JP3633215B2 - 半透過反射型液晶装置及び電子機器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半透過反射型液晶装置に関し、さらに、この半透過反射型液晶装置を搭載した携帯電話、ウォッチ、携帯情報機器等の電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶装置は基本的に受光型の表示装置であるから、これを暗闇で観察するためには、何らかの補助光源が必要である。そこで液晶セル背面に光源を配置し、必要に応じて反射型表示と透過型表示を切り替えて使う方式が考案された。これが半透過反射型液晶装置である。
【０００３】
従来の半透過反射型液晶装置の構成を図１４を用いて説明する。図１４において、１４０１は上側偏光板、１４０２は位相差フィルム、１４０３は上側ガラス基板、１４０４は透明電極、１４０５は液晶層、１４０６はシール部、１４０７は下側ガラス基板、１４０８は下側偏光板、１４０９は半透過反射板（ハーフミラー）、１４１０は導光板、１４１１は光源である。半透過反射板１４０９は、例えば特開昭５５−８４９７５号公報に開示されているような、樹脂中にパール顔料ビーズを分散したシートであり、入射光量の７０％を反射し３０％を透過する（別のタイプでは５０％を反射し５０％を透過する）性質がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の半透過反射型液晶装置は、半透過反射板を利用しているために、反射型表示が暗く（通常の反射型液晶装置と比べても５０％〜７０％程度の明るさ）、しかもバックライト光の利用効率が低いために透過型表示も暗いという課題があった。
【０００５】
そこで本発明は、反射型表示でも透過型表示でも、明るくコントラストが高い半透過反射型液晶装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の半透過反射型液晶装置は、少なくとも、所定の直線偏光成分を吸収し残りの偏光成分を透過する吸収型偏光板と、透明電極を備えた一対の基板間に液晶組成物を挟んで成る液晶セルと、所定の直線偏光成分を反射し残りの偏光成分を透過する反射型偏光板と、光源とを備え、これらを前記の順に配置した半透過反射型液晶装置であって、前記吸収型偏光板側から入射し、前記液晶セルを通過して前記反射型偏光板に入射して反射される光が、前記光源の可視光における最大強度の波長範囲において、前記光源の最大強度の波長範囲以外の波長範囲における楕円率よりも小さく楕円率が０．２３以下の直線偏光状態とされ、前記吸収型偏光板側から入射し、前記液晶セルを通過して前記反射型偏光板に入射して透過される光が、波長５５０ｎｍにおいて、緑色以外の波長における楕円率よりも小さく楕円率が０．２３以下の直線偏光状態とされてなり、前記反射型偏光板が前記光源の最大強度波長において９５％以上９９．９５％以下の偏光度を有することを特徴とする。吸収型偏光板、反射型偏光板については、実施例において詳述する。非選択領域とは、全く電圧が印加されていない領域、あるいはマルチプレックス駆動やアクティブマトリクス駆動における非選択電圧（最小電圧）が印加されている領域を指す。光源とは、狭義には冷陰極管やＬＥＤ等の発光体であるが、広義には導光板等を備えたバックライトシステム全体を指すことがある。ここでは後者である。また直線偏光状態とは、完全な直線偏光状態に限らずわずかに楕円偏光になった状態をも指す。その範囲は、楕円率にして０．２３以下、望ましくは０．１０以下である。楕円率が０．２３以上であると、その波長におけるコントラストが１：２０を下回る（透過型表示の場合）。半透過反射型液晶装置といえども、透過型表示の際には少なくとも１：２０のコントラスト比が要求されるから、０．２３以下の楕円率は最低必要条件である。しかしながら他にも偏光板の偏光度や種々の散乱等、コントラストを下げる要因が多数存在するため、０．１０以下の楕円率であることが望ましい。楕円率が０．１０以下であると、その波長において１：１００のコントラストが確保できる。このように構成したため、本発明の半透過反射型液晶装置は、反射型表示、透過型表示ともに明るく、しかも透過型表示において高いコントラストが得られるという利点がある。
【０００７】
また、ここで５５０ｎｍという波長は、人間の視感度が最も高い光の波長である。このように構成したため、本発明の半透過反射型液晶装置は、反射型表示においても高いコントラストが得られるという利点がある。
【０００８】
本発明の半透過反射型液晶装置は、上記の半透過反射型液晶装置であって、前記吸収型偏光板と反射型偏光板の間に、前記液晶組成物の他に少なくとも１枚の光学的異方体を備えたことを特徴とする。光学的異方体としては、一般的には延伸フィルムのような位相差フィルムが好適だが、高分子液晶フィルムや、液晶セルを用いても良い。このように構成したため、本発明の半透過反射型液晶装置は、比較的広い波長範囲で、前記液晶セルを通過した光が直線偏光になり、特に反射型表示の色付きが小さくなるという利点がある。
【０００９】
本発明の半透過反射型液晶装置は、上記の半透過反射型液晶装置であって、前記液晶組成物が液晶セル内で１８０度以上２７０度以下ねじれた配向をしていることを特徴とする。これはいわゆるＳＴＮ（スーパー・ツイステッド・ネマチック）という液晶モードであり、高デューテイのマルチプレックス駆動を行っても高いコントラストが得られるという特徴がある。ツイスト角の下限は電圧透過率特性が十分な急峻性を持つ角度から、また上限はヒステリシスや配向不良が生じない角度から制限される。本発明の効果は、特にこのＳＴＮモードを利用する際に顕著である。何故ならば、ＳＴＮモードは複屈折干渉を利用するため、旋光性を利用するＴＮ（ツィステッド・ネマチック）モードと比べて、光の波長による特性の違いが大きいからである。
【００１０】
また、前記反射型偏光板が前記光源の最大強度波長で９５％以上、望ましくは９９％以上、９９．９５％以下の偏光度を有することを特徴とする。偏光度が９５％未満であると、その波長におけるコントラストが１：２０を下回る。偏光度が９９％未満であると、その波長におけるコントラストが１：１００を下回る。偏光度が９９．９５％以上であるとコントラストは十分であるが、透過率が低くなる。このように構成したため、本発明の半透過反射型液晶装置は、透過型表示において高いコントラストが得られるという利点がある。
【００１１】
本発明の半透過反射型液晶装置は、上記の半透過反射型液晶装置であって、前記光源の最大強度波長が、緑色以外の光の波長であることを特徴とする。このように構成したため、本発明の半透過反射型液晶装置は、暗闇ではなく周囲光が十分ある環境における視認性が向上するという利点がある。また光源が着色しているということ自体、透過型表示時における高コントラスト設計において有利である。
【００１２】
本発明の電子機器は、上記の半透過反射型液晶装置を、表示部として備えたことを特徴とする。このように構成したため、本発明の電子機器は、直射日光下でも暗闇でも明るく高コントラストな表示が可能な上に、消費電力も低いという利点がある。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
（実施例１）
図１は本発明の請求項１乃至請求項６記載の発明に係る半透過反射型液晶装置の構造の要部を示す図である。まず構成を説明する。図１において、１０１は吸収型偏光板、１０２は位相差フィルム、１０３は上側ガラス基板、１０４は透明電極、１０５は液晶層、１０６はシール部、１０７は下側ガラス基板、１０８は光散乱板、１０９は反射型偏光板、１１０は半光吸収板、１１１は導光板、１１２は光源である。１０１と１０２、１０２と１０３、１０７と１０８、１０８と１０９は、それぞれ互いに糊で接着している。また上下の透明電極１０４の間は広く離して描いてあるが、これは図を明解にするためであって、実際には数μｍから十数μｍの狭いギャップを保って対向している。なお図示した構成要素以外にも、液晶配向膜や絶縁膜、アンチグレア膜、スペーサー・ボール、ドライバーＩＣ、駆動回路等の要素も不可欠であるが、これらは本発明を説明する上で特に必要が無く、却って図を複雑にし理解し難くする恐れがあるため、省略した。
【００１５】
次に各構成要素について順に説明する。吸収型偏光板１０１は所定の直線偏光成分を吸収し、それ以外の偏光成分を透過する機能を有している。これは現在最も一般に利用されているタイプの偏光板であって、ヨウ素等のハロゲン物質や二色性染料を高分子フィルムに吸着させて作製する。
【００１６】
位相差フィルム１０２は、例えばポリカーボネート樹脂の一軸延伸フィルムであって、ＳＴＮ型液晶装置の表示の着色を補償するために利用される。
【００１７】
液晶層１０５は１８０度以上２７０以下の角度ねじれたネマチック液晶組成物から成る。ねじれ角は上下ガラス基板表面における配向処理の方向と、液晶に添加するカイラル剤の分量で決定する。
【００１８】
光散乱板１０８には、型押ししたプラスチック板や、ビーズを分散したプラスチック板等が利用できる。また１０７と１０９を直接接着し、その接着層中にビーズを混入して光散乱板の代わりとしても良い。光散乱板は、鏡面に近い反射型偏光板の反射光を適度に拡散させる目的で配置するが、無くても表示が可能である。またその位置は、１０７と１０９の間以外にも、１０５に接した位置、１０２と１０３の間や１０１の上面であっても良い。
【００１９】
反射型偏光板１０９としては、複屈折性の誘電体多層膜を利用した。この複屈折性の誘電体多層膜は、所定の直線偏光成分を反射し、それ以外の偏光成分を透過する機能を有する。このような反射型偏光板については、国際公開された国際出願（国際出願の番号：ＷＯ９５／１７３０３、ＷＯ９５／１７６９１、ＷＯ９５／１７６９２、ＷＯ９５／１７６９９、ＷＯ９５／２７９１９、ＷＯ９６／１９３４７、ＷＯ９７／０１４３９、ＷＯ９７／０１４４０、ＷＯ９７／０１６１０、ＷＯ９７／０１７２６、ＷＯ９７／０１７７４、ＷＯ９７／０１７７８、ＷＯ９７／０１７８０、ＷＯ９７／０１７８１、ＷＯ９７／０１７８８、ＷＯ９７／０１７８９、ＷＯ９７／０７６５３）に開示されている。またこのような反射型偏光板は３Ｍ社からＤ−ＢＥＦ（商品名）として発売されており、一般に入手可能である。
【００２０】
反射型偏光板の構成と機能について、図２を用いて説明する。反射型偏光板は、図２に示すように、二種類の高分子層２０１、２０２を交互に積層して成る。二種類の高分子は、一つは光弾性率が大きい材料から、もう一つは光弾性率が小さい材料から選ばれるが、その際に両者の常光線の屈折率が概ね等しくなるよう留意する。さて、光弾性率の大きい材料としてＰＥＮ（２，６−ポリエチレン・ナフタレート）を、小さい材料としてｃｏＰＥＮ（７０−ナフタレート／３０−テレフタレート・コポリエステル）を選んだとしよう。両フィルムを交互に積層し、図２の直交座標系２０３のｘ軸方向に適度に延伸したところ、ｘ軸方向の屈折率がＰＥＮ層において１．８８、ｃｏＰＥＮ層において１．６４となった。またｙ軸方向の屈折率はＰＥＮ層でもｃｏＰＥＮ層でもほぼ１．６４であった。この積層フィルムに法線方向から入射する光の内、ｙ軸方向に振動する成分はそのままフィルムを透過する。ところがｘ軸方向に振動する成分は、ＰＥＮ層とｃｏＰＥＮ層が、ある一定の条件を満たす場合に限って、反射される。その条件とは、ＰＥＮ層の光路長（屈折率と膜厚の積）と、ｃｏＰＥＮ層の光路長（屈折率と膜厚の積）の和が光の波長の２分の１に等しいことである。もちろん、この条件は単波長の光に対してしか満たすことが出来ないため、ある色の光に対してのみ偏光能が生じる。そこで可視光の広い波長範囲にわたって偏光能を示すよう、様々な光路長を有するＰＥＮ層とｃｏＰＥＮ層を組み合わせて、反射型偏光板を構成する。
【００２１】
図３は、実施例１で利用した反射型偏光板の偏光特性を示す図である。図の横軸は光の波長、縦軸は反射率であって、図２のｘ軸方向に振動する光の反射率を３０１に、ｙ軸方向に振動する光の反射率を３０２に示した。ほぼ可視光の全域にわたって偏光能を示すが、特に緑〜赤色光に対する偏光度が高くなるよう設計している。可視光全体に対する偏光度は９８．５％、後述する光源の輝度が最大となる波長６４５ｎｍにおける偏光度は９９．９１％である。
【００２２】
なお反射型偏光板としては、以上述べたような複屈折性の誘電体多層膜の他に、コレステリック相を呈する液晶ポリマーを利用することもできる。これは所定の円偏光成分を反射し、それ以外の偏光成分を透過する機能を有する。これを４分の１波長板と組み合わせると、所定の直線偏光成分を反射し、それ以外の偏光成分を透過する機能を持つ。このような反射型偏光板の詳細については、特開平８−２７１８３７号公報に開示されている。またこのような反射型偏光板は、Ｍｅｒｃｋ社からＴｒａｎｓＭａｘ（商品名）という名称で発売されており、一般に入手可能である。
【００２３】
再び図１に戻って、各構成要素についての説明を続ける。半光吸収板１１０としては、灰色の半透明フィルムが利用できる。灰色の半透明フィルムとしては、可視光の全波長範囲の光に対して１０％以上８０％以下、より好ましくは５０％以上７０％以下の透過率を有する散乱性のフィルムが適している。このようなフィルムは、例えば（株）辻本電機製作所から光拡散フィルムＤ２０２（商品名）という名称で発売されている。また部分的に透明な光吸収フィルム、つまり肉眼では観察できない直径数μｍの微細な穴を多数設けた黒色フィルム等も利用できる。また吸収型偏光板を反射型偏光板１０９と軸をずらして配置しても良い。
【００２４】
導光板１１１としては、透明なアクリル板に白色顔料を印刷したものや、同じく透明なアクリル板の片面に微細な穴（あるいは突起）を多数設けたものが利用できる。必要に応じて、導光板に隣接して光拡散板や集光板、反射板等を備えても良い。
【００２５】
光源１１２としては、ＬＥＤ（発光ダイオード）や冷陰極管が利用できる。特に、反射型表示と異なる色に発光する光源が好ましい。図４は様々なＬＥＤランプが発する光の分光特性を示す図である。図４において、横軸は光の波長、縦軸は発光強度（任意単位）である。実施例１においては、赤色光４０１を発するＧａＡｌＡｓ系のＬＥＤを利用した。
【００２６】
本発明で利用されるバックライトは、要は外光の反射が少なければ良い。図１の半光吸収板１１０、導光板１１１、光源１１２の構成は、その一例である。その他にも、例えば半光吸収板を設けずに導光板の裏に光吸収板を設けるような構成であっても良い。また透明状態あるいは暗い散乱状態から発光するように設計されたＥＬランプを利用すればもっと簡単な構成で済む。
【００２７】
次に本発明の半透過反射型液晶装置の表示原理について説明する。図５において５０１は吸収型偏光板、５０２は位相差フィルム、５０３は上側ガラス基板、５０４は下側ガラス基板、５０５は反射型偏光板、５０６は光源、５０７は非選択領域の液晶、５０８は選択領域の液晶である。
【００２８】
まず光源５０６が発光していない場合、即ち反射型表示の場合を考える。上方より入射した外光５１１、５１２は、吸収型偏光板５０１によって直線偏光に変換される。その後、位相差フィルムと液晶セルによって様々に変調されるが、反射型偏光板に入射する際には、ほぼ直線偏光に戻る。但し液晶セルの非選択領域を通過した光と選択領域を通過した光とでは、その直線偏光は互いに直交している。そこで非選択領域を通過した光を反射し、選択領域を通過した光を透過するよう、あらかじめ反射型偏光板を配置しておく。非選択領域では、反射型偏光板を反射した直線偏光が、先程と同じ経路を通って上方に出射するため、明表示となる。一方選択領域では、反射型偏光板を透過した直線偏光が、光源あるいはその前後の光吸収板で吸収されるため、暗表示となる。
【００２９】
次に光源５０６が発光している場合、即ち透過型表示の場合を考える。半透過反射型液晶装置で透過型表示を行う状況では、周囲が十分に暗いと考えられるから、外光５１１、５１２は無視できる。光源５０６から発せられた光は、反射型偏光板によって一方の直線偏光が反射され、残りの直線偏光が透過する。透過した直線偏光は反射型表示と同じ経路を通って、明〜暗の表示を行う。反射した直線偏光は光源あるいはその前後の光吸収板により吸収され失われるが、従来の半透過反射型液晶装置でも吸収型偏光板により半分の光量が失われるので、半透過反射板が無い分だけ本発明の方が光源の利用効率が良い。
【００３０】
さて、ここで反射型表示で反射型偏光板を反射した直線偏光と、透過型表示で反射型偏光板を透過した直線偏光は、互いに直交している。従って、反射型表示と透過型表示とでは、表示の明暗が反転する。外光が無視できない程度に明るいと、両者が混じり合って表示が見えにくくなることがある。このような場合にも、光源の色が液晶セルの反射型表示色と大きく違っている場合には、外光が透過型表示を損なうことが少ない。
【００３１】
さて以上述べた半透過反射型液晶装置においては、反射型表示と透過型表示で良好な特性を両立させることが難しい。特に、透過型表示における高コントラスト確保は大きな課題である。
【００３２】
このような課題が生じる原因は、次のように考えられる。先の表示原理の説明において「外光５１１、５１２が、反射型偏光板に入射する際には、ほぼ直線偏光に戻る」旨を述べたが、実は完全な直線偏光に戻すことは難しく、多くの場合、長細い楕円偏光にしかならなかった。特に可視光の全波長にわたって、また選択領域でも非選択領域でも直線偏光にすることは、事実上不可能であった。
【００３３】
従来の半透過反射型液晶装置では、反射型表示で高いコントラストが取れるように、選択領域を通過した光の内、人間の目の視感度が高い波長の光が、直線偏光になるように、液晶や偏光板の条件を設定していた。半透過反射板を用いる構成では、これでも良かった。反射型表示でも透過型表示でも選択領域が黒表示であることに変わりはなく、選択領域を暗くしておけばコントラストが確保できたからである。ところが反射型偏光板を用いる本発明の構成では、反射型表示と透過型表示で表示が反転するため、両者で高コントラストを維持することは難しい。
【００３４】
そこで、本発明では次のような工夫をした。まず光源に色をつけることである。実施例１では赤色ＬＥＤを採用した。そうして、反射型表示では白色光、特に視感度の高い緑色光に適した設計を行い、透過型表示では光源色、この場合は赤色光に適した設計を行ったことである。光源色の波長範囲が限られていれば、それに応じた、液晶、位相差板、偏光板の設計を行うことは可能で、反射型偏光板に入射する前に直線偏光に戻す（つまり高コントラストを得る）ことは可能である。また原理上、高い偏光度が取りにくい反射型偏光板も、波長範囲が限られていれば９９％以上の高偏光度が実現できる。
【００３５】
具体的な液晶セルの条件を紹介する。まず図１における液晶層１０２のリターデーション（複屈折率と層厚の積）を１．００μｍ、位相差フィルム１０２のリターデーションを０．６５μｍに設定した。図６は各軸の関係を示す図であり、６０１は吸収型偏光板１０１の偏光軸（透過軸）、６０２は位相差フィルムの遅相軸（延伸軸）、６０３は上側ガラス基板のラビング軸、６０４は下側ガラス基板のラビング軸、６０５は反射型偏光板の偏光軸（反射軸）である。ここで、６０１が６０２と成す角度６１１を右３２度に、６０２が６０３と成す角度６１２を左７７度に、６０４が６０３となす角度、即ち液晶のねじれ角６１３を左２４０度に、６０５が６０４となす角度６１４を左４６度に設定した。
【００３６】
図７は、実施例１の半透過反射型液晶装置の、反射型表示時における反射率の分光特性を示す図である。ここで７０１は非選択領域の反射光、７０２は選択領域の反射光の分光特性である。なお縦軸は同じ液晶と偏光板を互いに軸が平行になるよう配置したものの反射率を１００％に規格化した。
【００３７】
光源１１２の最大強度波長は図４の４０１に示したように６４５ｎｍであったが、ちょうどこの波長で非選択領域の反射率７０１がほぼ１００％になる。この波長の光が上方から入射し、非選択領域を通過した後の偏光状態は、楕円率（楕円の長軸と短軸の長さの比）が０．０８という極めて直線偏光に近い楕円偏光であった。従って、逆に透過型表示の際には十分に暗くなり、１：１４０という高いコントラストが得られた。一方人間の視感度が最も高い光の波長５５０ｎｍでは、選択領域の反射率７０２がほぼ１％になっている。この波長の光が上方から入射し、選択領域を通過した後の偏光状態は、楕円率０．２２という比較的直線偏光に近い楕円偏光であった。従って、反射型表示の際にも、反射型表示としては高い１：２１というコントラストが得られた。
【００３８】
このように本発明の半透過反射型液晶装置では、反射型表示と透過型表示の両方で高いコントラストを得ることが出来た。また反射型表示の際は白地に黒の表示、透過型表示の際には黒地に赤の表示となり、明暗が反転しているが、光源が着色しているために、外光が無い場合はもちろん、外光がある場合にも、鮮やかな透過型表示が出来た。
【００３９】
（実施例２）
実施例２の半透過反射型液晶装置の構造も、図１に示した実施例１の半透過反射型液晶装置の構造と変わらない。但し光源として、図４で示した、緑色光４０２を発するＺｎＳｅ系のＬＥＤを利用した。従って、反射型表示においても透過型表示においても緑色光で液晶セル条件を最適化した。
【００４０】
具体的な液晶セルの条件を説明する。まず図１における液晶層１０２のリターデーション（複屈折率と層厚の積）を０．８６μｍ、位相差フィルム１０２のリターデーションを０．５８μｍに設定した。図６は各軸の関係を示す図であり、６０１は吸収型偏光板１０１の偏光軸（透過軸）、６０２は位相差フィルムの遅相軸（延伸軸）、６０３は上側ガラス基板のラビング軸、６０４は下側ガラス基板のラビング軸、６０５は反射型偏光板の偏光軸（反射軸）である。ここで、６０１が６０２と成す角度６１１を右２８度に、６０２が６０３と成す角度６１２を左７８度に、６０４が６０３となす角度、即ち液晶のねじれ角６１３を左２４０度に、６０５が６０４となす角度６１４を左４５度に設定した。
【００４１】
図８は、実施例２の半透過反射型液晶装置の、反射型表示時における反射率の分光特性を示す図である。ここで８０１は非選択領域の反射光、８０２は選択領域の反射光の分光特性である。
【００４２】
光源の最大強度波長は図４の４０２に示したように５５０ｎｍであったが、ちょうどこの波長で非選択領域の反射率８０１がほぼ１００％になる。この波長の光が上方から入射し、非選択領域を通過した後の偏光状態は、楕円率０．０５という極めて直線偏光に近い楕円偏光であった。従って、逆に透過型表示の際には透過率が十分に下がり、１：３６０という高いコントラストが得られた。また人間の視感度が最も高い光の波長５５０ｎｍで、選択領域の反射率８０２がほぼ０％になっている。この波長の光が上方から入射し、選択領域を通過した後の偏光状態は、楕円率０．１０という直線偏光に近い楕円偏光であった。従って、反射型表示の際にも、１：３３という高いコントラストが得られた。
【００４３】
（実施例３）
実施例３の半透過反射型液晶装置の構造も、図１に示した実施例１の半透過反射型液晶装置の構造と本質的に変わらない。但し光源として、図４で示した、青色光４０３を発するＳｉＣ系のＬＥＤを利用した。従って、反射型表示においては視感度の高い緑色光で、また透過型表示においては光源の青色光で液晶セル条件を最適化した。
【００４４】
まず偏光板であるが、図１の吸収型偏光板１０１は、いわゆる高偏光度タイプのものを利用すれば可視光の全波長領域で９５％以上の偏光度を得ることが出来る。ところが反射型偏光板１０９は可視光の全波長領域で高い偏光度を確保することが難しい。そこで実施例３で利用した反射型偏光板は、特に青〜緑色光に対する偏光度が高くなるよう設計している。この反射型偏光板の可視光全体に対する平均偏光度は９７％、ＬＥＤの輝度が最大となる波長４５０ｎｍにおける偏光度は９８．１％である。
【００４５】
次に位相差フィルム１０２であるが、ここでは青〜緑の広い波長範囲でＳＴＮの色補償が必要であるため、単純な一軸延伸フィルムではなく、ねじれ配向した高分子液晶フィルムを採用した。
【００４６】
具体的な液晶セルの条件を説明する。まず図１における液晶層１０２のリターデーション（複屈折率と層厚の積）を１．００μｍ、位相差フィルム（ねじれ高分子液晶フィルム）１０２のリターデーションを１．００μｍに設定した。図９は各軸の関係を示す図であり、９０１は吸収型偏光板１０１の偏光軸（透過軸）、９０２は位相差フィルム（ねじれ高分子液晶フィルム）の上面における配向軸９０３は位相差フィルムの下面における配向軸、９０４は上側ガラス基板のラビング軸、９０５は下側ガラス基板のラビング軸、９０６は反射型偏光板の偏光軸（反射軸）である。ここで、９０１が９０２と成す角度９１１を左４５度に、９０３が９０２と成す角度、即ち位相差フィルムのねじれ角９１２を右２４０度、９０３が９０４となす角度９１３を左９０度に、９０５が９０４となす角度、即ち液晶のねじれ角９１４を左２４０度に、９０６が９０５となす角度９１５を右９０度に設定した。
【００４７】
図１０は、実施例３の半透過反射型液晶装置の、反射型表示時における反射率の分光特性を示す図である。ここで１００１は非選択領域の反射光、１００２は選択領域の反射光の分光特性である。
【００４８】
光源の最大強度波長は図４の４０３に示したように４５０ｎｍであったが、ちょうどこの波長で非選択領域の反射率１００１がほぼ１００％になる。この波長の光が上方から入射し、非選択領域を通過した後の偏光状態は、楕円率０．０２という極めて直線偏光に近い楕円偏光であった。従って、逆に透過型表示の際には透過率が十分に下がり、１：８１０という高いコントラストが得られた。また人間の視感度が最も高い光の波長５５０ｎｍで、選択領域の反射率１００２がほぼ０％になっている。この波長の光が上方から入射し、選択領域を通過した後の偏光状態は、楕円率０．１７という直線偏光に近い楕円偏光であった。従って、反射型表示の際にも、１：２７という高いコントラストが得られた。
【００４９】
（実施例４）
実施例４の半透過反射型液晶装置の構造も、図１に示した実施例１の半透過反射型液晶装置の構造と本質的に変わらない。但し光源として、図４で示した、黄色光４０４を発するＧａＰ系のＬＥＤを利用した。従って、反射型表示においては視感度の高い緑色光で、また透過型表示においては光源の黄色光で液晶セル条件を最適化した。
【００５０】
図１の液晶層１０５は９０度ねじれたネマチック液晶組成物から成る。即ちＴＮ（ツイステッド・ネマチック）モードを利用した。一般にＴＮモードは旋光性を利用しており、直線偏光が液晶のねじれに沿って回転するように言われているが、正確にはそうではない。特によく利用されるリターデーションが小さい条件では、楕円偏光に変換される。そこで、実施例４でも実施例１と同様な位相差フィルムを用いて直線偏光に変換する。なお反射型偏光板１０９も実施例１と同様のものを利用した。
【００５１】
具体的な液晶セルの条件を説明する。まず図１における液晶層１０２のリターデーション（複屈折率と層厚の積）を０．５６μｍ、位相差フィルム（ねじれ高分子液晶フィルム）１０２のリターデーションを０．０５μｍに設定した。図１１は各軸の関係を示す図であり、１１０１は吸収型偏光板１０１の偏光軸（透過軸）、１１０２は位相差フィルムの遅相軸（延伸軸）、１１０３は上側ガラス基板のラビング軸、１１０４は下側ガラス基板のラビング軸、１１０５は反射型偏光板の偏光軸（反射軸）である。ここで、１１０１が１１０２と成す角度１１１１を左８度に、１１０２が１１０３となす角度１１１２を右１２度に、１１０４が１１０３となす角度、即ち液晶のねじれ角１１１３を左９０度に、１１０５が１１０４となす角度１１１４を右１１度に設定した。
【００５２】
図１２は、実施例４の半透過反射型液晶装置の、反射型表示時における反射率の分光特性を示す図である。ここで１２０１は非選択領域の反射光、１２０２は選択領域の反射光の分光特性である。
【００５３】
光源の最大強度波長は図４の４０４に示したように５８０ｎｍであったが、ちょうどこの波長で非選択領域の反射率１２０１がほぼ１００％になる。この波長の光が上方から入射し、非選択領域を通過した後の偏光状態は、楕円率０．１８という直線偏光に近い楕円偏光であった。従って、逆に透過型表示の際には透過率が十分に下がり、１：２８というコントラストが得られた。また人間の視感度が最も高い光の波長５５０ｎｍで、選択領域の反射率１２０２がほぼ０％になっている。この波長の光が上方から入射し、選択領域を通過した後の偏光状態は、楕円率０．０８という直線偏光に近い楕円偏光であった。従って、反射型表示の際にも、１：４１という高いコントラストが得られた。
【００５４】
（実施例５）
本発明の請求項７記載の電子機器の例を３つ示す。
【００５５】
実施例２から実施例４で述べた半透過反射型液晶装置は、反射型表示でも透過型表示でも、明るくコントラストが高いという特徴を有する。従って、これらの半透過反射型液晶装置は、あらゆる環境で用いられ、しかも低消費電力を必要とされる携帯機器に最も適している。特に液晶装置の前面にタッチ・キーを備える用途、あるいはカラーフィルタを備えてカラー表示を行う用途といった明るい表示が要求される場合に適している。
【００５６】
図１３（ａ）は携帯電話であり、本体１３０１の前面上方部に表示部１３０２が設けられる。携帯電話は、屋内屋外を問わずあらゆる環境で利用される。特に自動車内で利用されることが多いが、夜間の車内は大変暗い。従って携帯電話に利用される表示装置は、消費電力が低い反射型表示をメインに、必要に応じて補助光を利用した透過型表示ができる半透過反射型液晶装置でなければならない。本発明の半透過反射型液晶装置は、従来の半透過反射型液晶装置の２〜３倍明るい反射型表示が可能であるという特徴がある。
【００５７】
図１３（ｂ）はウォッチであり、本体１３０３の中央に表示部１３０４が設けられる。ウォッチもあらゆる環境で利用されるため、半透過反射型液晶装置が適している。ウォッチ用途における、もう一つ重要な観点は、ファッション性である。本発明の半透過反射型液晶装置は、反射型表示の際には通常と同じ白地に黒文字の表示であるが、透過型表示の際には黒文字の部分を光源色に光らせることができる。このような表示はかつてなかったもので、単に目新しいのみならず、光源色の選択次第で様々なイメージの表示が演出できる。
【００５８】
図１３（ｃ）は携帯情報機器であり、本体１３０５の上側に表示部１３０６、下側に入力部１３０７が設けられる。ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）も携帯情報機器の一種である。携帯性を重視するこのようなＰＣには反射型表示が適しているが、机上で固定して使う場合も考えて、透過型表示も出来た方が望ましい。しかしながら従来の半透過反射型液晶装置は、タッチ・キーと組み合わせることを勘案すると、表示が暗すぎた。このような用途にも、本発明の半透過反射型液晶装置が適している。
【００５９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の半透過反射型液晶装置は、反射型表示でも透過型表示でも、明るくコントラストが高い半透過反射型液晶装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１、実施例２、実施例３、実施例４における半透過反射型液晶装置の構造の要部を示す図である。
【図２】本発明の実施例１における半透過反射型液晶装置で用いた反射型偏光板の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施例１における半透過反射型液晶装置で用いた反射型偏光板の偏光特性を示す図である。
【図４】本発明の実施例１、実施例２、実施例３、実施例４における半透過反射型液晶装置で用いたＬＥＤランプが発する光の分光特性を示す図である。
【図５】本発明の半透過反射型液晶装置の表示原理を示す図である。
【図６】本発明の実施例１及び実施例２における半透過反射型液晶装置の、各軸の関係を示す図である。
【図７】本発明の実施例１における半透過反射型液晶装置の、反射型表示時における反射率の分光特性を示す図である。
【図８】本発明の実施例２における半透過反射型液晶装置の、反射型表示時における反射率の分光特性を示す図である。
【図９】本発明の実施例３における半透過反射型液晶装置の、反射型表示時における反射率の分光特性を示す図である。
【図１０】本発明の実施例３における半透過反射型液晶装置の、反射型表示時における反射率の分光特性を示す図である。
【図１１】本発明の実施例４における半透過反射型液晶装置の、反射型表示時における反射率の分光特性を示す図である。
【図１２】本発明の実施例４における半透過反射型液晶装置の、反射型表示時における反射率の分光特性を示す図である。
【図１３】本発明の実施例５における電子機器の、外観を示す図である。（ａ）携帯電話、（ｂ）ウォッチ、（ｃ）携帯情報機器。
【図１４】従来の半透過反射型液晶装置の構造の要部を示す図である。
【符号の説明】
１０１ 吸収型偏光板
１０２ 位相差フィルム
１０３ 上側ガラス基板
１０４ 透明電極
１０５ 液晶層
１０６ シール部
１０７ 下側ガラス基板
１０８ 光散乱板
１０９ 反射型偏光板
１１０ 半光吸収板
１１１ 導光板
１１２ 光源
２０１ 光弾性率が大きい材料の層
２０２ 光弾性率が小さい材料の層
２０３ 直交座標系、ｘ軸方向が延伸方向

Claims (5)

1. 少なくとも、所定の直線偏光成分を吸収し残りの偏光成分を透過する吸収型偏光板と、透明電極を備えた一対の基板間に液晶組成物を挟んで成る液晶セルと、所定の直線偏光成分を反射し残りの偏光成分を透過する反射型偏光板と、光源とを備え、これらを前記の順に配置した半透過反射型液晶装置であって、
   前記吸収型偏光板側から入射し、前記液晶セルを通過して前記反射型偏光板に入射して反射される光が、前記光源の可視光における最大強度の波長範囲において、前記光源の最大強度の波長範囲以外の波長範囲における楕円率よりも小さく楕円率が０．２３以下の直線偏光状態とされ、
   前記吸収型偏光板側から入射し、前記液晶セルを通過して前記反射型偏光板に入射して透過される光が、波長５５０ｎｍにおいて、緑色以外の波長における楕円率よりも小さく楕円率が０．２３以下の直線偏光状態とされてなり、
   前記反射型偏光板が前記光源の最大強度波長において９５％以上９９．９５％以下の偏光度を有することを特徴とする半透過反射型液晶装置。
2. 前記吸収型偏光板と反射型偏光板の間に、前記液晶組成物の他に少なくとも１枚の光学的異方体を備えたことを特徴とする請求項１に記載の半透過反射型液晶装置。
3. 前記液晶組成物が液晶セル内で１８０度以上２７０度以下ねじれた配向をしていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半透過反射型液晶装置。
4. 前記光源の最大強度波長が、緑色以外の光の波長であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の半透過反射型液晶装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の半透過反射型液晶装置を、表示部として備えたことを特徴とする電子機器。

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