JP3526453B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は液晶表示装置に関し、特に液晶素子の内部
に設けた反射板と液晶素子の外側に設けた１枚の偏光板
とによって、明るい白黒表示やカラー表示を実現する単
偏光板方式の反射型液晶表示装置および半透過反射型液
晶表示装置に関するものである。
背景技術 従来、反射型液晶表示装置としては、１対の偏光板の
間にＴＮ（ツイステッドネマティック）液晶素子やＳＴ
Ｎ（スーパツイステッドネマチック）液晶素子を配置
し、その一方の偏光板の外側に反射層を設けた構造のも
のが主に用いられている。
しかし、このような反射型液晶表示装置は、外光が視
認側から入射して反射層によって反射されて視認側へ出
射するまでに、２枚の偏光板を２回ずつ通過することに
なるため、光量の減少が多く表示が暗かった。、さら
に、反射層が液晶素子のガラス基板の外側にあるので、
表示に影が生じるという問題もあった。
このような問題の対策として、偏光板１枚で表示が可
能な単偏光板型の反射型液晶表示装置が提案されてい
る。それによれば、偏光板が１枚であることから、従来
の偏光板を２枚用いる反射型液晶表示装置に比べて光量
の減少が少なくなり、表示の明るさを改善することがで
きる。
また、単偏光板型液晶表示装置では、反射層を液晶素
子の内部に形成することによって、表示の影の問題も解
決することが可能である。
このような単偏光板型液晶表示装置は、例えば特開平
４−９７１２１号公報（ＪＰ，０４−９７１２１，Ａ）
に見られるように、１枚の偏光板と１枚の位相差板と、
反射層を内在した液晶素子とから構成されている。
しかしながら、このような従来の位相差板を１枚用い
た単偏光板型液晶表示装置では、黒表示をするとき、特
定の波長に対してのみ低い反射率（視認側から見た入射
光量に対する出射光量の比率）が実現され、すべての波
長に亘り低い反射率を実現することはできず、コントラ
ストが不充分であった。
そこで、良好な黒表示を得るために、位相差板を２枚
用いた単偏光板型液晶表示装置も開発されているが、ま
だ、充分なコントラストは得られていない。
また、位相差板の代わりに、液晶層のねじれ方向と逆
方向にねじれた構造を持つ補償層を用いた単偏光板型液
晶表示装置が、例えば特開平１０−１２３５０５号公報
（ＪＰ，１０−１２３５０５，Ａ）に開示されている
が、この構造でもすべての波長に亘り低い反射率を実現
することはむずかしかった。
さらに、上述した従来の単偏光板型液晶表示装置で
は、反射層は光を透過しないのでバックライトを設ける
ことができず、外光が弱い場所や夜間には表示を見るこ
とができなかった。
そこで、反射層として、薄膜アルミニウムを蒸着やス
パッタ法で形成したハーフミラーを用いたり、反射層に
画素毎の開口部を設け、外光が弱い場所や夜間にはバッ
クライトの光で表示を行う半透過反射型の液晶表示装置
が開発されている。
しかし、単偏光板型液晶表示装置の場合、外光を用い
る反射表示の時には、入射光が液晶素子を往復した状態
で、１枚の偏光板によってその反射光の出射が制御され
て良好な黒白表示が得られるように、液晶素子および位
相差板等の光学素子を設計する必要がある。
一方、バックライトを用いた透過表示の時には、バッ
クライトからの光が液晶素子を１回しか透過せず、その
状態で１枚の偏光板によってその光の出射が制御されて
良好な黒白表示が得られるように、液晶素子および光学
素子を設計する必要がある。そのため、反射表示と透過
表示の両方とも高いコントラストを得ることは難しかっ
た。
反射層に画素毎の開口部を設けた液晶表示装置は、例
えば、特開平１０−２８２４８８号公報（ＪＰ，１０−
２８２４８８，Ａ）に開示されているが、そこには液晶
素子や光学素子の条件に関する記述は一切なく、反射表
示時と透過表示の時で、いかにして良好なコントラスト
表示を両立させるかについて何も記載されていない。
この発明は、上述のような技術的背景に鑑みてなされ
たものであり、単偏光板型液晶表示装置において、すべ
ての波長に亘り良好な低い反射率の黒表示を得ることに
より、明るくコントラストの高い表示を実現することを
目的とする。
また、単偏光板型液晶表示装置によって、外光による
反射表示とバックライト照明による透過表示とを可能に
し、且つ反射表示と透過表示の両方で高コントラストが
得られるようにすることも目的とする。
発明の開示 この発明による液晶表示装置は、上記の目的を達成す
るため、反射層と第１の電極を有する第１の基板と第２
の電極を有する第２の基板との間に、ツイスト配向して
いるネマチック液晶を狭持してなる液晶素子を構成し、
その液晶素子の第２の基板の外側（ネマチック液晶に接
する側と反対側）にねじれ位相差板を、さらにその外側
に位相差板と偏光板を順次設けた単偏光板型の反射型液
晶表示装置である。
また、半透過反射層と第１の電極を有する第１の基板
と第２の電極を有する第２の基板との間に、ツイスト配
向しているネマチック液晶を狭持して液晶素子を構成
し、その液晶素子の第２の基板の外側にねじれ位相差板
を、さらにその外側に第１の位相差板と第１の偏光板を
順次設け、液晶素子の第１の基板の外側（ネマチック液
晶に接する側と反対側）に、第２の位相差板と第２の偏
光板とバックライトを順次設け、その第２の位相差板の
位相差値が概ね１／４波長である、半透過反射型液晶表
示装置を形成することもできる。
この場合さらに、上記第２の位相差板と第２の偏光板
との間に第３の位相差板を設け、その第２の位相差板の
遅相軸と第３の位相差板の遅相軸とが概ね直交するよう
にし、第２の位相差板の位相差値の波長依存性と第３の
位相差板の位相差値の波長依存性とを異ならせ、その第
２の位相差板の位相差値と第３の位相差板の位相差値と
の差が概ね１／４波長になるようにするとよい。
あるいは、上記第２の位相差板の遅相軸と第３の位相
差板の遅相軸とが概ね６０゜の角度で交差するように
し、第２の位相差板の位相差値が概ね１／４波長で、第
３の位相差板の位相差値が概ね１／２波長であるように
してもよい。
これらの液晶表示装置において、ねじれ位相差板のツ
イスト方向を液晶素子のツイスト方向と逆方向にし、該
ねじれ位相差板のツイスト角を液晶素子のツイスト角よ
り１０゜〜３０゜小さくし、且つねじれ位相差板の複屈
折量を示すΔｎｄ値を液晶素子のΔｎｄ値より０．２〜
０．３μｍ小さくするのが望ましい。
また、上記液晶素子の第１の基板と第２の基板のどち
らか１方の基板に複数色のカラーフィルタを設けること
により、カラー液晶表示装置にすることができる。
また、上記液晶素子の第２の基板の外側に拡散層を設
けるとよい。
上記半透過反射層を、厚さ０．０３μｍ〜０．０１μ
ｍの金属薄膜とするか、画素毎に開口部を設けた金属薄
膜とすることができる。
図面の簡単な説明 第１図は、この発明による液晶表示装置の第１の実施
形態の構成を示す模式的な断面図である。
第２図は、同じくその反射層と第１の電極および第２
の電極との平面的な配置関係を示す平面図である。
第３図は、同じくその液晶素子のツイスト角を説明す
るための図である。
第４図は、同じくそのねじれ位相差板のツイスト角と
位相差板の遅相軸および偏光板の透過軸との関係を説明
するための図である。
第５図は、この発明による液晶表示装置の第２の実施
形態の構成を示す模式的な断面図である。
第６図は、同じくその半透過反射層と第１の電極およ
び第２の電極との平面的な配置関係を示す平面図であ
る。
第７図は、同じくその液晶素子のツイスト角と第２の
位相差板の遅相軸および第２の偏光板の遅相軸との関係
を説明するための図である。
第８図は、この発明による液晶表示装置の第３の実施
形態の構成を示す模式的な断面図である。
第９図は、同じくその半透過反射層と第１の電極およ
び第２の電極との平面的な配置関係を示す平面図であ
る。
第１０図は、同じくその液晶素子のツイスト角と第２
の位相差板、第３の位相差板、および第２の偏光板の各
遅相軸との関係を説明するための図である。
第１１図は、この発明による液晶表示装置の第４の実
施形態における液晶素子のツイスト角と第２の位相差
板、第３の位相差板、および第２の偏光板の各遅相軸と
の関係を説明するための図である。
第１２図は、この発明による液晶表示装置の第５の実
施形態の構成を示す模式的な断面図である。
第１３図は、同じくそのカラーフィルタと半透過反射
層及び第１，第２の電極との平面的な配置関係を示す平
面図である。
第１４図は、この発明による液晶表示装置の第６の実
施形態の構成を示す模式的な断面図である。
第１５図は、同じくそのカラーフィルタと反射層及び
第１，第２の電極との平面的な配置関係を示す平面図で
ある。
第１６図は、この発明による液晶表示装置の第３の実
施形態に用いる位相差板の位相差値の波長依存性を示す
線図である。
第１７図は、この発明による液晶表示装置の第１の実
施形態における分光反射率曲線を示す線図である。
発明を実施するための最良の形態 この発明をより詳細に説明するために、添付図面にし
たがって、この発明の実施の形態を説明する。
〔第１の実施形態：第１図から第４図と第１７図） まず、この発明による液晶表示装置の第１の実施形態
の構成を、第１図から第４図によって説明する。
第１図はその液晶表示装置の構成を示す模式的な断面
図であり、第２図はその反射層と第１および第２の電極
との平面的な配置関係を示す平面図である。
この液晶表示装置は第１図に示すように、液晶素子２
０と、その視認側（第１図では上側）に順次重ねて設け
られたねじれ位相差板１２、位相差板１３、および偏光
板１１とによって構成されている。
偏光板１１と位相差板１３とねじれ位相差板１２は、
アクリル系粘着剤で接着して一体化しており、液晶素子
２０の第２の基板２の外側（ネマチック液晶６に接する
側と反対側）の面にアクリル系粘着剤で貼り付けられて
いる。
液晶素子２０は、それぞれ厚さ０．５ｍｍのガラス板
からなる第１の基板と第２の基板とが、周囲をシール材
５によって張り合わされ、その間隙に左回り２４０゜ツ
イスト配向しているネマチック液晶６が封入され挟持さ
れている。
その第１の基板の内面に、アルミニウムからなる厚さ
０．１μｍの反射層７と、それを覆うアクリル系材料か
らなる厚さ２μｍの保護膜８とが形成され、その保護膜
８上に透明電極材料である酸化インジウムスズ（ＩＴ
Ｏ）膜からなる第１の電極３が形成されている。第２の
基板２の内面にも、ＩＴＯ膜からなる第２の電極４が形
成されている。
その第１の電極３と第２の電極４は、第２図に仮想線
で示すように互いに直交するストライプ状に多数形成さ
れ、その第１の電極３と第２の電極４が交差して重なり
合う部分がそれぞれ画素部となる。この第１の電極３を
形成した第１の基板１上の保護膜８の表面と、第２の電
極４を形成した第２の基板２の内面には、それぞれ配向
膜を形成しているが図示を省略している。
このＩＴＯ膜からなる第１の電極３と第２の電極４の
透過率は、明るさの点で重要である。ＩＴＯ膜のシート
抵抗値が低いほど膜厚が厚くなり、透過率が低くなる。
この実施形態では、第２の電極４にはデータ信号を印
加するので、クロストークの影響が少なくなるように、
シート抵抗値が約１００オームで厚さ０．０５μｍ程度
のＩＴＯ膜を用いる。そのＩＴＯ膜の平均透過率は、約
９２％である。
また、第１の電極３には走査信号を印加するので、ク
ロストークを低下するために、シート抵抗値が約１０オ
ームで厚さ０．３μｍ程度のＩＴＯ膜を用いる。そのＩ
ＴＯ膜の平均透過率は、約８９％と幾分低いが、少なく
とも一方の電極に、透過率が９０％以上の透明電極を用
いることによって、表示の明るさを改善できる。
反射層７は、第１の基板１の内面にアルミニウム薄膜
をスパッタリング法で形成し、さらにその表面を保護す
るために厚さ０．０３μｍのＳｉＯ２をスパッタ法で表
面に形成したものであり、第２図に仮想線で示した第１
の電極３と第２の電極４が交差して重なり合う各画素部
を全て含む表示領域全体をカバーする大きさの正方形又
は長方形に形成する。
この反射層７の表面に凹凸を形成して散乱性を与える
と、視野角特性が改善されるため、より好ましい。
ねじれ位相差板１２は、ねじれ構造を持つ液晶性高分
子ポリマーを、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィ
ルムやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム
に配向処理してから塗布し、１５０℃程度の高温で液晶
状態にして、ツイスト角を調整した後室温まで急冷し
て、そのねじれ状態を固定化したフィルムである。
あるいは、別に用意した配向処理を施したフィルムに
ねじれ構造を持つ液晶性高分子ポリマーを塗布し、上述
の場合と同様に１５０℃程度の高温で液晶状態にして、
ツイスト角を調整した後室温まで急冷してねじれ状態を
固定した後、その液晶性高分子ポリマーをＴＡＣフィル
ムに転写して形成したフィルムでもよい。
この実施形態では、ツイスト角Ｔｃが−２２０゜で、
複屈折性を示すΔｎｄ値であるＲｃが０．６０μｍの右
回りのねじれ位相差板１２を用いる。
偏光板１１は、なるべく明るく且つ偏光度が高いこと
が好ましく、この実施形態では、透過率４５％で偏光度
９９．９％の材料を使用した。
この偏光板１１の表面に、屈折率の異なる無機薄膜を
真空蒸着法やスパッタ法で数層コートした反射率が０．
５％程度の無反射層を設けることによって、偏光板１１
の表面反射が低下して透過率が改善され、より明るくな
る。また、黒レベルが低下することによってコントラス
トも改善される。
しかし、無機薄膜は高価なので、最近は１層〜２層の
有機材料をコートした塗布タイプの無反射膜が開発され
ており、反射率は１％前後と多少高いが、低価格であ
る。これらの無反射膜でも無反射層として充分使用可能
である。
位相差板１３は、ポリカーボネート（ＰＣ）を延伸し
た厚さ約７０μｍの透明フィルムで、波長０．５５μｍ
での位相差値Ｆ１が０．６３μｍである。
次に、これらの各構成部材の配置関係について第３図
および第４図を用いて説明する。なお、これらの図に示
す角度は、視認側から見て水平軸に対して反時計方向に
回転する角度をプラス、時計方向に回転する角度をマイ
ナスとしている。
上述した液晶素子２０の第１の電極３と第２の電極４
の表面にはそれぞれ配向膜（図示せず）が形成され、第
３図に示すように、第１の基板１側の面は、水平軸に対
して右上がり３０゜方向にラビング処理することによっ
て、下液晶分子配向方向６ａは＋３０゜となり、第２の
基板２側は右下がり３０゜方向にラビング処理すること
によって、上液晶分子配向方向６ｂは−３０゜となる。
粘度２０ｃｐのネマチック液晶６には、カイラル材と
呼ぶ旋回性物質を添加して、ねじれピッチＰを１１μｍ
に調整し、反時計方向回りでツイスト角Ｔｓが２４０゜
のＳＴＮモードの液晶素子２０を形成する。
使用するネマチック液晶６の複屈折の差Δｎは０．１
５で、第１の基板１と第２の基板２の隙間であるセルギ
ャップｄは５．６μｍとする。
したがって、ネマチック液晶６の複屈折の差Δｎとセ
ルギャップｄとの積で表す液晶素子２０の複屈折性を示
すΔｎｄ値Ｒｓは０．８４μｍとなる。
また、第４図に示すように、偏光板１１の透過軸１１
ａは水平軸を基準にして、＋７０゜に配置する。一方、
ねじれ位相差板１２の下分子配向方向１２ａは、水平軸
を基準にして＋５０゜に配置し、上分子配向方向１２ｂ
は９０゜に配置している。したがって、このねじれ位相
差板１２は時計方向回りでツイスト角Ｔｃが２２０゜に
なり、液晶素子２０とのツイスト角の絶対値の差ΔＴ
は、 ΔＴ＝Ｔｓ−Ｔｃ＝２０゜ である。このねじれ位相差板１２の複屈折性を示すΔｎ
ｄ値Ｒｃは０．６０μｍであり、液晶素子２０との複屈
折性の差ΔＲは、 ΔＲ＝Ｒｓ−Ｒｃ＝０．２４μｍ となる。さらに、位相差板１３の遅相軸１３ａは、水平
軸に対して−１０゜に配置されており、偏光板１の透過
軸１１ａとの交差角は８０゜となっている。
次に、この実施形態の液晶表示装置の作用効果につい
て、第１７図も参照して説明する。
ねじれ位相差板１２の下分子配向方向１２ａと液晶素
子２０の上液晶分子配向方向６ｂの交差角が９０゜前後
の場合に、液晶素子２０の複屈折性とねじれ位相差板１
２の複屈折性は減算する。
したがって、液晶素子２０の複屈折性とねじれ位相差
板１２の複屈折性は減算され、この実施形態では、ΔＲ
＝０．２４μｍとなるが、液晶素子２０のネマチック液
晶６はツイストしているので、位相差板としての実質的
な位相差値としては１／４波長相当の０．１４μｍ程度
となる。
さらに、この実施形態では、ねじれ位相差板１２の下
分子配向方向１２ａと液晶素子２０の上液晶分子配向方
向６ｂの交差角を８０゜にすることと、ねじれ位相差板
１２のツイスト角Ｔｃを液晶素子２０のツイスト角Ｔｓ
より小さくすることによって、良好な白表示と黒表示が
できるように表示色の補正を行っている。
ねじれ位相差板１２のツイスト角Ｔｃは、液晶素子２
０のツイスト角Ｔｓよりあまり小さいと複屈折性の減算
が不充分になるので、ツイスト角の絶対値の差ΔＴ＝Ｔ
ｓ−Ｔｃは、１０゜〜３０゜が好ましい。また、複屈折
性の差ΔＲ＝Ｒｓ−Ｒｃは、０．２〜０．３μｍで表示
可能であった。
偏光板１１の透過軸１１ａと位相差板１３の遅相軸１
３ａとの交差角が９０゜の場合は、まったく位相差は発
生しないが、この実施形態のように、偏光板１１の透過
軸１１ａと位相差板１３の遅相軸１３ａとの交差角を８
０゜にすることにより、ごく僅かに位相差を発生させ
て、波長毎の位相差を補正している。
第１７図に、この実施形態による単偏光板型の液晶表
示装置の入射光の波長による反射特性を示す。
曲線３４は第１の電極３と第２の電極４との間に電圧
を印加しない時（電圧無印加時）の黒表示状態での反射
率を、曲線３５はオン電圧を印加した時の白表示状態で
の反射率を示す。
曲線３６は比較のために、位相差板として通常のＰＣ
１枚だけの１／４波長板を用いた単偏光板型の液晶表示
装置の電圧無印加時の黒表示状態での反射率を示す。
第１図において、上方の視認側から偏光板１１を通し
て入射した直線偏光は、位相差板１３とねじれ位相差板
１２と電圧無印加時のネマチック液晶６を透過すること
によって、すべての波長にわたり円偏光となって反射層
７に到達する。
そして、反射層７で反射された円偏光は、ネマチック
液晶６とねじれ位相差板１２と位相差板１３を再度透過
することによって、偏光方向が９０゜回転した直線偏光
に戻り、偏光板１１で吸収されるため、第１７図の曲線
３４に示したように反射率が極めて低くなり、完全な黒
表示が得られる。
従来の単偏光板型の液晶表示装置は、ねじれ位相差板
１２を設けておらず、位相差板を１枚用いているだけで
あったため、第１７図の曲線３６に示したように、短波
長と長波長の光の反射率が充分低くならなかった。その
ため、電圧無印加時に完全な黒表示はできず紫色の黒表
示となり、コントラストが低下する。
また、第１の電極３と第２の電極４の間に電圧を印加
すると、ネマチック液晶６の液晶分子が立ち上がり、液
晶素子２０の実質的なΔｎｄ値が減少する。
そのため、視認側から偏光板１１を通してから入射し
た直線偏光は、第１の位相差板とねじれ位相差板１２と
電圧印加時のネマチック液晶６を透過することによっ
て、楕円偏光や直線偏光に戻る。
この電圧印加時の液晶素子２０の実質的なΔｎｄ値を
ねじれ位相差板１２の位相差値と等しくすると、発生す
る複屈折性をほぼゼロにすることができる。
したがって、偏光板１１を通して入射した直線偏光は
回転せず、反射層７によって反射されてそのまま視認側
へ戻るので、第１７図の曲線３５に示したように全波長
領域に亘って高い反射率になり、明るく良好な白表示を
得ることができる。
このように、この実施形態による反射型液晶表示装置
は、偏光板１１と位相差板１３およびねじれ位相差板１
２と、反射層７を内在した液晶素子２０とにより、外光
を用いる反射表示において良好な黒表示と明るい白表示
が得られ、高コントラストの表示が得られる。
〔第１の実施形態の変形例〕 上述した第１の実施形態では、液晶素子２０として２
４０゜ツイストのＳＴＮモードの液晶素子を用いたが、
ツイスト角が９０゜前後のＴＮ液晶素子を用いても、同
様な反射型液晶表示装置が得られる。
なお、ＴＮ液晶素子を使用して大画面表示を行う場合
には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）やメタル・インシュ
レータ・メタルの薄膜ダイオード（ＭＩＭ）などのアク
ティブ素子を内在した、アクティブマトリクスによる反
射型液晶表示装置とすることが好ましい。
第１の実施の形態では、ねじれ位相差板１２として、
室温ではねじれ状態が固定化している液晶性ポリマーフ
ィルムを用いたが、液晶分子の一部を鎖状のポリマー分
子に結合しただけの、温度により複屈折性を示すΔｎｄ
値Ｒｃが変化する温度補償型ねじれ位相差板を用いる
と、高温や低温での明るさやコントラストが改善し、よ
り良好な表示が可能になる。
さらに、第１の実施形態では反射層７を第１の電極３
とは別に形成したが、第１の電極３をアルミニウムや銀
等の反射率の高い金属薄膜で形成すれば、第１の電極３
が反射層７を兼ねることができる。それによって、液晶
表示装置の構造を単純化することが可能である。
また、反射層７を第１の基板１の外側に配置しても、
表示に影は発生するが、明るい白表示と良好な黒表示に
より高いコントラストが得られる点では、同様な効果が
得られる。
さらにまた、第１の実施形態では、位相差板１３とし
て、ポリカーボネート（ＰＣ）を１軸延伸し、Ｚ軸方向
の屈折率ｎｚが延伸方向の屈折率ｎｘとそれに直交する
方向の屈折率ｎｙに対して、ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚとなって
いる通常タイプの位相差板を用いたが、ＰＣを多軸延伸
し、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙとなっている、いわゆるＺタイプ
の位相差板、あるいはポリビニルアルコール（ＰＶＡ）
やポリプロピレン（ＰＰ）、アクリルやポリスチレンな
どの材料を延伸した位相差板を用いても、同様な効果が
得られる。
〔第２の実施形態：第５図から第７図〕 次に、この発明による液晶表示装置の第２の実施形態
について説明する。
第５図から第７図は、前述した第１の実施形態の液晶
表示装置を説明するために用いた第１図から第３図に相
当する図であり、それらの各図と同じ部分には同一の符
号を付してあり、それらについては説明を省略するか簡
単にする。
この第２の実施形態の液晶表示装置は、第１の実施形
態の液晶表示装置に、第２の位相差板１８と第２の偏光
板１７とバックライト１６を追加して、透過表示も可能
な半透過反射型の液晶表示装置としたものである。
この液晶表示装置を構成する液晶素子２１は、第１の
実施形態の液晶表示装置の液晶素子２０と、その反射層
７に代えて半透過反射層９を設けた点だけが相違する。
その液晶素子２１の第２の基板２の外側（視認側）に
順次重ねて設けたねじれ位相差板１２と第１の位相差板
１３と第１の偏光板１１も、第１の実施形態と同じであ
る。但し、第１の実施形態における位相差板１３と偏光
板１１を、この第２の実施形態ではそれぞれ第１の位相
差板１３と第１の偏光板１１と称する。
そして、液晶素子２１の第１の基板１の外側（視認側
と反対側）に、第２の位相差板１８と第２の偏光板１７
を順次配置し、さらにその第２の偏光板１７の外側にバ
ックライト１６を配置している。
その第２の位相差板１８と第２の偏光板１７は、アク
リル系粘着剤で一体化しており、液晶素子２１ともアク
リル系粘着剤で貼り付けられている。
液晶素子２１の第１の基板１の内面に形成した半透過
反射層９は、スパッタ法によって形成するアルミニウム
の膜厚を非常に薄くすることによって、入射光の一部の
光は透過し、残りを反射する、いわゆるハーフミラーに
してある。
この実施形態では、アルムニウムの膜厚を０．０２μ
ｍとしたことにより、１０〜２０％程度の光を透過し、
残りの８０〜９０％の光を反射するようにし、第６図に
仮想線で示した第１の電極３と第２の電極４とがそれぞ
れ交差して重なる各画素部をすべて含む表示領域全体に
亘る大きさの半透過反射層９を正方形又は長方形に形成
する。
第２の位相差板１８は、ポリカーボネート（ＰＣ）を
延伸した厚さ約７０μｍの透明フィルムで、波長０．５
５μｍにおける位相差値Ｆ３が０．１４μｍで、１／４
波長板相当となっている。
第２の偏光板１７は、偏光度が高いことが重要であ
り、透過率４４％で偏光度が９９．９９％の偏光板を使
用した。
バックライト１６は、導光板に蛍光灯やＬＥＤを取り
付けたものや、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）板な
どを用いることが可能であるが、この実施形態では厚さ
が約１ｍｍで、発光色が白色のＥＬ板を用いた。
次に、これらの構成部材の平面的な配置関係を第７図
を用いて説明する。なお、第５図における液晶素子２１
の上側の、ねじれ位相差板１２の下分子配向方向１２ａ
の上分子配向方向１２ｂ、第１の位相差板１３の遅相軸
１３ａ、および第１の偏光板１１の透過軸１１ａの配置
関係は、第４図に示した第１の実施形態の場合と同じで
あるので説明を省略する。
液晶素子２１の下側に配置した第２の位相差板１８の
遅相軸１８ａは、第７図に示すように、水平軸に対して
−６５゜に配置し、第２の偏光板１７の透過軸１７ａは
水平軸に対して−２０゜に配置しており、第１の偏光板
１１の透過軸１１ａ（第４図参照）と直交する。
第７図に示す液晶素子２１の下液晶分子配向方向６ａ
と上液晶分子配向方向６ｂ、およびそれによるツイスト
角も、第３図に示した第１の実施形態の場合と同じであ
る。
次に、この液晶表示装置の作用効果について説明す
る。
反射表示については、第１の実施の形態の場合と同一
であり、良好なコントラストの表示が可能である。
そこで、バックライト１６を点灯した透過表示につい
て説明する。
バックライト１６からの発光に射出された光は、第２
の偏光板１７を透過してその透過軸１７ａの方向に偏光
した直線偏光となる。この直線偏光は、第２の位相差板
１８の遅相軸１８ａに対して４５゜の角度に入射するの
で円偏光となる。そして、液晶素子２１内の半透過反射
層９で約８割は反射されるが、残りの２割の光が透過す
る。
液晶素子２１に電圧を印加していない状態では、ねじ
れ位相差板１２と液晶素子２１と第１の位相差板１３に
より、複屈折性がほぼ全波長にわたり１／４波長相当と
なっている。
そのため、第２の位相差板１８で発生した位相差は、
液晶素子２１とねじれ位相差板１２と第１の位相差板１
３とで発生する位相差で減算されてゼロとなり、第２の
偏光板の透過軸１７ａと同一方向に偏光した直線偏光と
なって出射する。
そして、第１の偏光板１１の透過軸１１ａと第２の偏
光板１７の透過軸１７ａとが直交しているので、バック
ライト１６から第２の偏光板１７を通して入射した光は
第１の偏光板１１を透過せず、視認側に出射しないため
黒表示となる。
第１の電極３と第２の電極４の間に電圧を印加する
と、ネマチック液晶６の液晶分子が立ち上がり、液晶素
子２１の実質的なΔｎｄ値が減少する。
そのため、バックライト１６から第２の偏光板１７を
通して入射した直線偏光は、第２の位相差板１８を通過
することによって円偏光となるが、ねじれ位相差板１２
と液晶素子２１を透過することにより楕円偏光や直線偏
光になる。
この電圧印加により液晶素子２１で発生する位相差を
１／４波長とすると、第２の偏光板１７より入射した直
線偏光は、ねじれ位相差板１２と第１の位相差板１３を
透過することによって９０゜回転するため、第１の偏光
板１１を透過して視認側に出射する。それによって、良
好な白表示を得ることができる。
このように、この液晶表示装置によれば、第１の偏光
板１１と第１の位相差板１３とねじれ位相差板１２、お
よび半透過反射層９を内在した液晶素子２１とにより、
外光を用いる反射表示においては良好な黒表示と明るい
白表示が得られる。また、液晶素子２１の下側に第２の
位相差板１８と第２の偏光板１７とバックライト１６を
備えたため、外光が少ない環境ではバックライト１６を
点灯することにより、良好なコントラストの表示が得ら
れる。すなわち、表示品質が良好な単偏光板による半透
過反射型液晶表示装置が得られる。
〔第２の実施形態の変形例〕 上述の実施形態では、半透過反射層９を厚さ０．０２
μｍのアルミニウム薄膜で形成したが、厚さ０．０３μ
ｍ〜０．０１μｍであれば、一部の光が透過して残りの
光を反射するハーフミラーとすることが可能である。
また、半透過反射層９としてアルミニウム薄膜を用い
たが、アルミニウム合金や銀の薄膜、さらに反射率を改
善するためにアルミニウムと無機酸化物の多層膜などを
用いることも可能である。
上述の実施形態では、第２の位相差板１８で発生する
位相差を液晶素子２１で発生する位相差が減算するよう
に配置したが、第２の位相差板１８と液晶素子２１で発
生する位相差を加算して１／２波長相当になるように配
置し、さらに第２の偏光板１７の透過軸１７ａを第１の
偏光板の透過軸１１ａと平行に配置するようにしてよ
い。
〔第３の実施形態：第８図から第１０図〕 次に、この発明による液晶表示装置の第３の実施形態
について説明する。
第８図から第１０図は、前述した第１の実施形態の液
晶表示装置を説明するために用いた第１図から第３図、
および第２の実施形態の液晶表示装置を説明するために
用いた第５図から第７図に相当する図であり、それらの
各図と同じ部分には同一の符号を付してあり、それらに
ついては説明を省略するか簡単にする。
この第３の実施形態の液晶表示装置は、液晶素子２２
が第２の実施形態における液晶素子２１と若干相違す
る。すなわち、液晶素子２２の第１の基板１の内面に形
成する半透過反射層１４は、厚さ０．１μｍのアルミニ
ウム膜であり、第９図に明示するように、第１の電極３
と第２の電極４とが交差して重なる各画素部に対応する
位置に開口部１４ａが形成されている。その各開口部１
４ａはフォトリソ工程によって形成する。
この半透過反射層１４のアルミニウムの膜厚は、第２
の実施形態の半透過反射層９より厚いので、開口部１４
ａ以外の部分は完全な反射層となっており、開口部１４
ａの面積で透過率と反射率を調整することが可能であ
る。この実施形態では、開口部１４ａの面積を画素面積
の３０％に設定したので、３０％程度の光を透過し、残
りの７０％の光を反射する。
さらに、この液晶表示装置は、液晶素子２２の第２の
基板の外側（視認側）にまず拡散層１５を設け、その外
側に順次ねじれ位相差板１２と第１の位相差板１３と第
１の偏光板１１とを重ねて配置している。
また、液晶素子２２の第１の基板の外側（視認側と反
対側）に、順次第２の位相差板１８と第３の位相差板１
９と第２の偏光板１７を重ねて配置し、その第２の偏光
板１７の外側にバックライト１６を設けている。
第１の偏光板１１と第１の位相差板１３とねじれ位相
差板１２は、アクリル系粘着剤で一体化している。ま
た、第２の位相差板１８と第３の位相差板１９と第２の
偏光板１７も、アクリル系粘着剤で一体化している。そ
して、これらはいずれも液晶素子２２ともアクリル系粘
着剤で貼り付けられている。
拡散層１５は、半透過反射層１４で反射した光を散乱
し、広視野角で明るい表示を得るために設けている。そ
のため、この拡散層１５は、外部から入射する光はなる
べく前方に散乱透過し、後方散乱が少ないものが高コン
トラストが得られるので好ましい。ここでは、粘着剤に
微粒子を混合した厚さ３０μｍの散乱性粘着剤を拡散層
１５として用い、液晶素子２２とねじれ位相差板１２の
粘着剤としても兼用している。
また、この拡散層１５は位相差値をほとんど持たず、
偏光状態を変化させにくい材料を用いたので、液晶素子
２２の第２の基板２から第１の偏光板１１の間のいずれ
か、あるいは第１の偏光板１１の表面のどこに配置して
もよいが、表示ボケを減らすために、なるべく第２の基
板２の近くに配置するのが好ましい。
また、第２の基板２の厚さも、なるべく薄い方が、表
示ボケが少なくなり好ましく、この実施形態では厚さ
０．５ｍｍとした。また、第２の基板を０．４ｍｍと薄
くし、第１の基板は０．５ｍｍとすることにより、第２
の基板を第１の基板より薄くすることも可能である。
第１の偏光板１１、第２の偏光板１７、ねじれ位相差
板１２、第１の位相差板１３、およびバックライト１６
は、第２の実施形態で用いたものと同じである。
第２の位相差板１８は、ポリカーボネート（ＰＣ）を
延伸した厚さ約７０μｍの透明フィルムで、波長０．５
５μｍでの位相差値Ｆ２が０．３６μｍである。
第３の位相差板１９は、ポリプロピレン（ＰＰ）を延
伸した厚さ約１００μｍの透明フィルムで、波長０．５
５μｍでの位相差値Ｆ３が０．５０μｍである。
次に、これらの構成部材の平面的な配置関係を第１０
図を用いて説明する。なお、第８図における液晶素子２
２の上側の、ねじれ位相差板１２の下分子配向方向１２
ａと上分子配向方向１２ｂ、第１の位相差板１３の遅相
軸１３ａ、および第１の偏光板１１の透過軸１１ａの配
置関係は、第４図に示した第１の実施形態の場合と同じ
であるので説明を省略する。
液晶素子２２の下側に配置した第２の位相差板１８の
遅相軸１８ａは、第１０図に示すように水平軸に対して
＋２５゜に配置され、第３の位相差板１９の遅相軸１９
ａは水平軸に対して−６５゜に配置している。
したがって、第２の位相差板１８の遅相軸１８ａと第
３の位相差板１９の遅相軸１９ａとは直交し、第２の位
相差板１８の位相差値Ｆ２と第３の位相差板１９の位相
差値Ｆ３は減算され、有効な位相差値ΔＦは、ΔＦ＝Ｆ
３−Ｆ２＝０．１４μｍとなる。
第１０図に示す液晶素子２２の下液晶分子配向方向６
ａと上液晶分子配向方向６ｂ、およびそれによるツイス
ト角も、第３図に示した第１の実施形態の場合と同じで
ある。
ここで、位相差板の効果について、第１６図を参照し
て説明する。
第１６図は、この実施形態で用いた位相差板の位相差
値の波長依存性を示す特性図であり、横軸は光の波長
（μｍ）で、縦軸は位相差板の位相差値（μｍ）を示
す。
曲線３１は第２の位相差板１８の位相差値を示し、曲
線３２は第３の位相差板１９の位相差値を示し、曲線３
３は第２の位相差板１８と第３の位相差板１９の遅相軸
１８ａと１９ａを直交させて重ねたときの位相差値を示
す。
第２の位相差板１８の材質は、屈折率の波長依存性が
大きいポリカーボネート（ＰＣ）であるので、曲線３１
に示すように短波長での位相差値は大きくなる。
一方、第３の位相差板１９の材質は屈折率の波長依存
性が小さいポリプロピレン（ＰＰ）であるので、曲線３
２に示すように短波長での位相差値は長波長での位相差
値とほぼ同じでほとんど変化しない。
したがって、第２の位相差板１８と第３の位相差板１
９を、位相差値が減算するように遅相軸を直交させて重
ねると、曲線３３に示すように０．４μｍ付近の短波長
での位相差値を０．７μｍ付近の長波長での位相差値よ
り小さくすることができる。
それによって、位相差値Ｆを光の波長λで除したＦ／
λ値を、すべての波長にわたってほぼ１／４にすること
が可能になり、いわゆる広帯域１／４波長板を形成する
ことができる。
しかし、通常の１／４波長板は、短波長での位相差値
が長波長での位相差値より大きいので、位相差値Ｆを波
長λで除したＦ／λ値は、短波長では１／４より大きく
なり、長波長では１／４より小さくなる。その結果、波
長毎に偏光状態が変化してしまう。
つぎに、この第３の実施形態の液晶表示装置の作用効
果について説明する。
反射表示については、第１，第２の実施の形態の場合
と同じであり、ねじれ位相差板１２と第１の位相差板１
３を用いることによって、良好なコントラストの表示が
可能である。
そこで、バックライト１６を点灯した透過表示の場合
について説明する。バックライト１６の発光により射出
される光は、第２の偏光板１７を通してその透過軸の方
向に偏光した直線偏光となる。この直線偏光は第２の位
相差板１８と第３の位相差板１９で形成した広帯域１／
４波長板の遅相軸に対して４５゜の角度に入射するので
円偏光となる。
そして、液晶素子２２に入射すると、その半透過反射
層１４によって約７割は反射されるが、残りの約３割の
光が透過する。
液晶素子２２に電圧を印加していない状態では、ねじ
れ位相差板１２と液晶素子２２と第１の位相差板１３に
より、複屈折性がほぼ全波長にわたり１／４波長となっ
ている。
そのため、第２の位相差板１８と第３の位相差板１９
で発生した位相差は、液晶素子２２とねじれ位相差板１
２と第１の位相差板１３とで発生する位相差で減算され
てゼロになり、第２の偏光板１７の透過軸１７ａと同一
方向の直線偏光となって出射する。
しかし、第１の偏光板１１の透過軸１１ａは第１の偏
光板１７の透過軸１７ａと直交しているので、第１の偏
光板１１へ入射した直線光は透過せず、視認側へ出射し
ないので黒表示となる。そして、第２の位相差板１８と
第３の位相差板１９を用いたことで、第２の実施形態よ
りも、良好な黒表示が得られる。
第１の電極３と第２の電極４の間に電圧を印加する
と、ネマチック液晶６の液晶分子が立ち上がり、液晶素
子２２の実質的なΔｎｄ値が減少する。そのため、バッ
クライト１６から第２の偏光板１７を通して入射する直
線偏光は、第２の位相差板１８と第３の位相差板１９を
通過することにより円偏光となるが、ねじれ位相差板１
２と液晶素子２２を透過することによって、楕円偏光や
直線偏光になる。
この電圧印加により、液晶素子２２で発生する位相差
を１／４波長にすると、第２の偏光板１７を通して入射
した直線偏光は、ねじれ位相差板１２と第１の位相差板
１３を透過することにより９０゜回転するため、第１の
偏光板１１を透過して視認側へ出射する。そのため、良
好な白表示を得ることができる。
このように、第１の偏光板１１、第１の位相差板１
３、およびねじれ位相差板１２と、半透過反射層１４を
内在した液晶素子２２とにより、外光を用いる反射表示
においては良好な黒表示と明るい白表示が得られる。ま
た、液晶素子２２の下側に第２の位相差板１８と第３の
位相差板１９と第２の偏光板１７とバックライト１６と
を備えたことによって、外光が少ない環境でもバックラ
イト１６を点灯することにより、良好なコントラストの
表示が得られる。すなわち、表示品質の良好な単偏光板
による半透過反射型液晶表示装置が得られる。
さらにまた、画素毎に開口部１４ａを設けた半透過反
射層１４を用いたことによって、開口部１４ａを大きく
すると透過表示重視の液晶表示装置に、開口部１４ａを
小さくすると反射表示重視の液晶表示装置にすることが
可能である。
〔第３の実施形態の変形例〕 また、上述の実施形態では、第２の位相差板１８にポ
リカーボネートを、第２の位相差板１９にポリプロピレ
ンを用いたが、屈折率の波長依存性が異なっていれば、
ある程度の効果が得られる。第１の位相差板１８にポリ
アリレートを、第２の位相差板１９にポリビニルアルコ
ールを用いた場合ても、良好なコントラストが得られ
た。
さらに、上述の実施形態では、第２の位相差板１８の
位相差値Ｆ２を０．３６μｍ、第３の位相差板１９の位
相差値Ｆ３を０．５μｍにしたが、ΔＦ＝Ｆ３−Ｆ２＝
０．１４μｍになる関係を保てば、位相差値Ｆ２と位相
差値Ｆ３はこれと異なっていても同様な効果を得ること
ができる。
〔第４の実施形態：第８図，第９図，および第１１図〕 次に、この発明による液晶表示装置の第４の実施につ
いて説明する。
この第４の実施形態の液晶表示装置は、前述した第３
の実施形態の液晶表示装置と、その第２の位相差板１８
と第３の位相差板１９の種類と配置角度が異なっている
だけである。
そのため、液晶表示装置の基本的な構成は、第８図お
よび第９図に示した第３の実施形態と同じであるから、
その説明は省略する。
第２の位相差板１８は、ポリカーボネートを延伸した
厚さ約７０μｍの透明フィルムで、波長０．５５μｍで
の位相差値Ｆ２が０．１４μｍで、１／４波長相当であ
る。
第３の位相差板１９も、ポリカーボネートを延伸した
厚さ約７０μｍの透明フィルムで、波長０．５５μｍで
の位相差値Ｆ３が０．２８μｍで、１／２波長相当に設
定する。
この第４の実施形態の液晶表示装置における各構成部
材の配置関係を、第１１図を用いて説明する。
液晶素子２２から上側のねじれ位相差板１２の下分子
配向方向１２ａと上分子配向方向１２ｂ、第１の位相差
板１３の遅相軸１３ａ、および第１の偏光板１１の透過
軸１１ａの配置関係は、第４図に示した第１の実施形態
の場合と同じであるので省略する。
液晶素子２２下側に配置した第２の位相差板１８の遅
相軸１８ａは、第１１図に示すように水平軸に対して＋
８５゜に配置し、第３の位相差板１９の遅相軸１９ａは
水平軸に対して−３５゜に配置する。したがって、第２
の位相差板１８の遅相軸１８ａと第３の位相差板１９の
遅相軸１９ａとは６０゜に交差する。
また、第２の偏光板１７の透過軸１７ａは水平軸に対
して−２０゜に配置する。したがって、第２の偏光板１
７の透過軸１７ａと第１の偏光板の透過軸１１ａ（第４
図参照）とは直交する。
第１１図に示す液晶素子２２の下液晶分子配向方向６
ａと上液晶分子配向方向６ｂ、およびそれによるツイス
ト角も、第３図に示した第１の実施形態の場合と同じで
ある。
次に、この実施形態の液晶表示装置の作用効果につい
て説明する。
反射表示については、第３の実施形態と同じであり、
ねじれ位相差板１２と第１の位相差板１３を用いること
によって、良好なコントラストの表示が可能である。
そこで、バックライト１６を点灯した透過表示につい
て説明する。第３の実施形態では、屈折率の波長依存性
が異なる位相差板を２枚用いたが、屈折率の波長依存性
が同一の材料を用いても、すべての可視光領域で円偏光
に変換できる広帯域１／４波長板を得ることができる。
この第４の実施形態では、位相差値Ｆ２が１／４波長
相当の０．１４μｍである第２の位相差板１８と、位相
差値Ｆ３が１／２波長相当の０．２８μｍである第３の
位相差板１９を、第１１図に示したように、その遅相軸
１８ａと１９ａの交差角が６０゜となるように重ねるこ
とによって、波長０．５５μｍでの２枚合計の位相差値
は０．１４μｍとなる。そして、波長０．４μｍ付近の
短波長では０．１４μｍより小さく、波長０．７μｍ付
近の長波長では０．１４μｍより大きくなる。
また、２枚合計の実質的な遅相軸は第２の位相差板１
８の遅相軸１８ａと第３の位相差板１９の遅相軸１９ａ
の中間となり、水平軸に対して−６５゜の方向となる。
つまり、屈折率の波長依存性が同じ材料の位相差板で
も、２枚の位相差板を用いることによって、短波長の位
相差値が長波長の位相差値より小さい、いわゆる広帯域
１／４波長板を形成することが可能になる。
すなわち、位相差値Ｆを波長λで除したＦ／λ値をす
べての可視光領域に亘りほぼ１／４にすることが可能に
なり、その結果、可視光領域すべての波長で円偏光が得
られる。
バックライト１６の発光により射出された光は、第２
の偏光板１７を通してその透過軸１７ａの方向に偏光し
た直線偏光となる。この直線偏光は第２の位相差板１８
と第３の位相差板１９の２枚を合成した実質的な遅相軸
に対して４５゜の角度に入射するので円偏光となる。
そして、液晶素子２２に入射すると、半透過反射層１
４によって約７割は反射されるが、残りの約３割の光が
透過する。
液晶素子２２に電圧を印加していない状態では、ねじ
れ位相差板１２と液晶素子２２と第１の位相差板１３に
より、複屈折性がほぼ全波長にわたり１／４波長となっ
ている。
そのため、第２の位相差板１８と第３の位相差板１９
で発生した位相差は、液晶素子２２とねじれ位相差板１
２と第１の位相差板１３とで発生する位相差で減算され
てゼロとなり、第２の偏光板１７の透過軸１７ａと同じ
方向に偏光した直線偏光となって出射する。
しかし、第２の偏光板１７の透過軸１７ａは第１の偏
光板１１の透過軸１１ａと直交しているので、第２の偏
光板１７への入射光は透過せず、視認側へ出射しないの
で黒表示となる。そして、第２の位相差板１８と第３の
位相差板１９を用いたことによって、第２の実施形態よ
りも良好な黒表示が得られる。
第１の電極３と第２の電極４の間に電圧を印加する
と、ネマチック液晶６の液晶分子が立ち上がり、液晶素
子２２の実質的なΔｎｄ値が減少する。
そのため、バックライト１６から第２の偏光板１７を
通してから入射した直線偏光は、第２の位相差板１８と
第３の位相差板１９を通過することにより円偏光となる
が、ねじれ位相差板１２と液晶素子２２を透過すること
によって楕円偏光や直線偏光になる。
この電圧印加により、液晶素子２２で発生する位相差
値を１／４波長相当とすると、第２の偏光板１７を通し
て入射した直線偏光は、ねじれ位相差板１２と第１の位
相差板１３を透過することによって９０゜回転するた
め、第１の偏光板１１を透過し、視認側へ出射する良好
な白表示を得ることができる。
このように、第１の偏光板１１、第１の位相差板１
３、およひねじれ位相差板１２と、半透過反射層１４を
内在した液晶素子２２とにより、外光を用いる反射表示
においては良好な黒表示と明るい白表示が得られる。ま
た、液晶素子２２の下側に第２の位相差板１８と第３の
位相差板１９と第２の偏光板１７とバックライト１６を
備えたことにより、外光が少ない環境でもバックライト
１６を点灯することにより、良好なコントラストの表示
が得られる。すなわち、表示品質が良好な単偏光板によ
る半透過反射型液晶表示装置が得られる。
〔第４の実施の形態変形例〕 上述の実施形態では、第２の位相差板１８の遅相軸１
８ａを水平軸に対して＋８５゜に、第３の位相差板１９
の遅相軸１９ａを水平軸に対して−３５゜に配置した
が、第２の位相差板１８の遅相軸１８ａを−３５゜に、
第３の位相差板１９の遅相軸１９ａを＋８５゜に配置し
ても、両遅相軸１８ａと１９ａの交差角が６０゜であれ
ば同様な効果が得られる。
〔第５の実施形態：第１２図および第１３図〕 次に、この発明による液晶表示装置の第５の実施形態
について説明する。
この第５の実施の形態の液晶表示装置の構成は、液晶
素子に内在する半透過反射層の形状が異なることと、カ
ラーフィルタを備えたことによってカラー表示が可能に
なっている点が、前述した第４の実施形態の構成と異な
っている。
第１２図及び第１３図は、この第５の実施形態の液晶
表示装置の構成を説明するための模式的な断面図とその
カラーフィルタ等の平面図であり、第４の実施形態の第
８図および第９図に対応し、それらと同じ部分には同一
の符号を付してある。したがって、第８図および第９図
と同じ部分については説明を省略する。
この液晶表示装置の液晶素子２３は、第１の基板１の
内面に、第４図及び第５図に示した第２の実施形態にお
ける液晶素子２１と同様に、半透過反射層９として膜厚
が０．０２μｍのアルミニウム膜からなるハーフミラー
を形成している。
さらに、その半透過反射層９上に、赤フィルタＲ、緑
フィルタＧ、および青フィルタＢの３色からなる厚さ１
μｍのカラーフィルタ１０を形成し、アクリル系材料か
らなる厚さ２μｍの保護膜８で被覆している。
その他の構成は、第４の実施形態の液晶表示装置と同
様である。
この実施形態では、半透過反射層９としてのアルムニ
ウム膜の膜厚を、第２の実施形態と同じ０．０２μｍと
したことにより、入射光の１０〜２０％程度の光を透過
し、残りの８０〜９０％程度の光を反射するようにして
いる。
この半透過反射層９とカラーフィルタ１０を、第１３
図に示すように、第１の電極３と第２の電極４とが交差
して重なる各画素部を含む表示領域全体をカバーする大
きさの正方形または長方形に形成している。
カラーフィルタ１０を構成する各色のフィルタＲ，
Ｇ，Ｂは、縦ストライプ状の各第２の電極上に重なる平
行なストライプ状に、Ｒ，Ｇ，Ｂの順番で配置されてい
る。
各色のフィルタＲ，Ｇ，Ｂの幅は、第２の電極４の幅
より広く形成し、隙間が生じないようにしている。カラ
ーフィルタ１０の間にすきまが生じると、入射光が増加
して明るくはなるが、表示色に白光が混色して色純度が
低下するので好ましくない。
バックライト１６は、第１〜第４の実施形態と同じ白
色エレクトロルミネセンス（ＥＬ）発光素子を用いるこ
とも可能ではあるが、この実施形態では、彩度と明るさ
を向上するために、導光板に３波長型蛍光管を取り付け
たサイドライト方式のものを用いた。
カラーフィルタ１０は、明るさを改善するために、分
光スペクトルにおける最大透過率がなるべく高いことが
好ましく、各色のフィルタＲ，Ｇ，Ｂの最大透過率は８
０％以上が好ましく、９０％以上が特に好ましい。ま
た、分光スペクトルにおける最小透過率も２０％〜５０
％と高くする必要がある。
このカラーフィルタ１０としては、顔料分散型、染色
型、印刷型、転写型、電着型など種々のものを使える
が、アクリル系やＰＶＡ系の感光性樹脂に顔料を分散さ
せた顔料分散型のカラーフィルタが耐熱温度が高く色純
度も良いので、最も好ましい。
このような高透過率のカラーフィルタを得るために、
第１の基板１にアルミニウム薄膜の半透過反射層９を形
成し、半透過反射層９の表面を陽極酸化処理で不活性化
させた後、感光性樹脂に顔料を１０〜１５％配合したカ
ラーレジストを、スピンナを用いて第１の基板１上に塗
布し、露光工程と現像工程を行って、厚さが１μｍ程度
でも透過率が高いカラーフィルタ１０を形成することが
できる。
その他の構成は、第４の実施形態の液晶表示装置と同
様である。各構成部材の平面的な配置関係も、第１０図
に示した第４の実施形態の場合と同じである。
次に、この第５の実施形態の液晶表示装置の作用効果
について説明する。
カラーフィルタ１０は全く複屈折性を持たないので、
反射表示については第４の実施形態と同じであり、ねじ
れ位相差板１２と第１の位相差板１３を用いることによ
って、良好なコントラストの表示が可能である。
そして、表示画素部のオンとオフを組み合わせること
によって、カラー表示が可能になる。例えば、赤フィル
タＲのある画素をオン（白）にし、緑フィルタＧと青フ
ィルタＢのある画素をオフ（黒）にすることにより赤表
示が可能になる。また、赤フィルタＲと緑フィルタＧの
ある画素をオン（白）にし、青フィルタＢのある画素を
オフ（黒）にすることにより黄色表示が可能になる。
この実施形態の半透過反射型液晶表示装置は、反射率
が高く且つコントラスト比が１０以上と高い値が得ら
れ、バックライト１６が非点灯の反射表示でも、彩度が
高く明るいカラー表示が得られる。
次に、バックライト１６を点灯した透過表示について
説明する。半透過反射層９とカラーフィルタ１０は複屈
折性を持たないので、透過表示も第４の実施形態と同じ
である。したがって、バックライト１６から射出した光
は第２の偏光板１７を通してその透過軸１７ａの方向に
偏光した直線偏光となり、第３の位相差板１９と第２の
位相差板１８を透過することにより円偏光となる。
そして、液晶素子２３に入射した円偏光は、半透過反
射層９で約８割は反射されるが、残りの約２割の光が透
過する。
液晶素子２３に電圧を印加していない状態では、ねじ
れ位相差板１２と液晶素子２３と第１の位相差板１３に
より、複屈折性がほぼ全波長にわたり１／４波長相当と
なっているので、第２の位相差板１８と第３の位相差板
１９で発生した位相差は、液晶素子２３とねじれ位相差
板１２と第１の位相差板１３とで発生する位相差で減算
されてゼロとなり、第２の偏光板の透過軸１７ａと同一
方向の直線偏光となって出射する。
しかし、第１の偏光板１１の透過軸１１ａは第２の偏
光板１７の透過軸１７ａと直交しているので、第１の偏
光板１１への入射光は透過せず、視認側に出射しないの
で黒表示となる。そして、第１の電極３と第２の電極４
の間に電圧を印加すると、第４の実施形態と同様な作用
によって白表示となる。
この透過表示の場合も、反射表示の場合と同様に表示
画素部のオンとオフを組み合わせることによって、カラ
ー表示が可能になる。
このように、第１の偏光板１１、第１の位相差板１
３、ねじれ位相差板１２、および拡散層１５と、半透過
反射層９とカラーフィルタ１０を内在した液晶素子２３
とにより、外光を用いる反射表示においては良好なコン
トラストのカラー表示が可能である。また、液晶素子２
３の下側に第２の位相差板１８と第３の位相差板１９と
第２の偏光板１７とバックライト１６を備えたことによ
り、外光が少ない環境でもバックライト１６を点灯する
ことによって、良好なカラー表示が得られる。
すなわち、表示品質が良好な単偏光板による半透過型
カラー液晶表示装置を得ることができる。
〔第５の実施形態の変形例〕 上述の実施形態では、カラーフィルタ１０を第１の基
板１側に設けたが、第２の基板２の内側で、第２の電極
４と第２の基板２の間にカラーフィルタ１０を形成する
ことも可能である。
しかし、カラーフィルタ１０を第１の基板側に設けた
方が、保護膜８をカラーフィルタ１０の平坦化と、半透
過反射膜９と第１の電極３との絶縁層とに兼ねることが
できるので好ましい。
また、上述の実施形態では、カラーフィルタ１０とし
て、赤，緑，青の３色のフィルタを用いたが、シアン，
イエロー，マゼンタの３色のフィルタを用いても、同様
に明るいカラー表示が可能である。
さらに、上述の実施形態では、カラーフィルタ製造工
程の洗浄ラインに耐えるように、半透過反射層８とし
て、アルミニウム薄膜の表面を陽極酸化処理で不活性化
させたが、アルミニウム薄膜上に酸化シリコン（ＳｉＯ
２）等の透明な酸化膜をスパッタリング法や化学的気相
成長（ＣＶＤ）法で形成してもよい。
〔第６の実施形態：第１４図および第１５図〕 次に、この発明による液晶表示装置の第６の実施形態
について説明する。
第１４図および第１５図は、その液晶装置の構成を示
す模式的な断面図とそのカラーフィルタ等の平面図であ
り、第５の実施形態の第１２図および第１３図に相当
し、それらと同じ部分には同一の符号を付してあり、そ
れらの説明は省略する。
この第６の実施の形態の液晶表示装置の構成は、第１
２図及び第１３図によって説明した第５の実施形態にお
ける、液晶素子２３に内在する半透過反射層９に代え
て、第１図および第２図に示した第１の実施形態の反射
層７と同様に、液晶素子２４の第１の基板１の内面に膜
厚０．１μｍのアルミニウム膜による反射層７を形成し
ている。そして、この液晶素子２４の下側（視認側と反
対側）には何も設けない点が、第５の実施形態の構成と
異なっている。
液晶素子２４内に設けたカラーフィルタ１０の構成
も、第５の実施形態のカラーフィルタ１０と同じであ
る。ただ、第１の基板１上の半透過反射層９に代えて反
射層７上にカラーフィルタ１０を形成している。
この液晶表示装置によれば、外光による反射表示とし
て、第５の実施形態の液晶表示装置と同様かそれ以上に
明るくコントラストの高いカラー表示が得られる。しか
し、バックライトの点灯による透過表示は行えない。
この実施形態の液晶表示装置も、第１の実施形態の変
形例および第５の実施形態の変形例と同様な変形が可能
である。
産業上の利用可能性 以上説明してきたように、この発明による単偏光板型
の液晶表示装置によれば、外光による明るくコントラス
トの高い反射表示が得られ、半透過反射型液晶表示装置
によれば、上記と同様な反射表示と、バックライトの点
灯により、コントラストの高い透過表示も可能になる。
これらの液晶表示装置を、いずれもカラー表示可能にす
ることもできる。
したがって、この液晶表示装置は、携帯電話機や携帯
情報端末（ＰＤＡ）、携帯型パーソナルコンピュータ、
ゲーム機、時計、ビデオカメラ、その他各種の電子機器
の表示装置として広範に利用できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−273519（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−43423（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−76111（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−292413（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−33882（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−33907（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−31211（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−249165（ＪＰ，Ａ) 特開2000−66191（ＪＰ，Ａ) 特開2000−347187（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/13 - 1/141

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 反射層と第１の電極を有する第１の基板
    と第２の電極を有する第２の基板との間に、ツイスト配
    向しているネマチック液晶を狭持してなる液晶素子と、 該液晶素子の前記第２の基板の外側に設けたねじれ位相
    差板と、 該ねじれ位相差板の外側に設けた位相差板と、 該位相差板の外側に設けた偏光板とを備え、 前記ねじれ位相差板のツイスト方向は前記液晶素子のツ
    イスト方向と逆方向であり、該ねじれ位相差板のツイス
    ト角は前記液晶素子のツイスト角より１０゜〜３０゜小
    さく、該ねじれ位相差板の複屈折量を示すΔｎｄ値は前
    記液晶素子のΔｎｄ値より０．２〜０．３μｍ小さいこ
    とを特徴とする液晶表示装置。
  2. 【請求項２】 半透過反射層と第１の電極を有する第１
    の基板と第２の電極を有する第２の基板との間に、ツイ
    スト配向しているネマチック液晶を狭持してなる液晶素
    子と、 該液晶素子の前記第２の基板の外側に設けたねじれ位相
    差板と、 該ねじれ位相差板の外側に設けた第１の位相差板と、 該第１の位相差板の外側に設けた第１の偏光板と、 前記液晶素子の前記第１の基板の外側に設けた第２の位
    相差板と、 該第２の位相差板の外側に設けた第２の偏光板と、 該第２の偏光板の外側に設けたバックライトと を備え、前記第２の位相差板の位相差値が概ね１／４波
    長であることを特徴とする液晶表示装置。
  3. 【請求項３】 半透過反射層と第１の電極を有する第１
    の基板と第２の電極を有する第２の基板との間に、ツイ
    スト配向しているネマチック液晶を狭持してなる液晶素
    子と、 該液晶素子の前記第２の基板の外側に設けたねじれ位相
    差板と、 該ねじれ位相差板の外側に設けた第１の位相差板と、 該第１の位相差板の外側に設けた第１の偏光板と、 前記液晶素子の前記第１の基板の外側に設けた第２の位
    相差板と、 該第２の位相差板の外側に設けた第３の位相差板と、 該第３の位相差板の外側に設けた第２の偏光板と、 該第２の偏光板の外側に設けたバックライトと を備え、 前記第２の位相差板の遅相軸と前記第３の位相差板の遅
    相軸とが概ね直交しており、 前記第２の位相差板の位相差値の波長依存性と前記第３
    の位相差板の位相差値の波長依存性とが異なり、 該第２の位相差板の位相差値と該第３の位相差板の位相
    差値との差が概ね１／４波長であることを特徴とする液
    晶表示装置。
  4. 【請求項４】 半透過反射層と第１の電極を有する第１
    の基板と第２の電極を有する第２の基板との間に、ツイ
    スト配向しているネマチック液晶を狭持してなる液晶素
    子と、 該液晶素子の前記第２の基板の外側に設けたねじれ位相
    差板と、 該ねじれ位相差板の外側に設けた第１の位相差板と、 該第１の位相差板の外側に設けた第１の偏光板と、 前記液晶素子の前記第１の基板の外側に設けた第２の位
    相差板と、 該第２の位相差板の外側に設けた第３の位相差板と、 該第３の位相差板の外側に設けた第２の偏光板と、 該第２の偏光板の外側に設けたバックライトと を備え、 前記第２の位相差板の遅相軸と前記第３の位相差板の遅
    相軸とが概ね６０゜に交差しており、 前記第２の位相差板の位相差値が概ね１／４波長で、前
    記第３の位相差板の位相差値が概ね１／２波長であるこ
    とを特徴とする液晶表示装置。
  5. 【請求項５】 前記ねじれ位相差板のツイスト方向は前
    記液晶素子のツイスト方向と逆方向であり、該ねじれ位
    相差板のツイスト角は前記液晶素子のツイスト角より１
    ０゜〜３０゜小さく、該ねじれ位相差板の複屈折量を示
    すΔｎｄ値は前記液晶素子のΔｎｄ値より０．２〜０．
    ３μｍ小さい請求項２乃至４のいずれか一項に記載の液
    晶表示装置。
  6. 【請求項６】 前記液晶素子の前記第１の基板と第２の
    基板のどちらか１方の基板に複数色のカラーフィルタを
    設けた請求項１乃至４のいずれか一項に記載の液晶表示
    装置。
  7. 【請求項７】 前記液晶素子の前記第２の基板の外側に
    拡散層を設けた請求項１乃至４のいずれか一項に記載の
    液晶表示装置。
  8. 【請求項８】 前記半透過反射層が、厚さ０．０３μｍ
    〜０．０１μｍの金属薄膜である請求項２乃至４のいず
    れか一項に記載の液晶表示装置。
  9. 【請求項９】 前記半透過反射層が、画素毎に開口部を
    設けた金属薄膜である請求項２乃至４のいずれか一項に
    記載の液晶表示装置。
JP2001501934A 1999-06-07 2000-06-07 液晶表示装置 Expired - Fee Related JP3526453B2 (ja)

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