JP3619508B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワードプロセッサやパーソナルコンピュータなどのＯＡ機器や、電子手帳等の携帯情報機器、あるいは、液晶モニターを備えたカメラ一体型ＶＴＲ等に用いられる反射型と透過型とを兼ね備えた液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレイは、ＣＲＴ（ブラウン管）やＥＬ（エレクトロルミネッセンス）とは異なり自らは発光しないため、バックライトを液晶表示素子の背面に設置して照明する透過型液晶表示装置が用いられている。
【０００３】
しかしながら、バックライトは通常液晶ディスプレイの全消費電力のうち５０％以上を消費するため、戸外や常時携帯して使用する機会が多い携帯情報機器ではバックライトの代わりに反射板を設置し、周囲光のみで表示を行う反射型液晶表示装置も実現されている。
【０００４】
反射型液晶表示装置で用いられる表示モードには、現在透過型で広く用いられているＴＮ（ツイステッドネマティック）モード、ＳＴＮ（スーパーツイステッドネマティック）モードといった偏光板を利用するタイプの他、偏光板を用いないために明るい表示が実現できる相転移型ゲストホストモードも近年盛んに開発が行われており、例えば特開平４−７５０２２号公報に開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、相転移型ゲストホストモードは、液晶分子と色素を分散させた液晶層において色素の光吸収を用いて表示を行なうためコントラストが十分とれず、ＴＮ（ツイステッドネマティック）モード及びＳＴＮ（スーパーツイステッドネマティック）モードといった偏光板を利用するタイプの液晶表示装置に比べて表示品位は著しく悪くなる。
【０００６】
また、平行配向若しくはツイスト配向の液晶表示装置の場合には、液晶層の中心付近の液晶分子は電圧印加時に基板面に対して垂直方向に傾くが、配向膜表面付近の液晶分子は電圧を印加しても基板に対して垂直にならないため液晶層の複屈折率は０には程遠く、電圧印加時に黒表示を行う表示モードの場合、液晶層の複屈折のため十分な黒が表示できず、十分なコントラストを得ることができない。
【０００７】
ＴＮモード及びＳＴＮモードの液晶表示装置も現在では輝度やコントラストの点で十分な表示品位を有するとは言い難く、更なる高輝度化及びコントラストの向上等の表示品位の向上が求められている。
【０００８】
また、反射型液晶表示装置は、周囲の光が暗い場合に表示に用いる反射光が低下し視認性が極端に低下するという欠点を有し、一方透過型液晶表示装置はこれとは逆に周囲光が非常に明るい晴天下等での視認性が低下する問題があった。
【０００９】
従って、透過表示と反射表示を組み合わせた表示装置が開発されているが、黒表示の場合に光漏れが発生し十分な黒レベルが得られない問題点がある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、一方基板と他方基板の間に液晶層が挟持され、前記他方基板の前記液晶層とは反対の面に設けられた第１の偏光手段と、前記一方基板の前記液晶層とは反対の面に設けられた第２の偏光手段と、を有する液晶表示装置において、前記一方基板は反射機能を有する領域と透過機能を有する領域とを備え、１つの絵素の中に反射表示領域と透過表示領域とが分割して形成され、前記第１の偏光手段と前記液晶層との間に設けられ、前記第１の偏光手段側から入射する直線偏光を円偏光として出射する第１の位相差板と、前記第２の偏光手段と前記液晶層との間に設けられ、前記第２の偏光手段側から入射する直線偏光を円偏光として出射する第２の位相差板と、前記第１の偏光手段と前記液晶層との間に設けられ、前記第１の位相差板の屈折率異方性の波長依存性を補償する第３の位相差板とを有し、前記反射表示領域の前記液晶層の厚みの２倍を超えない範囲で、前記透過表示領域の前記液晶層の厚みを前記反射表示領域の前記液晶層の厚みより大きくすることを特徴とする。
【００１１】
また、前記第２の偏光手段と前記液晶層との間に設けられ、前記第２の位相差板の屈折率異方性の波長依存性を補償する第４の位相差板を有する。
【００１３】
以下に本発明による作用について説明する。
【００１４】
本発明によれば、第１の位相差板により、直線偏光を円偏光に変換する際に生じる屈折率異方性の波長依存性をある程度相殺することができる。これによって、反射モードにおいて、広波長帯で偏光状態のばらつきが小さくなった状態で円偏光にすることができる。このため、暗表示の反射モードにおける色づきが改善できる。
【００１５】
また、偏光板を通過した直線偏光を、第３の位相差板によりその方位を回転させてから、第１の位相差板により円偏光とすれば、第１の位相差板の屈折率異方性の波長依存性を最適に補償することができる。これによって、反射モードにおいて、広波長帯で偏光状態のばらつきがさらに小さくなり、円偏光にすることができる。このため、暗表示の反射モードにおける色づきが改善できる。
【００１６】
特に、液晶層が垂直配向モードであるときや、暗状態において液晶層に残存するリターデーションが無視できる場合は、第１の位相差板をλ／４板にすることができる。
【００１７】
暗状態において、液晶層に、反射モードではγのリターデーションが残存している場合、第１の位相差板のリターデーションを（λ／４−γ）にして、円偏光からずらせて液晶層に入射させる。液晶層を通過して反射板に達したとき、広波長帯で偏光状態のばらつきがなくなり円偏光となっているので、反射モードにおいて良好な黒表示が実現される。
【００１８】
また、第４の位相差板により、直線偏光を円偏光に変換する際に生じる屈折率異方性の波長依存性をある程度相殺することができる。これによって、透過モードにおいて、広波長帯で偏光状態のばらつきがなくなった円偏光にすることができる。このため、暗表示の透過モードにおける色づきが改善でき、反射モードと透過モードとを両用した場合でも、良好な黒表示が実現される。
【００１９】
また、偏光板を通過した直線偏光を、第４の位相差板によりその方位を回転させてから、第２の位相差板により円偏光とすれば、第１の位相差板の屈折率異方性の波長依存性を最適に補償することができる。これによって、透過モードにおいて、広波長帯で偏光状態のばらつきがさらに小さくなり、円偏光にすることができる。
【００２０】
特に、液晶層が垂直配向モードであるときや、暗状態で液晶層に残存するリターデーションが無視できる場合は、第２の位相差板をλ／４板にすることができる。
【００２１】
暗状態において、液晶層に、反射モードではγ、透過モードではΔのリターデーションが残存している場合、それ以降の層のリターデーションを｛λ／４−（Δ−γ）｝にして、円偏光からずらせて液晶層に入射させる。液晶層を通過したとき、反射モードの出射光と広波長帯で同じ偏光状態になっているので、第３の位相差板を通過したとき、第１の偏光手段の透過軸と直交する直線偏光となり、透過モードにおける色付きが改善でき、透過モードと反射モードの両用した場合でも良好な黒表示が実現される。
【００２２】
また、位相差板の遅相軸を直交させることで、位相差板の屈折率異方性の波長依存性を、他方の位相差板の屈折率異方性の波長依存性で相殺することができ、暗表示の色づきを改善できる。
【００２３】
また、液晶層に負の誘電率異方性を有する垂直配向液晶材料を用いることで、液晶層のリターデションがほぼ０である状態が実現されるので、暗状態がより暗くなるので、コントラストが高くなる。
【００２４】
例えば、液晶層に平行配向液晶を用いると、電圧を印加して液晶分子の長軸を電極と垂直方向に向けることで液晶層のリターデションを０にしようとしても、残留リターデションが発生するため液晶層のリターデションは０にはならない。
【００２５】
また、ノーマリブラック（以下ＮＢという）ではセルギャップ変化によるコントラスト比の変化はほとんど発生せず、生産性の点でセルギャップ制御に対するある程度の余裕がとれる。
【００２６】
液晶層に電圧無印加時に白表示を、電圧印加時に黒表示を行なうノーマリホワイト（以下ＮＷという）ではセルギャップ変化に対して黒になる液晶層への印加電圧が変化するのに対して、液晶層に電圧無印加時に黒表示を、電圧印加時に白表示を行なうＮＢではセルギャップ変化に対して白になる液晶層への印加電圧が変化する。そのため、ＮＷではセルギャップ変化によりコンラスト比が著しく変化するため、高精度のセルギャップ制御が必要となる。また、ＮＷでは輝点となっていた点欠陥が、ＮＢでは黒点となるため、製造上の良品率向上が見込まれ、輝点フリーの高品位表示パネルが実現できる。
【００２７】
これらのことからも、ＮＷに比べてＮＢの方があらゆる環境下で使用可能な液晶表示装置の表示モードとして優れている。
【００２８】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）実施形態１の液晶表示装置について図１を用いて説明する。
【００２９】
基板１にＡｌ、Ｔａ等の反射率の高い材料で形成された反射電極３とＩＴＯ等の透過率の高い材料で形成された透明電極８とが設けられ、基板２に対向電極４が設けられ、反射電極３及び透明電極８と対向電極４との間に負の誘電異方性を示す液晶材料からなる液晶層５が挟持されている。
【００３０】
反射電極３、透明電極８及び対向電極４の液晶層５と接する面にはそれぞれ垂直配向性の配向膜（図示せず）が形成されており、配向膜の塗布後、少なくとも一方の配向膜にラビング等の配向処理を行なっている。これは、ラビングを用いなくても、光配向や電極形状等で配向を規制しても良い。
【００３１】
液晶層５の液晶分子は、垂直配向性の配向膜に対するラビング等の配向処理により、基板面の垂直方向に対して、概ね０度または０．１度から５度程度のティルト角を持つ。
【００３２】
ここで、反射電極３は液晶層に電圧を印加する電極として用いられるが、反射電極を電極として使わずに反射板として用いて、透明電極８を反射板の上まで延ばして反射領域での液晶層５に電圧を印加する電極としても良い。
【００３３】
液晶層５の液晶材料として、実施形態１と同じＮｅ＝１．５５４６、Ｎｏ＝１．４７７３の屈折率異方性を有する液晶材料を用いた。
【００３４】
基板２の対向電極４が形成された側の反対面にλ／４板７が配置され、さらに基板１の反射電極３及び透明電極８が形成された側の反対面にλ／４板１０が配置され、λ／４板１０の遅相軸はλ／４板７の遅相軸と直交するように設定されている。
【００３５】
λ／４板７の基板２とは反対側の面にλ／２板１１が、λ／４板１０の基板１とは反対側の面にλ／２板１２がそれぞれ設けられており、λ／２板１１の遅相軸はλ／４板７の遅相軸に対して６０度、λ／２板１２の遅相軸はλ／４板１０の遅相軸に対して６０度傾むくように、またλ／２板１２の遅相軸はλ／２板１１の遅相軸と直交するように設定されている。
【００３６】
λ／２板１１の基板２とは反対側の面に偏光板６が、λ／２板１２の基板１とは反対側の面に偏光板９がそれぞれ設けられており、偏光板６の透過軸はλ／４板７の遅相軸に対してλ／２板１１の遅相軸を挟む方向に７５度、λ／２板１１の遅相軸に対して１５度、偏光板９の透過軸はλ／４板１０の遅相軸に対してλ／２板１２の遅相軸を挟む方向に７５度、λ／２板１２の遅相軸に対して１５度傾むくように、また偏光板６の透過軸は偏光板９の透過軸に対して直交するように設定されている。
【００３７】
図２（ａ）は本発明の実施形態１のアクティブマトリクス基板の平面概略図を示し、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面図を示す。
【００３８】
アクティブマトリクス基板は、ゲート配線２１、データ配線２２、駆動素子２３、ドレイン電極２４、補助容量電極２５、ゲート絶縁膜２６、絶縁性基板２７、コンタクトホール２８、層間絶縁膜２９、反射用絵素電極３０と透過用絵素電極３１を備えている。
【００３９】
補助容量電極２５は、ドレイン電極２４と電気的に接続されており、ゲート絶縁膜２６を介してゲート配線２１と重畳し補助容量を形成している。
【００４０】
コンタクトホール２８は、透過用絵素電極３１と補助容量電極２５を接続するために層間絶縁膜２９に設けられている。
【００４１】
このアクティブマトリクス基板は一つの絵素の中に反射用絵素電極３０と透過用絵素電極３１を備えており、一つの絵素の中に外部からの光を反射する反射用絵素電極３０部分とバックライトの光を透過する透過用絵素電極３１部分を形成している。
【００４２】
ここで、図２（ｂ）では反射用絵素電極３０の表面形状を平面として図示しているが、反射特性を向上するために表面形状を凹凸にしても良い。また、絵素電極を反射用絵素電極３０と透過用絵素電極３１に分割しているが、分割せずに半透過電極を用いても良い。
【００４３】
図３、図４を用いて実施形態１の液晶表示装置における反射モード及び透過モードの光の透過状態を説明する。
【００４４】
図３（ａ）は反射モードの液晶層に電圧が印加されていない暗表示の場合を示し、図３（ｂ）は反射モードの液晶層に電圧が印加された白表示の場合を示している。また、図４（ａ）は透過モードの液晶層に電圧が印加されていない暗表示の場合を示し、図４（ｂ）は透過モードの液晶層に電圧が印加された白表示の場合を示している。
【００４５】
図３（ａ）によって反射モードの暗表示を説明する。
【００４６】
図３（ａ）の上側から偏光板６表面から入った入射光は、偏光板６を通った後偏光軸が偏光板の透過軸に一致した直線偏光となり、λ／２板１１に入射される。
【００４７】
λ／２板１１は、偏光板６の透過軸方向とλ／２板１１の遅相軸方向が１５度になるように配置されており、λ／２板１１を通過した光は偏光板６の透過軸方向に対してλ／２板１１の遅相軸方向を挟んで３０度の偏光方向の直線偏光になり、λ／４板７に入射される。
【００４８】
λ／４板７は、偏光板６の透過軸方向に対してλ／２板１１の遅相軸方向を挟んでλ／４板７の遅相軸方向が７５度になるように配置されている。つまり、λ／２板１１を通過した直線偏光の偏光方向に対して、λ／４板７の遅相軸方向は４５度になるように配置されており、λ／４板７を通過した光は円偏光になる。
【００４９】
液晶層５に電界を印加していない場合は、負の誘電異方性を示す液晶材料を用いた液晶層５は液晶分子が基板面からほぼ垂直に配向しており、入射する光に対する液晶層５の屈折率異方性は極わずかであり、光が液晶層５を透過することによって生じる位相差はほぼ０である。
【００５０】
従って、λ／４板７を通過した円偏光の光線は、円偏光をほとんど崩さずに液晶層５を透過し、一方の基板１上にある反射電極３にて反射される。
【００５１】
反射された光線は回転方向が逆転した円偏光となり、λ／４板７を通過してλ／４板７入射時と直交する直線偏光となり、λ／２板１１に入射される。
【００５２】
λ／２板１１を通過した直線偏光は、偏光板６の透過軸と直交する方向の直線偏光であり、偏光板６で吸収され透過しない。
【００５３】
この様に、液晶層５に電圧を印加しない場合は暗表示となる。
【００５４】
次に図３（ｂ）によって反射モードの白表示を説明する。
【００５５】
図３（ｂ）は、液晶層５に電圧を印加する場合であり、λ／４板７を通過するまでは図３（ａ）と同一であり説明は省略する。
【００５６】
液晶層５に電圧を印加すると、基板面から垂直方向に配向していた液晶分子は基板面と水平方向に幾分傾き、液晶層５に入射したλ／４板７からの円偏光は、液晶分子の複屈折により楕円偏光になり、反射電極３で反射された後さらに液晶層５で液晶分子の複屈折の影響を受け、λ／４板７、λ／２板１１を通過した後には偏光板６の透過軸と直交する直線偏光にはならず、偏光板６を幾分通過する。
【００５７】
こうして、液晶層に印加される電圧を調整することで、反射した後に偏光板６を透過できる光量を調節することができ、階調表示が可能になる。
【００５８】
また、反射電極３と対向電極４から液晶層５に電圧を印加し、液晶層５の位相差が１／４波長条件になるように液晶分子の配向状態を変化させると、λ／４板７を通過した後の円偏光は液晶層５を通過して反射電極３に達したときに偏光板６の透過軸と直交する直線偏光になり、再び液晶層５を通過して円偏光になった後にλ／４板７、λ／２板１１を通過し、偏光板６の透過軸と平行な直線偏光になり、偏光板６を通過する反射光は最大になる。
【００５９】
図３（ｂ）には、反射電極３で反射された光が最も偏光板６を透過する液晶層５のリタデーション条件で図示しており、反射電極３上で偏光板６の透過軸と直交する方向の直線偏光となっている。
【００６０】
従って、液晶層５に電圧が印加されてないときは、液晶層５に複屈折はほとんど無く暗表示が得られ、液晶層５に電圧が印加するとその印加電圧によって光の透過率が変化し階調表示が可能になる。
【００６１】
図４（ａ）によって透過モードの暗表示を説明する。
【００６２】
図４（ａ）の下側から光源（図示せず）によって出射された光は偏光板９通過後、偏光板９の透過軸に一致した直線偏光になる。
【００６３】
λ／２板１２は、偏光板９の透過軸方向とλ／２板１１の遅相軸方向が１５度になるように、またλ／２板１１の遅相軸方向に対して直交するように配置されており、λ／２板１２を通過した光は偏光板９の透過軸方向に対してλ／２板１２の遅相軸方向を挟んで３０度の偏光方向の直線偏光になり、λ／４板１０に入射される。
【００６４】
λ／４板１０は、偏光板９の透過軸方向に対してλ／２板１２の遅相軸方向を挟んでλ／４板１０の遅相軸方向が７５度になるように配置されている。つまり、λ／２板１２を通過した直線偏光の偏光方向に対して、λ／４板１０の遅相軸方向は４５度になるように配置されており、λ／４板１０を通過した光は円偏光になる。
【００６５】
液晶層５に電界が発生していない場合は、負の誘電異方性を示す液晶材料を用いた液晶層５は液晶分子が基板面からほぼ垂直に配向しており、入射する光に対する液晶層５の屈折率異方性は極わずかであり、光が液晶層５を通過することによって生じる位相差はほぼ０である。
【００６６】
従って、λ／４板１０から出射される円偏光は、円偏光を崩さずに液晶層５を通過し、λ／４板７に入射する。
【００６７】
λ／４板１０の遅相軸方向とλ／４板７の遅相軸方向は直交しており、λ／４板７に入射した円偏光は、偏光板９の透過軸方向と直交する方向の直線偏光になり、λ／２板１１に入射される。
【００６８】
λ／２板１１を通過した直線偏光は、偏光板６の透過軸と直交する方向の直線偏光であり、偏光板６で吸収され透過しない。
【００６９】
この様に、液晶層５に電圧を印加しない場合は暗表示となる。
【００７０】
次に図４（ｂ）によって透過モードの明表示を説明する。
【００７１】
図４（ｂ）は液晶層に電圧を印加する場合でありλ／４板１０を光が通過するまでは図４（ａ）と同一であり説明は省略する。
【００７２】
液晶層５に電圧を印加すると、基板面から垂直方向に配向していた液晶分子は基板面と水平方向に幾分傾き、液晶層５に入射したλ／４板１０からの円偏光は、液晶分子の複屈折により楕円偏光になり、λ／４板７、λ／２板１１を通過した後には偏光板６の透過軸と直交する直線偏光にはならず、偏光板６を幾分通過する。
【００７３】
こうして、液晶層に印加される電圧を調整することで、反射した後に偏光板６を透過できる光量を調節することができ、階調表示が可能になる。
【００７４】
また、反射電極３と対向電極４から液晶層５に電圧を印加し、液晶層５の位相差が１／２波長条件になるように液晶分子の配向状態を変化させると、λ／４板７を通過した後の円偏光は液晶層５のセル厚の半分の地点で直線偏光になり、残りの液晶層５を通過すると円偏光になる。
【００７５】
液晶層５から出射される円偏光はλ／４板７、λ／２板１１を通過すると、偏光板６の透過軸と平行な直線偏光になり、偏光板６を通過する反射光は最大になる。
【００７６】
図４（ｂ）には、偏光板９を通過した光が最も偏光板６を透過する液晶層５のリタデーション条件で図示している。
【００７７】
従って、液晶層５に電圧が印加されてないときは、液晶層５に複屈折はほとんど無く暗表示が得られ、液晶層５に電圧が印加するとその印加電圧によって光の透過率が変化し階調表示が可能になる。
【００７８】
ここで、反射モードの明状態で反射率が最大となる液晶層５の位相差はλ／４であり、透過モードの明状態で透過率が最大となる液晶層５の位相差はλ／２であることから、反射モードとして用いる領域の液晶層と透過モードとして用いる領域の液晶層の厚みが等しい場合には、反射モードとして用いる領域の液晶層５の位相差をλ／４、透過モードとして用いる領域の液晶層５の位相差をλ／２という位相差を同時に満たすことはできない。
【００７９】
つまり、反射モードとして用いる領域の液晶層５の位相差が０からλ／４に変化することで階調表示を行なう場合は、透過モードとして用いる領域の液晶層５の位相差も０からλ／４までしか変化しないために、透過モードは効率良く光を利用することができない。
【００８０】
よって、反射モードとして用いる領域の液晶層と透過モードとして用いる領域の液晶層の厚みを変えるか、反射モードとして用いる領域の液晶層と透過モードとして用いる領域の液晶層に印加する電圧を変えることで、反射モード、透過モード共に効率良く光を利用することができる。ここで、反射モードとして用いる領域の液晶層と透過モードとして用いる領域の液晶層の厚みを変える際に、透過モードとして用いる領域の液晶層の厚みを反射モードとして用いる領域の液晶層の厚みの２倍にすると、反射モードとして用いる領域の液晶層５の位相差をλ／４、透過モードとして用いる領域の液晶層５の位相差をλ／２という位相差を同時に満たすことができるが、透過モードとして用いる領域の液晶層の厚みを反射モードとして用いる領域の液晶層の厚みの２倍にしなくても、透過モードとして用いる領域の液晶層の厚みを反射モードとして用いる領域の液晶層の厚みの２倍を超えない範囲で、透過モードとして用いる領域の液晶層の厚みを反射モードとして用いる領域の液晶層の厚みより大きくすることで、光の利用効率は向上する。
【００８１】
実施形態１ではλ／４板１０の遅相軸はλ／４板７の遅相軸と直交するように、λ／２板１２の遅相軸はλ／２板１１の遅相軸と直交するように、また偏光板６の透過軸は偏光板９の透過軸に対して直交するように設定されているが、透過モード時に液晶層にリタデーションが無い状態で偏光板９を通過した直線偏光が、偏光板６の透過軸に直角の直線偏光で偏光板６に入射すれば、暗表示ができる。
【００８２】
つまり、偏光板６の透過軸とλ／４板７の遅相軸とのなす角度が、偏光板６の透過軸とλ／２板１１の遅相軸とのなす角度をαとした場合、概ね（２α＋４５）度に、偏光板９の透過軸とλ／４板１０の遅相軸とのなす角度が、偏光板９の透過軸とλ／２板１２の遅相軸とのなす角度をαとした場合、概ね（２α＋４５）度に設置され、かつ透過モード時に液晶層にリタデーションが無い状態で偏光板９を通過した直線偏光が、偏光板６の透過軸に直角の直線偏光で偏光板６に入射するような組み合わせであれば、λ／４板１０の遅相軸はλ／４板７の遅相軸と直交してなくても、λ／２板１２の遅相軸はλ／２板１１の遅相軸と直交してなくても、また偏光板６の透過軸は偏光板９の透過軸に対して直交しなくても、液晶層５に電圧が印加されてないときは、液晶層５に複屈折はほとんど無く暗表示が得られ、液晶層５に電圧が印加するとその印加電圧によって光の透過率が変化し階調表示が可能である。
【００８３】
ここで、λ／４板７、１０、λ／２板１１、１２を構成する複屈折性材料の常光及び異常光の両者に対する屈折率は波長に強く依存しているため、特定の厚さの波長板内で蓄積された位相遅れもまた波長に依存する。つまり、λ／４の位相遅れを入射光の直線偏光面に与えるには、波長を特定した単波長の光線を入射させた場合のみに完全に達成できる。よって、λ／４板７、１０を構成する複屈折性材料の屈折率異方性の波長依存性により、λ／４の位相遅れが達成できない波長域で偏光板６で遮光されずに透過する光が発生し、暗表示に色づきが生じるが、λ／４板７とλ／２板１１及びλ／４板１０とλ／２板１２を組み合わせることで、λ／４板７、１０を構成する複屈折性材料の屈折率異方性の波長依存性をある程度相殺することができ、比較的広波長帯でλ／４条件を満たすようになる。
【００８４】
このため実施形態１と比較して反射モードの暗表示の色づきを改善できる。もちろん、透過モードの暗表示の色づきも、λ／４板１０の遅相軸はλ／４板７の遅相軸と直交するように、λ／２板１２の遅相軸はλ／２板１１の遅相軸と直交するようにしなくても改善される。また、実施形態１ではα＝１５度としたが、αを変化することで明表示の色味を変化させることができるため、希望する色味に応じてαを変えても良い。また、透過モードの暗表示の色づきは悪くなるが、λ／２板１２を省略し原価力向上を図ることも可能である。但し、透過モード時に液晶層にリタデーションが無い状態で偏光板９を通過した直線偏光が、偏光板６の透過軸に直角の直線偏光で偏光板６に入射するようにλ／４板１０の遅相軸と偏光板９の透過軸を設定する必要が有る。
【００８５】
ここで、λ／４板１０の遅相軸はλ／４板７の遅相軸と直交するように、λ／２板１２の遅相軸はλ／２板１１の遅相軸と直交するように、また偏光板６の透過軸は偏光板９の透過軸に対して直交するように設定することで、透過モードにおいて、λ／４板１０の屈折率異方性の波長依存性を、λ／４板７の屈折率異方性の波長依存性で相殺することができ、さらにλ／２板１２の屈折率異方性の波長依存性を、λ／２板１１の屈折率異方性の波長依存性で相殺することができ、暗表示の色づきをさらに改善できる。
【００８６】
さらに、液晶層５の視角特性を改善させるため、偏光板６と液晶層５の間と偏光板９と液晶層５の間の少なくとも一方に、別の位相差板を設置させることで、広い視角範囲で良好な表示が実現される。また、実施形態１では液晶層５に垂直配向性液晶を用いているが、基板表面近傍の液晶分子の配向が基板面の垂直方向に対してある程度のティルト角を持つ場合には、液晶層５に電圧無印加時でも完全にリタデーションは０にはならなくて、反射モードではγのリターデーションが残存する場合、その分を補償し０に近付けるように偏光板６と液晶層５の間と偏光板９と液晶層５の間の少なくとも一方に、別の位相差板を設置すればより良好な暗表示が得られる。
【００８７】
液晶分子が概ね基板面の垂直方向に向いている状態の液晶層において、反射モードではγのリターデーションが残存している場合、λ／４板７に代えて、（λ／４−γ）のリターデーションをもつ位相差板を配置すればよい。
【００８８】
反射モードでは、液晶層には、円偏光から液晶層の残存しているリターデーション分ずれた楕円偏光が入射する。液晶層を通過し、反射機能を有する領域で円偏光となり、反射して回転方向が逆転した円偏光となる。液晶層を通過して液晶層から出射するとき、円偏光からずれた楕円偏光となる。このときの楕円偏光は、入射時位相が９０度ずれた状態にある。位相差板を通過すると偏光板６の透過軸と直交する直線偏光となる。
【００８９】
反射用絵素電極が透過用絵素電極より大きい場合など、反射型表示がメインとなる場合は透過モードの表示に用いているλ／４板１０はそのままでもよい。
【００９０】
従って、液晶分子が基板面の垂直方向に向いている状態の液晶層に残存するリターデーションが無視できない場合でも、そのリターデーションを考慮した位相差板を配置することにより反射モードでコントラストの高い表示が実現できる。
【００９１】
更に、液晶層に反射モードではγ、透過モードでは△のリターデーションが残存している場合、λ／４板７に代えて（λ／４−γ）のリターデーションをもつ位相差板、λ／４板１０に代えて（λ／４−（△−γ））のリターデーションをもつ位相差板を配置すればよい。
【００９２】
透過機能を有する領域の透過光で表示を行う透過モードでは、液晶分子が基板面の垂直方向に向いている状態では、液晶層を出射したとき反射モードの出射光と同じ状態の楕円偏光となるように上記（λ／４−（△−γ））のリターデーションをもつ位相差板が設定され、その位相差を有した楕円偏光が上記（λ／４−γ）のリターデーションをもつ位相差板に入射するので、上記（λ／４−γ）のリターデーションをもつ位相差板を通過したとき、偏光板６の透過軸と直交する直線偏光となり光漏れの少ない暗表示となる。
【００９３】
従って、液晶分子が基板面の垂直方向に向いている状態の液晶層に残存するリターデーションが無視できない場合でも、そのリターデーションを考慮した位相差板を配置することにより反射モードでコントラストの高い表示が実現できる。
【００９４】
また、実施形態１では液晶層５に垂直配向性液晶を用いているが、平行配向性液晶を用いても同様の原理で表示が可能である。但し、平行配向性液晶を用いると電圧印加につれて液晶層５のリタデーションが小さくなるが、電圧印加時に基板近傍以外の液晶分子が概ね基板面の垂直方向に向いている状態でも、基板近傍の液晶分子は電界によりほとんど動かないため、基板近傍の液晶分子による残留リタデーションが生じる。そのため、垂直配向性液晶を用いた場合よりも平行配向性液晶を用いると残留リタデーションの影響分、暗表示時に黒レベルが浮くことになりコントラスト低下が発生する。そのため、平行配向性液晶を用いて垂直配向性液晶同様の黒レベルを表示するには、残留リタデーションを補償するように上下基板それぞれの近傍の液晶分子による残留リタデーションを打ち消すように上下基板に液晶分子を配向させるか、位相差板を追加する必要が有る。
【００９５】
図５は、本実施形態の透過領域において、λ／４板１０とλ／４板７の遅相軸を平行とし、λ／２板１１とλ／２板１２の遅相軸を平行とした場合と、比較例としてλ／４板１０とλ／４板７の遅相軸を平行とし、λ／２板は設けない場合に黒表示のときの光の波長と透過率の関係を示す図である。
【００９６】
従って、図５に示すように、λ／２板を設けることに、黒表示のときに光もれの少ない表示を得ることができる。
【００９７】
図６は、本実施形態の透過領域において、λ／４板１０とλ／４板７の遅相軸を平行とし、λ／２板１１とλ／２板１２の遅相軸を平行とした場合と、λ／４板１０とλ／４板７の遅相軸を直交とし、λ／２板１１とλ／２板１２の遅相軸を直交とした場合に、黒表示のときの光の波長と透過率の関係を示す図である。
【００９８】
従って、図６に示すように、λ／４板及びλ／２板をそれぞれ直交に配置することにより、黒表示のときに光もれの少ない表示を得ることができる。
【００９９】
【発明の効果】
本発明によれば、反射モードにおいて、広波長帯で偏光状態のばらつきがなくなり、ほぼ円偏光にすることができる。このため、暗表示の反射モードにおける色づきが改善できる。
【０１００】
また、第１の位相差板の屈折率異方性の波長依存性を最適に補償することができる。
【０１０１】
また、透過モードにおいて、広波長帯で偏光状態のばらつきがなくなり、ほぼ円偏光にすることができる。このため、反射モードだけでなく、暗表示の透過モードにおける色づきが改善でき、反射モードと透過モードとを両用した場合でも、良好な黒表示が実現される。
【０１０２】
また、第２の位相差板の屈折率異方性の波長依存性を最適に補償することができる。
【０１０３】
また、液晶層に負の誘電率異方性を有する垂直配向液晶材料を用いることで、液晶層のリターデションがほぼ０である状態が実現されるので、暗状態がより暗くなるので、コントラストが高くなる。
【０１０４】
また、ノーマリブラック（以下ＮＢという）ではセルギャップ変化によるコントラスト比の変化はほとんど発生せず、生産性の点でセルギャップ制御に対するある程度の余裕がとれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の液晶表示装置の断面模式図である。
【図２】本発明の実施形態１の液晶表示装置の平面図である。
【図３】本発明の実施形態１の液晶表示装置の反射領域での光の透過状態を示す図である。
【図４】本発明の実施形態１の液晶表示装置の透過領域での光の透過状態を示す図である。
【図５】透過領域において黒表示をおこなうときの光の波長と透過率の関係を示す図である。
【図６】透過領域において黒表示をおこなうときの光の波長と透過率の関係を示す図である。
【符号の説明】
１、２ 基板
３ 反射電極
４ 対向電極
５ 液晶層
６、９ 偏光板
７、１０ λ／４板
８ 透明電極
１１、１２ λ／２板

Claims (2)

1. 一方基板と他方基板の間に液晶層が挟持され、前記他方基板の前記液晶層とは反対の面に設けられた第１の偏光手段と、前記一方基板の前記液晶層とは反対の面に設けられた第２の偏光手段と、を有する液晶表示装置において、
   前記一方基板は反射機能を有する領域と透過機能を有する領域とを備え、１つの絵素の中に反射表示領域と透過表示領域とが分割して形成され、
   前記第１の偏光手段と前記液晶層との間に設けられ、前記第１の偏光手段側から入射する直線偏光を円偏光として出射する第１の位相差板と、
   前記第２の偏光手段と前記液晶層との間に設けられ、前記第２の偏光手段側から入射する直線偏光を円偏光として出射する第２の位相差板と、
   前記第１の偏光手段と前記液晶層との間に設けられ、前記第１の位相差板の屈折率異方性の波長依存性を補償する第３の位相差板とを有し、
   前記反射表示領域の前記液晶層の厚みの２倍を超えない範囲で、前記透過表示領域の前記液晶層の厚みを前記反射表示領域の前記液晶層の厚みより大きくすることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記第２の偏光手段と前記液晶層との間に設けられ、前記第２の位相差板の屈折率異方性の波長依存性を補償する第４の位相差板を有する請求項１に記載の液晶表示装置。

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