JP4118027B2

JP4118027B2 - 液晶表示装置

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Publication number: JP4118027B2
Application number: JP2001054979A
Authority: JP
Inventors: 理伊東; 真一小村
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Priority date: 2001-02-28
Filing date: 2001-02-28
Publication date: 2008-07-16
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置にかかり、特に１つの画素内に反射表示部と透過表示部を備えた液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
反射型液晶表示装置のあるものは、１つの画素内に反射表示部と透過表示部を有する。前記反射表示部は、反射板を用いて周囲から入射する光を反射して表示を行う。反射表示部は周囲の明るさによらずコントラスト比が一定であるため、晴天時の屋外から室内までの環境下で良好な表示が得られるという長所がある。しかし、暗室等の暗い環境では表示を認識できなくなる。
【０００３】
一方、前記透過表示部は背後に置かれたバックライト光源の光を利用して表示を行う。透過表示部は暗室等の暗い環境でも表示を認識できるという長所がある。しかし、界面反射光の強度がバックライト光よりも強いような明るい環境下では表示を認識できなくなる。
【０００４】
このように、反射表示部と透過表示部は互いの短所を補い合う関係にあるため、この両者を備えた反射型液晶表示装置は、晴天時の屋外から暗室等までを含む広い条件下で使用が可能である。１つの画素内に反射表示部と透過表示部を有する反射型液晶表示装置は、例えば特開平１１−２４２２２６号公報に記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
反射表示部と透過表示部を有する反射型液晶表示装置（以下、単に反射型液晶表示装置という）の反射表示部は、反射板を液晶セル内に内蔵し、１枚の偏光板と１枚もしくは２枚の位相板を用いて構成される。一方、反射型液晶表示装置の透過表示部は、液晶セルの上下に１枚の偏光板を用い、液晶セルと偏光板の間に１枚もしくは２枚の位相板を用いて構成される。
【０００６】
前記反射表示部の表示特性は、液晶層、位相板、偏光板の各光学パラメータにより決定される。前記液晶層の光学パラメータにはツイスト角、リタデーションがある。位相板の光学パラメータには遅相軸方位角、リタデーションがある。偏光板の光学パラメータには吸収軸方位角がある。
【０００７】
また、前記透過型表示部の表示特性も、同様に液晶層、位相板、偏光板の光学パラメータにより決定される。
【０００８】
前記反射型液晶表示装置の上側（液晶表示装置の観察面側）では、そこに配置する位相板と偏光板は反射表示部と透過表示部で共通に用いることができる。一方、反射型液晶表示装置の下側では、反射表示部に電界を印加するための反射電極と透過表示部に電界を印加するための透明電極を同層に形成することは困難であり、これらを通常異なる層として形成する。このため、反射表示部と透過表示部では液晶層厚が異なることになり、反射表示と透過表示の両方で良好な表示を得ることはできない。
【０００９】
このため、例えば、スーパーツイステッドネマチック液晶を用いた反射型液晶表示装置では、液晶層厚変動に対するマージンが極めて狭いため反射表示部と透過表示部の段差を解消した構造としている。しかし、この装置では、透過表示部の透過率を増大するために下側位相板と下側偏光板の組合わせを楕円偏光板にしている。この場合には、反射表示部と透過表示部の段差がないにもかかわらず前記組み合わせを楕円偏光板にしたことにより、透過表示のコントラスト比が１０：１程度まで低下する。
【００１０】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、反射表示と透過表示の両方で良好な表示を得る反射型液晶表示装置を提供する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために次のような手段を採用した。
【００１２】
一対の対向基板、該対向基板間に狭持した液晶層および液晶駆動部、並びに前記対向基板の上側および下側に偏光板および位相板をそれぞれ配置した液晶表示装置であって、該液晶表示装置の画素は反射率の印加電圧特性がノーマリクローズ型である反射表示部および該反射表示部を構成する液晶層よりも層厚の厚い透過表示部を備え、前記透過表示部と反射表示部を構成する液晶層の層厚の差に基づく段差をｄ、液晶材料の実効的な複屈折をΔｎ、透過光の波長をλとしたとき、段差ｄは反射表示部を構成する液晶層の層厚よりも小さく、下側位相板の遅相軸と下側偏光板の透過軸のなす角θは、４３°−１８０°×Δｎｄ／λ＜θ＜４７°−１８０°×Δｎｄ／λであり、且つ下側位相板のリタデーションはλ／４であり、下側偏光板および位相板は楕円偏光板を形成する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
反射型液晶表示装置の液晶層、位相板、偏光板の光学パラメータ設定方法は、例えば、Ｏ．Ｉｔｏｕ，Ｓ．Ｋｏｍｕｒａ，Ｋ．Ｋｕｗａｂａｒａ，Ｋ．Ｆｕｎａｈａｔａ，Ｋ．Ｋｏｎｄｏ，Ｋ．Ｋｕｂｏらの発表（ＳＩＤ９８ＤＩＧＥＳＴ７６６〜７６９頁（１９９８））に記載されている。反射型液晶表示装置では、光が偏光板に入射し、位相板、液晶層を通過して反射板で反射され、再び液晶層、位相板を通過して偏光板に入射する。暗表示時には、この過程において光が二分の一波長に相当する位相差を付与されるならば、二回目に偏光板に入射した時点で完全に吸収されるため理想的である。即ち、一回目の偏光板通過により直線偏光となった光の振動面がこの過程において９０度回転し、二回目に偏光板に入射した時点で偏光板の吸収軸に振動方向が平行になるからである。片道の光路に換算すれば、透過光に付与される位相差は四分の一波長であり、反射板に到達した時点において透過光の偏光状態は円偏光になる。
【００１４】
また、明表示時には、光が一波長に相当する位相差を付与されるならば、二回目に偏光板に入射した時点で完全に透過するため理想的である。即ち、この時、一回目の偏光板通過において直線偏光となった光の振動面が回転せず、二回目に偏光板に入射した時点で偏光板の吸収軸に振動方向が垂直になるからである。片道の光路に換算すれば、透過光に付与される位相差は二分の一波長であり、反射板に到達した時点において透過光の偏光状態は直線偏光になる。
【００１５】
以上のことをポアンカレ球表示を用いて表したのが図１と図２である。なお、ポアンカレ球表示はストークスパラメータＳ１、Ｓ２、Ｓ３を３軸とした空間内で定義される半径１の球であり、図１７に示すように球面上の各点は全ての偏光状態と１対１に対応する。例えば、ポアンカレ球表示のＳ１、Ｓ２平面との切線は直線偏光に対応し、Ｓ３軸との交点は円偏光に対応する。その他の部分は楕円偏光に対応する。
【００１６】
図１は、暗表示における理想的な偏光変換を表す。図１について説明すると、偏光板透過後に透過光は直線偏光であり、ポアンカレ球の赤道上の一点Ｌ１に位置する。偏光板と液晶層を透過した後に円偏光に変換される。すなわち、ポアンカレ球上を４分の１回転して極Ｐに移動する。反射後に再び液晶層と位相板を通過して、振動方向が９０°回転した直線偏光になる。すなわち、ポアンカレ球上を再び４分の１回転してＬ１とは反対側の赤道上の点Ｌ２に移動する。
【００１７】
図２は、明表示における理想的な偏光変換を表す。偏光板透過後に透過光は直線偏光であり、ポアンカレ球の赤道上の一点Ｌ１に位置する。偏光板と液晶層を透過した後に振動方向の９０°回転した直線光に変換される。すなわち、ポアンカレ球上を２分の１回転してＬ１とは反対側の赤道上の点Ｌ２に移動する。反射後に再び液晶層と位相板を通過して、もとの直線偏光になる。すなわち、ポアンカレ球上を再び２分の１回転してＬ１にもどる。
【００１８】
コントラスト比は明表示時と暗表示時の反射率の比で表されるが、主にコントラスト比に影響を及ぼすのは暗表示時の反射率である。暗表示において上記のような偏光変換が可視波長の全域において成り立つように、液晶層、位相板、偏光板の光学パラメータを設定し、この設定をもとに上側偏光板、上側位相板および反射表示部の液晶層厚を決定する。
【００１９】
次に、透過表示部における理想的な偏光変換と、これを実現する下側偏光板と下側位相板について説明する。反射表示部と透過表示部の間に段差がない場合には、バックライト光が円偏光になって液晶層に入射すれば、理想的な暗表示が得られる。即ち、暗表示時に液晶層と上側位相板はこれらを通過する光に１／４波長の位相差を与えるので、円偏光を入射すれば直線偏光に変換され、上側偏光板により完全に吸収される。バックライト光を円偏光にするためには、下側位相板を１／４波長板とし、下側偏光板の透過軸を、下側位相板の遅相軸に対して４５度の角度を成すように配置すればよい。
【００２０】
以上のことをポアンカレ球表示を用いて表したのが図３である。図３は反射表示部と透過表示部の間に段差がない場合の透過表示部のポアンカレ球表示であり、暗表示における理想的な偏光変換を表す。偏光板透過後に透過光は直線偏光であり、ポアンカレ球の赤道上の一点Ｌ１に位置する。偏光板と下側位相板を通過した後に円偏光に変換されて極Ｐに移動する。第１の液晶層を透過した後に上側位相板を通過して振動方向が９０°回転した直線偏光になり、Ｌ１とは反対側の赤道上の点Ｌ２に移動する。
【００２１】
ポアンカレ球表示では、位相板による偏光状態の変換は、（Ｓ１、Ｓ２）平面内にありかつポアンカレ球の中心を通る回転軸の回りの回転として表され、回転軸は位相板の遅相軸に相当する。図３中に、位相板の遅相軸を表す回転軸ＳＡを破線で示した。下側偏光板の透過軸と下側位相板の遅相軸のなす角をθとすると、Ｌ１と回転軸のなす角は２θである。図３では、偏光板の透過軸と下側位相板の遅相軸のなす角は４５度であるため、Ｌ１と回転軸のなす角は９０度である。
【００２２】
一方、反射表示部と透過表示部の間に段差があり、透過表示部の方が液晶層厚が厚い場合には、透過表示部の液晶層を厚さ方向に対して２つに分けて考える。反射表示部の液晶層の下側界面を境界として考え、これよりも下側を段差部液晶層、これよりも上側を反射表示部液晶層とする。
【００２３】
段差部液晶層を通過して境界に達した時点で、バックライト光は円偏光になっていればよい。即ち、段差部液晶層もバックライト光に位相差を与えるため、下側位相板と段差部液晶層を合わせたものが１／４波長板と同様に作用すればよい。この時、下側位相板を通過した時点において、バックライト光は楕円偏光になる。
【００２４】
以上のことをポアンカレ球表示を用いて表したのが図４である。図４は透過表示部の液晶層厚が厚い場合の透過表示部のポアンカレ球表示であり、その暗表示における理想的な偏光変換を表す。下側偏光板透過後に透過光は直線偏光であり、ポアンカレ球の赤道上の一点Ｌ１に位置する。偏光板と下側位相板を通過した後に楕円偏光Ｅに変換される。段差部液晶層を透過した後に円偏光に変換されて極Ｐに移動する。反射表示部液晶層と上側位相板を通過して振動方向が９０°回転した直線偏光になり、赤道上の点Ｌ２に移動する。
【００２５】
楕円偏光Ｅから極Ｐへの移動は段差部液晶層による作用であり、楕円偏光Ｅから極Ｐへの回転角をψとする。下側位相板透過後にバックライト光を楕円偏光Ｅにするため、回転軸とＥ１のなす角はポアンカレ球上において９０°以下にしなければならない。回転軸とＥ１のなす角が９０°からずれた分の角度は、９０°−２θである。図４より明らかなように、ψは９０°−２θに等しい。また、液晶層の実質的な複屈折をΔｎ、反射表示部と透過表示部の段差をｄ、バックライト光の波長をλとすると、ψは次式で表される。
【００２６】
ψ＝３６０°×Δｎｄ／λ （１）
また、ψは９０°−２θに等しいことから、次式が得られる。
【００２７】
４５°−θ＝１８０°×Δｎｄ／λ （２）
以上のようにして、反射表示部と透過表示部の段差ｄと、下側偏光板吸収軸と下側位相板遅相軸のなす角θが関係づけられる。
【００２８】
すなわち、（２）式より、反射表示部と透過表示部の段差ｄが変化しても、θを（２）式に従って調節することにより、何れの段差ｄにおいても透過表示の暗表示透過率を低減できる。また、反射表示部と透過表示部の段差ｄが変化して場合に、下側位相板をリタデーションの異なる別の品種の位相板に変える必要は無く、（２）式に従ってその貼り付け角度を変えればよいことが分かる。
【００２９】
また、反射表示部と透過表示部の段差ｄに応じてθを（２）式に従って設定することにより、第２の液晶層を通過した時点でのバックライト光を円偏光にできる。この時、上側偏光板、上側位相板、第１の液晶層を通過した光が円偏光になるように上側偏光板と上側位相板が設定されていれば、透過表示の暗表示透過率を十分に低減でき、高いコントラスト比の透過表示が得られる。また、上側偏光板、上側位相板、第１の液晶層を通過した光が円偏光になっていれば、反射表示の暗表示反射率を十分に低減できる。以上のようにして、高いコントラスト比の透過表示と反射表示が同時に得られる。しかも、反射表示部の反射率と透過表示部の透過率を同じ印加電圧において十分に低減できる。
【００３０】
ところで、前記下側位相板を２枚の位相板で構成することができる。２枚の位相板を液晶層に近い方から第１の下側位相板、第２の下側位相板とする。一般に１／４波長板と１／２波長板を組み合わせれば広帯域の円偏光板がえられ、全可視波長域の透過光が円偏光により近い偏光になることが知られている。これと同様に、第１の下側位相板および第２の下側位相板のリタデーションをそれぞれ１／４波長および１／２波長とすることにより、楕円偏光板の全可視波長領域の透過光をより同一の楕円偏光にして、より高コントラストの透過光をえることができる。
【００３１】
次に、本発明の実施例を説明する。
【００３２】
「実施例１」
本実施例にかかる液晶表示装置を図５に示す。液晶表示装置は、第１の基板１１と液晶層１０と第２の基板１２から構成され、第１の基板と第２の基板間には液晶層を挟持する。第１の基板は、液晶層に近接する側にカラーフィルタ１３とブラックマトリクス１４と平坦化層１５と共通電極１６と第１の配向膜１７を有する。また、第２の基板の液晶層に近接する側に薄膜トランジスタ１９と第２の配向膜２４を有する。薄膜トランジスタ１９は逆スタガ型であり、走査配線と信号配線と反射電極２３と透明電極２２に接続されている。走査配線と信号配線は第１の絶縁層２０で絶縁されており、信号配線と反射電極は第２の絶縁層２１で絶縁されている。反射電極２３と透明電極２２は第２の絶縁層で絶縁されている。透明電極２２と薄膜トランジスタ１９は同層にあり、直接結合されている。反射電極２３と薄膜トランジスタ１９は異なる層にあり、スルーホール３０を介して結合されている。反射電極２３上には第２の配向膜があり、液晶層に近接してその配向方向を規定する。
【００３３】
第１の基板１１はホウケイサンガラス製であり、厚さは０．７ｍｍである。カラーフィルタは赤、緑、青色を呈する各部分をストライプ状に繰り返して配列しており、画素間隙に相当する部分には樹脂性のブラックマトリクスを有する。カラーフィルタおよびブラックマトリクスに起因する凹凸は、樹脂性の平坦化層１５により平坦化されている。共通電極１６はＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ（ＩＴＯ）製であり、層厚は０．１４μｍである。第１の配向膜１７には日産化学社製のサンエバーを用い、その層厚は０．２μｍとした。
【００３４】
第２の基板１２は第１の基板と同様にホウケイサンガラス製であり、厚さは０．７ｍｍである。第２の配向膜２４は第１の配向膜と同じ日産化学社製のサンエバーであり、その層厚は０．２μｍである。信号配線と走査配線はクロム製であり、第１の絶縁層２０は窒化シリコン膜である。第２の絶縁層２１は窒化シリコン膜であり、膜厚は０．６μｍにした。透明電極はＩＴＯ製であり、層厚は０．１４μｍである。
【００３５】
図５に示したように、反射電極２３は透明電極２２の上側に存在する。一画素内の拡散反射電極が存在する部分が反射表示部であり、反射電極が存在せず、透明電極が現れている部分が透過表示部である。図５中に反射表示部と透過表示部を記した。
【００３６】
液晶層には、複屈折が０．０７３であるフッ素系液晶材料を用いた。直径が４．０μｍの真球状のポリマービーズを１ｍｍ^２あたり約１００個の割合で分散し、これにより液晶層厚を３．９μｍにするとともに、液晶層厚を表示部の全体にわたってほぼ均一にした。第１の配向膜１７と第２の配向膜２４には、ラビング法で配向処理を施した。ラビングロールの回転数は３０００回転／分、ラビングロールの基板との接触部分の幅は１１ｍｍとして、液晶層のプレチルト角を約５度とした。また、配向処理の方位を適宜設定し、第１の基板と第２の基板を組み立てて、液晶材料を注入した時に液晶層のツイスト角が５０度になるようにした。
【００３７】
第１の基板１１の上方には、上側偏光板３３と上側位相板３１と拡散粘着剤３５を配置した。上側位相板３１には日東電工社製のＮＲＺフィルムを、上側偏光板３３には日東電工社製のＳＥＧ１４２５ＤＵＮを用いた。第２の配向膜２４の配向処理方向を方位角０度とし、第１の基板側から見て反時計回りに方位角を定義すると、上側位相板３１の遅相軸方位角は５６度、上側偏光板３３の吸収軸方位角は６９度となるように貼り合わせた。また、上側位相板３１の波長６３３ｎｍにおけるリタデーションは３９５ｎｍとした。
【００３８】
上記の上側偏光板３３の吸収軸方位角と上側位相板３１の遅相軸方位角とリタデーションは以下のようにして決定した。すなわち、規則的な捻じれ構造を持つ液晶層の法線方向の光学特性は、Ｓ．Ｃｈａｎｄｒａｓｅｋａｒ，Ｇ．Ｓ．Ｒａｎｇａｎａｔｈ，Ｕ．Ｄ．Ｋｉｎｉ，Ｋ．Ａ．Ｓｕｒｅｓｈらによる文献Ｍｏｌ．Ｃｒｉｓｔ．Ｌｉｑ．Ｃｒｙｓｔ２４巻（１９７３年）２０１〜２１１頁に記載されている。液晶層に入射する直前における透過光の偏光状態を円偏光と仮定して、液晶層を通過した後の透過光の偏光状態を計算した。これを可視波長の広い範囲において直線偏光に変換するように、液晶層のツイスト角とリタデーション、及び位相板のリタデーションと遅相軸の方位角を求めた。その結果、図１１と図１２に示したような解の分布が得られた。図中の斜線部が高コントラストを与える解の分布を示しており、解はいくつかの群を成す。図１１と図１２中に示したように解をＡ群、Ｂ群、Ｃ群、Ｄ群、Ｅ群に分類し、このうちＣ群を選択することにした。Ｃ群の解における液晶層のリタデーションと位相板のリタデーションの関係を図１３に、偏光板吸収軸方位角と位相板遅相軸方位角の関係を図１４に示す。これより、液晶層のリタデーションを２００ｎｍ以上、３５０ｎｍ以下の範囲内にし、位相板のリタデーションを２８０ｎｍ以上、４７０ｎｍ以下の範囲内にし、位相板の遅相軸の方位角を３０度以上、７５度以下の範囲内にし、偏光板の吸収軸の方位角を３０度以上、９０度以下の範囲内にし、解を満足する組合わせを選択して設定すればよい。さらに、位相板を通過した後の偏光（直線偏光もしくはこれに近い楕円偏光）の振動方向を求め、これと吸収軸が平行になるようにして偏光板の吸収軸方位角を定めた。以上により、上側偏光板の吸収軸方位角と上側位相板の遅相軸方位角とリタデーションを前述のように決定することができる。
【００３９】
次に、上側位相板３１のＮｚ係数は０．０に設定する。Ｎｚ係数は屈折率の３次元分布を表す係数であり、ＹａｓｕｏＦｕｊｉｍｕｒａ，ＴａｔｓｕｋｉＮａｇａｔｓｕｋａ，ＨｉｒｏｙｕｋｉＹｏｓｈｉｍｉ，ＴａｋｅｆｕｍｉＳｉｍｏｍｕｒａらの発表（ＳＩＤ‘９１ＤＩＧＥＳＴ（１９９１）７３９頁〜７４２頁）において、次式で定義されている。
【００４０】
Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）（３）
ここで、ｎｘとｎｙは平面内の屈折率で、ｎｘは遅相軸方向の屈折率、ｎｙは進相軸方向の屈折率である。ｎｚは厚さ方向の屈折率である。
【００４１】
本実施例の液晶層はツイスト角が５０度と小さい値であるため、その光学特性はＮｚ係数が１．０の一軸性媒体に近い。そのため、Ｎｚ係数が０．０の位相板を組み合わせることにより、位相差の視角変動を低減できる。この状態の両者の屈折率楕円体の配置を示したのが図１５である。Ｎｚ係数が０．０の位相板は円盤状の屈折率楕円体を有し、液晶層はラグビーボール状の屈折率楕円体を有する。屈折率楕円体の形状が互いに異なるため、厚さ方向の屈折率が寄与する視角方向においても位相差が良好に補償される。更に、法線方向から見て位相板の遅相軸と液晶層の配向方向が直交するように配置すれば、位相板と液晶層の遅相軸は全ての視角方向において直交し、両者の位相差は更に良好に補償される。この状態の両者の屈折率楕円体の配置を近似的に示したのが図１６である。本実施例では位相板の遅相軸は下側基板の配向方向に対して５５度に設定している。これは上側基板の配向方向に対して１０５度に、液晶配向の平均方向（液晶層中央における配向方向）に対して８０度であることに相当しており、図１６に示した条件に近いことがわかる。このような位相板配置において、Ｎｚ係数を理想値である０．０に近づければ視角特性が良好に補償され、より高いコントラスト比が得られる。
【００４２】
以上のようにして、電圧無印加時において暗表示が得られ、電圧印加とともに反射率が増大するノーマリクローズ型の反射表示部が得られる。
【００４３】
拡散粘着剤は粘着剤中に微小球体を分散したものであり、粘着剤と微小球体の屈折率の違いにより透過光を拡散する性質を有する。これにより反射電極の鏡面反射を低減して周囲の物体が表示部に映り込むことを防止するとともに、周囲から入射する光をより高い割合で法線方向に反射して明るさを増大することができる。
【００４４】
次に、以上のようにして作成した液晶表示装置の反射表示の表示特性を評価した。積分球光源を用いて、法線方向を中心とした角度４５度の範囲内からサンプルに均等に光照射し、この状態における輝度を法線方向から測定した。測定結果を図６に表示特性（ａ）として示す。前記条件で標準拡散板の輝度を測定し、これを反射率１００％とした。図に示すように、電圧無印加時に反射率が最小となり、その後電圧印加とともに反射率が増大するノーマリクローズ型の表示特性が得られた。また、反射率の最大値は印加電圧２．５Ｖにおいて得られ、その時の反射率は２２．６％であった。また、コントラスト比は２８：１であった。
【００４５】
次いで、光源の照射条件を変えて反射表示の表示特性を再び評価した。法線方向から３０度傾いた方向からサンプルに光照射した。反射率の最大値は前記条件で測定した標準拡散板の輝度を１００％として２３．１％であった。また、コントラスト比は３２：１であった。
【００４６】
次に透過表示部の詳細を説明する。第２の基板１２の下方に、下側偏光板３４と下側位相板３２を配置した。下側位相板３２には日東電工社製のＮＲＦフィルムを、下側偏光板３４には日東電工社製のＳＥＧ１４２５ＤＵＮを用いた。なお、下側位相板には、このほかに複屈折の波長依存性がより少ないＡＲＴＯＮ、あるいは複屈折が波長とともに減少するフィルムを用いることができる。この場合は、透過光の偏光状態の波長依存性が低減されるため、より高コントラスト比の透過表示が得られる。
【００４７】
第２の絶縁層２１の厚さが０．６μｍ、反射電極２３の厚さが０．２μｍであるため、反射表示部と透過表示部の段差は０．８μｍである。また、液晶材料の波長６３３ｎｍにおける複屈折は０．０７２である。これを（２）式に代入することにより、下側偏光板３４の透過軸と下側位相板３２の遅相軸のなす角度は２８．６度と求まる。
【００４８】
この計算結果に基づき、下側偏光板３４の透過軸と下側位相板３２の遅相軸のなす角度を２９度に固定して、電圧無印加時の透過率が最小になる軸配置を求めた。その結果、下側位相板の遅相軸方位角は３４度、下側偏光板の吸収軸方位角は６５度とした。また、下側位相板の波長６３３ｎｍにおけるリタデーションは１３４ｎｍとし、Ｎｚ係数は１．０にした。以上のようにして、透過表示部も反射表示部と同様にノーマリクローズ型とした。
【００４９】
次に、下側偏光板３４の後方にバックライトを置き、透過表示の表示特性を法線方向から評価した。測定結果を図６中に表示特性（ｂ）として併記した。電圧無印加時に透過率が最小となり、その後電圧印加とともに反射率が増大するノーマリクローズ型の表示特性が得られた。また、反射率の最大値が得られる印加電圧２．５Ｖにおける透過率は２．１％であった。また、コントラスト比は３５：１であった。
【００５０】
夕方の屋外や比較的照明の弱い屋内などの使用環境では、バックライト光と同程度の明るさの光が周囲から入射して、透過表示と反射表示がほぼ同じ明るさに見えることがある。しかし、透過表示、反射表示とも同じノーマリクローズ型としたことにより、透過表示と反射表示がほぼ同じ明るさで共存する場合でも高いコントラスト比が得られる。
【００５１】
以上のように、反射表示部と透過表示部の段差を考慮して（２）式により下側偏光板の透過軸と下側位相板の遅相軸のなす角度を決定し、これに基づいて下側偏光板の透過軸と下側位相板の遅相軸を設定することにより、透過表示部および反射表示部とも高いコントラスト比を示す反射型液晶表示装置が得られた。
【００５２】
「実施例２」
実施例１に示す液晶表示装置において、第２の絶縁層２１の厚さを０．８μｍに増大した。これにより、透明電極と反射電極間の距離が増大して両者の間の容量結合が減少するため、表示の均一性が向上できる。
【００５３】
さらに、第２の基板１２の下方に、下側偏光板３４と下側位相板３２を配置した。第２の絶縁層２１の厚さが０．８μｍ、拡散反射電極２３の厚さが０．２μｍであるため、反射表示部と透過表示部の段差は１．０μｍである。また、液晶材料の波長６３３ｎｍにおける複屈折は０．０７２である。これを（２）式に代入することにより、下側偏光板３４の透過軸と下側位相板３２の遅相軸のなす角度は２４．２度と求まる。
【００５４】
この計算結果に基づき、下側偏光板３４の透過軸と下側位相板３２の遅相軸のなす角度を２４度に固定して、電圧無印加時の透過率が最小になる軸配置を求めた。その結果、下側位相板３２の遅相軸方位角は３４度、下側偏光板３４の吸収軸方位角は５８度とした。以上のようにして、透過表示部も反射表示部と同様にノーマリクローズ型とした。
【００５５】
次に、透過表示の表示特性を法線方向から評価したところノーマリクローズ型の表示特性が得られた。また、反射率の最大値が得られる印加電圧２．７Ｖにおける透過率は２．１％であった。また、コントラスト比は４２：１であった。
【００５６】
以上のように、反射表示部と透過表示部の段差を考慮して（２）式により下側偏光板の透過軸と下側位相板の遅相軸のなす角度を決定し、これに基づいて下側偏光板の透過軸と下側位相板の遅相軸を設定することにより、透過表示、反射表示とも高いコントラスト比を示す反射型液晶表示装置が得られた。
【００５７】
「実施例３」
実施例１に示す液晶表示装置において、透過表示部に第２の絶縁層２１を残した。本実施例の液晶表示装置の断面図を図７に示す。図７に示したように、透明電極２２の上部を第２の絶縁層が覆った構造になっている。実施例１のように透過表示部において第２の絶縁層２１を除去した場合、反射表示部と透過表示部の間には第２の絶縁層の厚さに相当する段差が発生し、これによりドメイン等の表示不良が発生する可能性がある。このような表示不良を防止するためには、第２の絶縁層２１を垂直にエッチングせずに、４５度程度のテーパーを付けてエッチングしなければならない。その結果、テーパーに相当する部分では液晶層厚が正常な透過表示部とは異なった値になり、暗表示透過率が増大して透過表示のコントラスト比が減少する。本実施例では透過表示部に第２の絶縁層２１を残したことにより、透過表示部と反射表示部の段差を反射電極２３の厚さ分に低減できる。また、テーパーに相当する部分も減少するため、暗表示透過率がより低下して透過表示のコントラスト比が増大するという効果が得られる。
【００５８】
一方、第２の基板１２の下方には、下側偏光板３４と下側位相板３２を配置した。反射表示部と透過表示部の段差は反射電極の厚さ分の０．２μｍである。また、液晶材料の波長６３３ｎｍにおける複屈折は０．０７２である。これを（２）式に代入することにより、下側偏光板３４の透過軸と下側位相板３２の遅相軸のなす角度は４０．８度と求まる。
【００５９】
この計算結果に基づき、下側偏光板３４の透過軸と下側位相板３２の遅相軸のなす角度を４１度に固定して、電圧無印加時の透過率が最小になる軸配置を求めた。その結果、下側位相板の遅相軸方位角は５４度、下側偏光板の吸収軸方位角は９５度とした。以上のようにして、透過表示部も反射表示部と同様にノーマリクローズ型とした。
【００６０】
次に、透過表示の表示特性を法線方向から評価したところノーマリクローズ型の表示特性が得られた。また、反射率の最大値が得られる印加電圧２．７Ｖにおける透過率は１．７％であった。また、コントラスト比は５５：１に増大した。
【００６１】
以上のように、反射表示部と透過表示部の段差を考慮して（２）式により下側偏光板の透過軸と下側位相板の遅相軸のなす角度を決定し、これに基づいて下側偏光板の透過軸と下側位相板の遅相軸を設定することにより、透過表示、反射表示とも高いコントラスト比を示す部分透過型の液晶表示装置が得られた。
【００６２】
なお、本実施例では下側偏光板と下側位相板の組合わせを楕円偏光板としたが、電気ベクトルの軌跡（一般には楕円になる）の楕円率が1でない偏光は全て楕円偏光であると解釈することもできる。本発明で意味する楕円偏光板をより具体的に定義すれば、本実施例のように反射電極の膜厚に起因する位相差の分だけ円偏光から位相がずれた楕円偏光を楕円率の下限とし、これよりも楕円率の大きい楕円偏光を与えるものを楕円偏光板とする。反射電極の層厚で最も小さい値は０．１μｍ程度であり、液晶材料の複屈折値で最も小さい値は０．０６程度であり、透過光の波長を５５０μｍとすると、これによって与えられる位相差は０．０１１πである。これより、円偏光から０．０１１π以上位相がずれた楕円偏光を与える下側偏光板と下側位相板の組合わせを楕円備光板と定義する。
【００６３】
「実施例４」
実施例１に示す反射型液晶表示装置において、反射電極２３と第２の絶縁層２１との間に凹凸形成層２５を形成した。本実施例の液晶表示装置の断面図を図８に示す。凹凸形成層２５の凹凸により反射電極上にこれと類似の形状の凹凸が形成されて、反射電極自体が拡散性を有する。これに伴い、図５に示す拡散粘着剤３５を除去し、位相板３１は微小粒子を含まない粘着剤で基板上に固着した。前記拡散粘着剤は形成が容易であるという長所を有するが、反射電極から離れたところで光拡散するため解像度を低下させるという欠点を有する。また、反射電極自体が拡散性を有することにより、解像度を低下させずに正反射の低減が可能になる。
【００６４】
凹凸形成層２５は有機膜であり、該凹凸形成層はフォトリソグラフにより円柱状に形成したものを加熱軟化して凸状にした。各凹凸で反射された光の干渉効果による着色を防止するため、凹凸形成層はランダムに配置した。凹凸形成層の高さは０．３μｍとした。凹凸形成層の底部の形状は円形であり、その直径は５μｍにした。
【００６５】
次に、積分球光源を用いて、法線方向を中心とした角度４５度の範囲内からサンプルに均等に光照射し、この状態における輝度を法線方向から測定した。ノーマリクローズ型の表示特性が得られ、反射率の最大値は２５．６％に増大した。また、コントラスト比は３２：１であった。透過表示部もノーマリクローズ型であり、印加電圧２．７Ｖにおける透過率は２．１％であった。また、コントラスト比は３７：１であった。
【００６６】
「実施例５」
実施例１に示す反射型液晶表示装置において、透明電極２２と第２の絶縁層２１の間に凹凸形成層２５を形成した。本実施例の液晶表示装置の断面図を図９に示す。凹凸形成層２５の凹凸により反射電極上にこれと類似の形状の凹凸が形成されており、反射電極自体が拡散性を有する。これに伴い、図５に示す拡散粘着剤３５を除去し、位相板３１は微小粒子を含まない粘着剤で基板上に固着した。この場合にも、実施例４と同様に解像度を低下することなく正反射の低減が可能になる。
【００６７】
「実施例６」
実施例１に示す液晶表示装置において、下側位相板３２の遅相軸と下側偏光板３４の透過軸のなす角を２度づつ変え、各角度においてその方位角を最適化して、透過表示のコントラスト比を測定した。その結果を図１０に示す。
【００６８】
ＣＲＴや透過型液晶表示装置等の発光型表示装置は、暗室においては１００：１を超えるコントラスト比を示す。しかし、照明光や太陽光の存在下では表示部の表面で約１％以上の反射が生じる。明るい室内や曇天下の屋外では環境光強度は約１０００ｃｄ／ｍ^２であるが、この場合には１０ｃｄ／ｍ^２の反射光が生じる。このため、明表示時の輝度を３００ｃｄ／ｍ^２としても、反射光の影響だけでコントラスト比はおよそ３０：１以下に低減する。すなわち、通常の使用条件で使用者が観察している表示装置のコントラスト比は最高でも３０：１程度である。したがって、本発明では以上の事実を考慮して、コントラスト比の第１目標を３０：１においた。
【００６９】
また、透過型液晶表示装置の中でも、マトリクス電極を用いて大容量の表示を行うスーパーツイステッドネマチック（ＳＴＮ）型液晶表示装置は、スペーサービーズ周辺の配向不良や液晶層厚の不均一による影響を受け易い。このため、界面反射のない暗室においてもコントラスト比は１００：１以下になる。界面反射の生じる通常の使用条件では、ＳＴＮ型液晶表示装置のコントラスト比は最高でも１５：１程度である。したがって、本発明ではコントラスト比の第２目標を１５：１においた。
【００７０】
また、反射表示部と透過表示部の段差が０．８μｍで、液晶材料の波長６３３ｎｍにおける複屈折が０．０７２であることから、前記（２）式より下側偏光板の透過軸と下側位相板の遅相軸のなす角度は２８．６度と求まる。この計算結果に基づき、実施例１では下側偏光板の透過軸と下側位相板の遅相軸のなす角度を２９度にした。
【００７１】
図１０より明らかなように、２９度に最も近い３０度と２８度において一番目と二番目に高いコントラスト比が得られており、２９度から遠ざかるにつれてコントラスト比が低下している。また、コントラスト比の第１目標である３０：１に着目すると、２９度±２度の範囲内で３０：１より高いコントラスト比が得られている。第２目標である１５：１に着目すると、２９度±５度の範囲内で１５：１より高いコントラスト比が得られている。
【００７２】
したがって、下側偏光板の透過軸と下側位相板の遅相軸のなす角度は、（２）式で与えられる値を中心として±５度の範囲内が望ましく、また、（２）式で与えられる値を中心として±３度の範囲内がさらに望ましいことが分かる。
【００７３】
「実施例７」
実施例１に示す液晶表示装置において、下側位相板を２枚の位相板で構成した。第２の基板に近い方から第１の下側位相板、第２の下側位相板とする。それぞれのリタデーションと遅相軸方位角は以下のようにして決定した。すなわち、反射部液晶層と段差部液晶層に電圧を印加しない状態で上側偏光板側から白色光を照射し、上側位相板、反射部液晶層、段差部液晶層を通過した光の偏光状態を可視波長域の複数の波長で測定した。これをＳｌ、Ｓ２平面に投影したポアンカレ球上で評価した。第１の下側位相板は各波長の偏光をＳｌ、Ｓ２平面に投影したポアンカレ球上で直線状に分布するように変換した。このとき、反射部液晶層と段差部液晶層の有する旋光性が補償され、複屈折性による波長分散だけが残る。次いで、第２の下側位相板は第１の下側位相板を透過した光をＳｌ、Ｓ２平面切線上の一点に集中するように変換した。このとき、各波長の透過光は振動方向の等しい直線偏光に変換され、吸収軸が振動方向と平行になるように下側偏光板を配置することによりこれらを吸収できる。
【００７４】
以上のようにして求めた第１の下側位相板、第２の下側位相板のリタデーションを図１８に示す。解は３群に分類され、それぞれＦ群、Ｇ群、Ｋ群とする。Ｆ群では第２の下側位相板のリタデーションは第１の下側位相板よりも１８０ｎｍから２２０ｎｍほど大きく、かつ第１の下側位相板のリタデーションは５０ｎｍから１８０ｎｍの範囲で分布している。Ｇ群では第１の下側位相板のリタデーションの分布範囲は狭く、１８０ｎｍから２２０ｎｍの範囲で分布している。これに対して第２の下側位相板のリタデーションの分布範囲は広く、２００ｎｍから４００ｎｍの範囲で分布している。Ｇ群では第１の下側位相板のリタデーションの分布範囲は狭く、１８０ｎｍから２２０ｎｍの範囲で分布している。これに対して、第２の位相板のリタデーションの分布範囲は広く、２００ｎｍから４００ｎｍの範囲で分布している。Ｋ群では第１の下側位相板のリタデーションの分布範囲は５０ｎｍから１８０ｎｍであり、第２の下側位相板のリタデーションの分布範囲は１００ｎｍから２００ｎｍである。
【００７５】
このうち、本実施例ではＦ群の解を選択した。第１の下側位相板のリタデーションを１４０ｎｍ、第１の下側位相板の遅相軸方位角を１４８度、第２の下側位相板のリタデーションを３４０ｎｍ、第２の下側位相板の遅相軸方位角を３８度、下側偏光板の吸収軸方位角を４８度に設定した．
透過表示のコントラスト比を測定したところ、４１：１であった。２枚の下側位相板を用いて透通光の位相差補償をより厳密に行ったことにより、透過表示のコントラスト比を実施例１よりも増大することができた。
【００７６】
本実施例の下側位相板と下側偏光板の組合わせは広帯域の楕円偏光板であり、より広い波長域にわたって同一の楕円偏光を与える。広帯域の円偏光板として４分の１波長板と２分の１波長板と偏光板の積層体が知られているが、本実施例の楕円偏光板もこれに類似の作用を有する。広帯域の円偏光板の原理を図１９に示す。図１９はＳｌ、Ｓ２平面に投影したポアンカレ球であり、円の中心が円偏光に、円周が直線備光にそれぞれ相当する。偏光板を透通した直線偏光Ｌｌを２分の１波長板（第２の偏光板に相当）で一旦直線偏光Ｌ２に変換し、４分の１波長板（第１の偏光板に相当）で円偏光Ｃに変換する。透過偏光は２分の１波長板と４分の１波長板により往復運動に近い動きをするため２分の１波長板と４分の１波長板の有する位相差の波長分散が良好に補償され、より広い波長域にわたって円偏光が得られる．図１９において２分の１波長板の遅相軸と偏光板の透過軸の聞のなす角を２φとすると、４分の１波長板の遅相軸と偏光板の透過軸のなす角は４φ＋９０度と求まる。実空間ではそれぞれ２分の１のφ度、２φ＋４５度となる。
【００７７】
本実施例の楕円偏光板も楕円偏光に相当するポアンカレ球上の一点に各波長の光を集めることから、図２０に示したように、広帯域の円偏光板に類似の変換を行う。すなわち、第２の下側位相板が２分の１波長板と類似に透過光Ｌｌを直線偏光近傍の点Ｌ２’に移動し、第１の下側位相板が４分の１波長板と類似にこれを楕円偏光に相当するポアンカレ球上の点Ｅに移動する。図１８より明らかなように、第２の下側位相板のリタデーションは２分の１波長（約２７５ｎｍ）の近傍に分布し、第１の下側位相板のリタデーションは４分の１波長（約１３７ｎｍ）の近傍に分布する。第２の下側位相板の遅相軸と偏光板の吸収軸のなす角、および第１の下側位相板の遅相軸と下側偏光板の吸収軸のなす角も広帯域の円偏光板に類似の傾向にある。第２の下側位相板の遅相軸と下側偏光板の透過軸のなす角をφとすると、第１の下側位相板の遅相軸と下側偏光板の透過軸のなす角は２φ＋３５度から２φ＋５５度の範囲内にある。
【００７８】
「実施例８」
実施例１に示す反射型液晶表示装置において、ツイスト角を６５度にした。また、上側位相板を第１の上側位相板と第２の上側位相板とで構成した。第１の上側位相板のリタデーションは３１０ｎｍ、遅相軸方位角は１８度とした。また、第２の上側位相板のリタデーションは１４０ｎｍ、遅相軸方位角は１２６度とした。上側偏光板の吸収軸角度は１７８度にした。ここで、上側偏光板に近い側より順に第１の上側位相板、第２の上側位相板とした。
【００７９】
第１の上側位相板と第２の上側位相板のリタデーションと遅相軸方位角は実施例１と同様にして求めた。すなわち、液晶層側から偏光板、位相板の方向に光が通過するものとし、液晶層に入射する直前における透過光の偏光状態を円偏光と仮定して、液晶層を通過した後の透過光の偏光状態を計算した。液晶層のツイスト角は５０度から１００度の範囲にあるものとした。このときの透過光を可視波長の広い範囲において直線偏光に変換するように、第１の上側位相板と第２の上側位相板のリタデーションと遅相軸の方位角を求めた。上側位相板を２枚にしたことにより、液晶層の有する複屈折性と旋光性がより厳密に補償され、基板法線方向を主に光が入射した場合には、特に高いコントラスト比が得られる。
【００８０】
このようにして求めた第１の上側位相板と第２の上側位相板のリタデーションの関係を図２１に示す。第１の上側位相板と第２の上側位相板のリタデーションは三群に分かれて分布しており、それぞれＨ群、Ｉ群、Ｊ群と呼ぶことにする。Ｈ群では第２の上側位相板のリタデーションは５０ｎｍから２８０ｎｍの範囲で分布しており、第１の上側位相板のリタデーションは第２の上側位相板のリタデーションよりも大きく、両者の差は７０ｎｍ以上、１９０ｎｍ以下の範囲にある。Ｉ群では第２の上側位相板のリタデーションは３５０ｎｍから４８０ｎｍの範囲で分布しており、第２の上側位相板のリタデーションは第１の上側位相板のリタデーションよりも大きく、両者の差は１０ｎｍ以上、５０ｎｍ以下の範囲にある。Ｊ群では第２の上側位相板のリタデーションは３８０ｎｍから４８０ｎｍの範囲で分布しており、第１の上側位相板のリタデーションは第２の上側位相板のリタデーションよりも大きく、両者の差は８０ｎｍ以上、１２０ｎｍ以下の範囲にある。本実施例ではＩ群の解を選択した。
【００８１】
また、下側位相板を２枚の位相板で構成し、第１の位相板と第２の位相板のリタデーションは図１８のＦ群の解より以下のように選択した。すなわち、第１の下側位相板のリタデーションを１４０ｎｍ、第１の下側位相板の遅相軸方位角を１４８度、第２の下側位相板のリタデーションを３４０ｎｍ、第２の下側位相板の遅相軸方位角を３８度、下側偏光板の吸収軸方位角を４８度に設定した。
【００８２】
以上のようにして作成した液晶表示装置の反射表示の表示特性を評価した。積分球光源を用いて、法線方向を中心とした角度４５度の範囲内からサンプルに均等に光照射し、この状態における輝度を法線方向から測定したところ、コントラスト比は２６：１であった。積分球光源の光照射角度を１５度以内としたところ、コントラスト比は３６：１に向上した。このように、上側位相板を２枚にして法線方向の位相差をより厳密に補償したことにより、特に光照射角度を絞ったときの反射表示のコントラスト比を向上することができた。
【００８３】
「実施例９」
実施例１に示す反射型液晶表示装置において、ツイスト角を８０度にした。また、上側位相板を第１の上側位相板と第２の上側位相板とで構成し、そのリタデーションは図２１中のＨ群の解から以下のように選択した。すなわち、第１の上側位相板のリタデーションを２９０ｎｍ、遅相軸方位角を１０度、第２の上側位相板のリタデーションを１４０ｎｍ、遅相軸方位角を１２０度、上側偏光板の吸収軸方位角を１７６度に設定した。
【００８４】
また、下側位相板を２枚の位相板で構成し、第１の下側位相板と第２の下側位相板のリタデーションは図１８のＦ群の解より以下のように選択した。すなわち、第１の下側位相板のリタデーションを１４０ｎｍ、第１の下側位相板の遅相軸方位角を１５０度、第２の下側位相板のリタデーションを３４０ｎｍ、第２の下側位相板の遅相軸方位角を３０度、下側偏光板の吸収軸方位角を５０度に設定した。
【００８５】
積分球光源の光照射角度を４５度としたところコントラスト比は２８：１であり、光照射角度が１５度以内では３４：１に向上した。このように、上側位相板を２枚にして法線方向の位相差をより厳密に補償したことにより、特に光照射角度を絞ったときに反射表示のコントラスト比が向上した。
【００８６】
「実施例１０」
実施例１に示す反射型液晶表示装置において、ツイスト角を８０度にした。また、上側位相板のリタデーションは図１２中のＤ群の解から選択して、上側位相板のリタデーションは３４０ｎｍし、遅相軸方位角は９０度とした。上側偏光板の吸収軸角度は９度にした。また、下側位相板を２枚の位相板で構成し、第１の下側位相板と第２の下側位相板のリタデーションは図１８中のＦ群の解より以下のよう選択した。第１の下側位相板のリタデーションを１４０ｎｍ、第１の下側位相板の遅相軸方位角を１５０度、第２の下側位相板のリタデーションを３４０ｎｍ、第２の下側位相板の遅相軸方位角を３０度、下側偏光板の吸収軸方位角を５０度に設定した。この場合にも反射表示、透過表示とも電圧無印加時に暗表示となるノーマリクローズ型の表示特性が得られた。
【００８７】
また、液晶層厚が３．２μｍ、３．５μｍ、４．２μｍ、４．５μｍ、４．７μｍの液晶セルを作成し、これに上記条件の下側位相板偏光板と上側位相板偏光板を組み合わせて反射表示のコントラスト比を測定した。その結果を図２２に示す。３．６μｍから４．２μｍの範囲内で第１目標とする３０：１以上のコントラスト比が得られ、３．３μｍから４．３μｍの範囲内で第２目標とする１５：１以上のコントラスト比が得られた。ツイスト角を８０度に増大したことにより、３０：１以上のコントラスト比が得られる液晶層厚の範囲が０．６μｍになり、１５．１以上のコントラスト比が得られる液晶層厚の範囲が１．０μｍになった。「実施例１１」
実施例１に示す反射型液晶表示装置において、ツイスト角を９０度にした。また、上側位相板のリタデーションは図１２中のＥ群の解から選択して、上側位相板のリタデーションは１４０ｎｍとし、遅相軸方位角は１１５度とした。上側偏光板の吸収軸角度は１４度にした。下側位相板は第１の下側位相板と第２の下側位相板で構成し、それらのリタデーションは図１８中のＫ群から以下のよう選択した。第１の下側位相板のリタデーションは１４０ｎｍとし、遅相軸方位角は０度とし、第２の下側位相板のリタデーションは１４０ｎｍとし、遅相軸方位角は４９度とした。下側偏光板の吸収軸角度は１３０度に設定した。この場合にも反射表示、透過表示とも電圧無印加時に暗表示となるノーマリクローズ型の表示特性が得られた。
【００８８】
また、液晶層厚が２．９μｍ、３．４μｍ、３．７μｍ、４．３μｍ、４．７μｍの液晶セルを作成し、これに上記条件の下側位相板偏光板と上側位相板偏光板を組み合わせて反射表示のコントラスト比を測定した。その結果を図２２に示す。３．５μｍから４．２μｍの範囲内で第１目標とする３０：１以上のコントラスト比が得られ、３．２μｍから４．４μｍの範囲内で第２目標とする１５：１以上のコントラスト比が得られた。ツイスト角を９０度に増大したことにより、３０：１以上のコントラスト比が得られる液晶層厚の範囲が０．７μｍに拡大し、、１５．１以上のコントラスト比が得られる液晶層厚の範囲が１．２μｍに拡大した。
【００８９】
「比較例１」
実施例１に示す液晶表示装置において、下側偏光板３４の透過軸と下側位相板３２の遅相軸のなす角度を４５度にした。この場合、バックライト光が下側偏光板と下側位相板を通過した時点で円偏光が得られる。この状態において、透過表示の表示特性を法線方向から評価したところ、コントラスト比は８：１に低下した。
【００９０】
すなわち、反射表示部と透過表示部に段差がある液晶表示装置の場合、段差分の液晶層がバックライト光に与える位相差を考慮して、バックライト光が段差分の液晶層を通過した時点で円偏光になるように、下側偏光板の透過軸と下側位相板の遅相軸を設定ししなければ、透過表示のコントラスト比が低下する
「比較例２」
実施例２に示す液晶表示装置において、下側偏光板の透過軸と下側位相板の遅相軸のなす角度を４５度にした。透過表示の表示特性を法線方向から評価したところ、コントラスト比は６：１に低下した。段差分の液晶層がバックライト光に与える位相差を考慮しなければ、透過表示のコントラスト比が低下する。
【００９１】
以上説明したように、本発明の液晶表示装置では拡散反射電極との組合わせにおいてコントラスト比の良好な表示が得られるため、これを携帯型の情報機器等に搭載すれば、その使用範囲を一層拡大することができる。
【００９２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、反射表示と透過表示の両方で良好な表示を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】暗表示における理想的な偏光変換を表す図である。
【図２】明表示における理想的な偏光変換を表す図である。
【図３】反射表示部と透過表示部の間に段差がない場合の透過表示部のポアンカレ球表示を示す図である。
【図４】透過表示部の方の液晶表示層が厚い場合の透過表示部のポアンカレ球表示を示す図である。
【図５】実施例１にかかる液晶表示装置を示す図である。
【図６】実施例１にかかる液晶表示装置の反射表示部および透過表示部の表示特性を示す図である。
【図７】実施例３にかかる液晶表示装置を示す図である。
【図８】実施例４にかかる液晶表示装置を示す図である。
【図９】実施例５にかかる液晶表示装置を示す図である。
【図１０】実施例１において、下側位相板の遅相軸と下側偏光板の透過軸のなす角を変えたときの透過表示のコントラスト比の測定結果を示す図である。
【図１１】高コントラスト比のノーマリクローズ表示を与える液晶層のツイスト角と液晶層のリタデーションの関係を示す図である。
【図１２】高コントラスト比のノーマリクローズ表示を与える液晶層のツイスト角と液晶層のリタデーションの関係を示す図である。
【図１３】液晶層のリタデーションと上側位相板のリタデーションの関係を示す図である。
【図１４】上側偏光板吸収軸方位角と上側位相板遅相軸方位角の関係をを示す図である。
【図１５】視角方向の位相差を良好に補償する位相板と液晶層の屈折率楕円体の組合わせを示す図である。
【図１６】図１５の液晶層を近似的に一軸性媒体と置いた時の高コントラスト比を与える位相板と液晶層の屈折率楕円体の組合わせを示す図である。
【図１７】ポアンカレ球上の各点に対応する偏光状態を示す図である。
【図１８】第１の下側位相板のリタデーションと第２の下側位相板のリタデーションの関係を示す図である。
【図１９】広帯域の円偏光板の原理を示す図である。
【図２０】広帯域の楕円偏光板の原理を示す図である。
【図２１】第１の上側位相板のリタデーションと第２の上側位相板のリタデーションの関係を示す図である。
【図２２】コントラスト比の液晶層厚依存性を示す図である。
【図２３】コントラスト比の液晶層厚依存性を示す図である。
【符号の説明】
１０液晶層
１１第１の基板
１２第２の基板
１３カラーフィルタ
１４ブラックマトリクス
１５平坦化層
１６共通電極
１７第１の配向膜
１９薄膜トランジスタ
２０第１の絶縁層
２１第２の絶縁層
２２透明電極
２３反射電極
２４第２の配向膜
２５凹凸形成層
３０スルーホール
３１上側位相板
３２下側位相板
３３上側偏光板
３４下側偏光板
３５拡散粘着剤
７１偏光板吸収軸
７２２分の１波長板遅相軸
７３４分の１波長板遅相軸
７４下側偏光板吸収軸
７５第２の下側位相板遅相軸
７６第１の下側位相板遅相軸

Claims

一対の対向基板、該対向基板間に狭持した液晶層および液晶駆動部、並びに前記対向基板の上側および下側に偏光板および位相板をそれぞれ配置した液晶表示装置であって、
該液晶表示装置の画素は反射率の印加電圧特性がノーマリクローズ型である反射表示部および該反射表示部を構成する液晶層よりも層厚の厚い透過表示部を備え、
前記透過表示部と反射表示部を構成する液晶層の層厚の差に基づく段差をｄ、液晶材料の実効的な複屈折をΔｎ、透過光の波長をλとしたとき、段差ｄは反射表示部を構成する液晶層の層厚よりも小さく、下側位相板の遅相軸と下側偏光板の透過軸のなす角θは、４３°−１８０°×Δｎｄ／λ＜θ＜４７°−１８０°×Δｎｄ／λであり、且つ下側位相板のリタデーションはλ／４であり、下側偏光板および位相板は楕円偏光板を形成することを特徴とする液晶表示装置。
請求項１記載の液晶表示装置において、前記液晶層のツイスト角は５０度以上、１００度以下の範囲にあり、上側位相板は第１の上側位相板および第２の上側位相板からなり、第２の上側位相板のリタデーションは５０ｎｍ以上、２８０ｎｍ以下の範囲にあり、第１の上側位相板のリタデーションは第２の上側位相板のリタデーションよりも大きく、両者の差は７０ｎｍ以上、１９０ｎｍ以下の範囲にあることを特徴とする液晶表示装置。
請求項１記載の液晶表示装置において、前記液晶層のツイスト角は５０度以上、１００度以下の範囲にあり、上側位相板は第１の上側位相板および第２の上側位相板からなり、第２の上側位相板のリタデーションは３５０ｎｍ以上、４８０ｎｍ以下の範囲にあり、第２の上側位相板のリタデーションは第１の上側位相板のリタデーションよりも大きく、両者の差は１０ｎｍ以上、５０ｎｍ以下の範囲にあることを特徴とする液晶表示装置。
請求項１記載の液晶表示装置において、前記液晶層のツイスト角は５０度以上、１００度以下の範囲にあり、上側位相板は第１の上側位相板および第２の上側位相板からなり、第２の上側位相板のリタデーションは３８０ｎｍ以上、４８０ｎｍ以下の範囲にあり、第１の上側位相板のリタデーションは第２の上側位相板のリタデーションよりも大きく、両者の差は８０ｎｍ以上、１２０ｎｍ以下の範囲にあることを特徴とする液晶表示装置。