軸角度θ”との関係を示すグラフであ
る。

【図１１】（ａ)(ｂ）は何れも、本発明における“コン
トラスト”と“ねじれ補償層のねじれ角φ”と“ねじれ
補償層の軸角度θ”との関係を示すグラフである。

【図１２】（ａ）〜（ｃ）は何れも、本発明における
“コントラスト”と“ねじれ補償層のねじれ角φ”と
“偏光層の軸角度ψ”との関係を示すグラフである。

【図１３】（ａ)(ｂ）は何れも、本発明における“コン
トラスト”と“ねじれ補償層のねじれ角φ”と“偏光層
の軸角度ψ”との関係を示すグラフである。

【図１４】本発明の実施の他の形態である半透過型のカ
ラー液晶表示装置の構成を示す断面図である。

【図１５】図１４のカラー液晶表示装置の表示原理を示
す説明図である。

【符号の説明】

１ 偏光板（偏光層） ２ ねじれ補償層（光学補償層） ４ 上側ガラス基板（基板） ５ 透明電極（電極） ８ ＳＴＮ液晶層 １１ 反射機能層 １２ 下側ガラス基板（基板） ２０ 円偏光選択照射手段 ２１ 反射機能層（透過性を有する反射機能層）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−76111（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−105932（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−90350（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−232390（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−161110（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−44418（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−206844（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−268283（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1335 G02F 1/133

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】反射機能層上に、液晶層、光学補償層、偏
   光層が、記載順に積層されてなり、前記光学補償層は、
   前記液晶層と逆向きのねじれ構造をもつ光学補償層であ
   って、前記液晶層がスーパーツイステッドネマティック
   モードで駆動される液晶表示装置において、前記 光学補償層のねじれ角の絶対値が前記液晶層におけ
   る液晶分子のねじれ角の絶対値よりも大きいことを特徴
   とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】前記液晶層のねじれ角の絶対値が２２０°
   〜２４０°の範囲であり、前記光学補償層のねじれ角の
   絶対値が、前記液晶層のねじれ角の絶対値よりも８０°
   〜１８０°（±１０°）の範囲で大きいことを特徴とす
   る請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】前記光学補償層の層厚ｄと該光学補償層の
   複屈折の差Δｎとの積ｄΔｎである該光学補償層のレタ
   デーション値が、５００ｎｍ〜９００ｎｍ（±２５ｎ
   ｍ）の範囲であることを特徴とする請求項２に記載の液
   晶表示装置。
4. 【請求項４】前記液晶層の層厚ｄと該液晶層の複屈折の
   差Δｎとの積ｄΔｎである該液晶層のレタデーション値
   が、６００ｎｍ〜８４０ｎｍ（±３０ｎｍ）の範囲であ
   ることを特徴とする請求項２又は３に記載の液晶表示装
   置。
5. 【請求項５】前記光学補償層の層厚ｄと該光学補償層の
   複屈折の差Δｎとの積ｄΔｎである該光学補償層のレタ
   デーション値より、前記液晶層の層厚ｄと該液晶層の複
   屈折の差Δｎとの積ｄΔｎである該液晶層のレタデーシ
   ョン値を減算した値が、−１６０ｎｍ〜１３０ｎｍ（±
   ３０ｎｍ）の範囲であることを特徴とする請求項２、３
   又は４に記載の液晶表示装置。
6. 【請求項６】液晶表示装置を、前記反射機能層が下側、
   前記偏光層が上側として配置し、前記液晶層の液晶分子
   の長軸が層下側から層上側までにねじれる向きを正とす
   ると、 前記液晶層の層上側の液晶分子の長軸に対して前記光学
   補償層における層下側の分子の長軸の成す角度が、−５
   ５°〜−９０°（±３°）の範囲であることを特徴とす
   る請求項２ないし５の何れか１項に記載の液晶表示装
   置。
7. 【請求項７】液晶表示装置を、前記反射機能層が下側、
   前記偏光層が上側として配置し、前記液晶層の液晶分子
   の長軸が層下側から層上側までにねじれる向きを正とす
   ると、 前記光学補償層における層上側の分子の長軸に対して前
   記偏光層の吸収軸の成す角度が、−３０°〜２５°（±
   ３°）の範囲であることを特徴とする請求項２ないし６
   の何れか１項に記載の液晶表示装置。
8. 【請求項８】前記光学補償層が、液晶性高分子材料から
   成るねじれ位相差板であることを特徴とする請求項１な
   いし７の何れか１項に記載の液晶表示装置。
9. 【請求項９】前記液晶層に対して電圧を印加する電極層
   に、電極と電極との間を覆う遮光性マスクが備えられて
   いることを特徴とする請求項１ないし８の何れか１項に
   記載の液晶表示装置。
10. 【請求項１０】前記液晶層を挟持する基板が、プラスチ
    ック製の基板であることを特徴とする請求項１ないし９
    の何れか１項に記載の液晶表示装置。
11. 【請求項１１】前記反射機能層が反射機能に加えて透過
    機能を有し、かつ、 該反射機能層における前記液晶層側とは異なる反対側
    に、前記液晶層に円偏光を選択して入射させる円偏光選
    択照射手段が備えられていることを特徴とする請求項１
    ないし１０の何れか１項に記載の液晶表示装置。
12. 【請求項１２】コントラストが１１０よりも大きいこと
    を特徴とする請求項１ないし１１の何れか１項に記載の
    液晶表示装置。