JP6882225B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、携帯電話機などの各種の電子機器の表示装置として好適に実施することができる液晶表示装置に関する。

従来から、アクティブマトリクス型液晶表示装置において、黒表示時の液晶表示パネルの光透過率が極小にならず、表示品位の高いノーマリブラックの黒レベルが得られない、いわゆる黒浮きの問題を解決する技術が求められている。

このような問題を解決する従来技術は、たとえば特許文献１に記載されている。画素内に反射領域と透過領域とを有し、液晶層を挟んで対向する一対の偏光板を備え、横電界駆動される半透過型の液晶表示装置において、一対の偏光板のうちで反射領域と透過領域とで共通の偏光板と、液晶層との間に、１／２波長板を備えることを特徴とする半透過型液晶表示装置が提案されている。

特開２００７−２４０７５２号公報

上記の特許文献１に記載される従来技術は、横電界駆動（In Plane Switching；略称ＩＰＳ）型の液晶表示装置を対象としている。横電界駆動型の液晶表示装置は、電界印加によって液晶分子を、基板平行方向に回転させて表示を行うことにより、ＴＮ（Twisted Nematic）型の液晶表示装置と比較して、広視野角を実現できる技術である。この従来技術は、透過領域をノーマリーブラックとすると、反射領域がノーマリーホワイトになるため、透過領域と反射領域の共通信号を反転させて、透過領域と反射領域での表示反転（黒表示と白表示の反転）の問題を解消し、偏光板と液晶層との間に１／２波長板を備えることにより、色つきと光漏れとを改善する技術を提案するものであり、反射領域と透過領域とを共にノーマリーブラックとする技術や、複屈折制御（Electrically Controlled Birefringence；略称ＥＣＢ）型の液晶表示装置に対する黒浮きを広帯域で防止し、さらに視野角を改善する技術については、何等提案されていない。

複屈折制御型の液晶表示装置では、液晶層に電界を印加しない状態（初期配向状態）で液晶分子が基板の表面と平行であり、この液晶層に印加する電界を徐々に高くすると、ある閾値電界を超えたときに、液晶分子が基板の表面に対して徐々に立ち上がり始め、高電圧で液晶分子の配向方向が基板の表面に対して垂直になる動作モードで駆動される。

本発明の目的は、液晶層近傍に光反射部を配置し、光反射部と光透過部を共にノーマリブラックで表示を行う複屈折制御型の液晶表示装置において、広帯域で表示品位の高い黒レベルを実現して黒浮きを抑制し、さらに視野角を改善することができる液晶表示装置を提供することである。

本発明の液晶表示装置は、ノーマリブラックで表示を行う複屈折制御型の液晶表示装置であって、液晶層と、表示面側から入射して前記液晶層を通過した光を反射する光反射部と、反表示面側から入射した光を前記液晶層を透過させる光透過部と、を有する液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの前記表示面側に配置される第１の偏光板と、前記液晶表示パネルと前記第１の偏光板との間に設けられる第１の１／２波長板と、前記液晶表示パネルの前記反表示面側に配置される第２の偏光板と、前記液晶表示パネルと前記第２の偏光板との間に設けられる位相差板と、を備えており、前記光反射部の前記液晶層における電界無印加時の位相差と前記光透過部の前記液晶層における電界無印加時の位相差と前記位相差板の位相差は、それぞれ前記第１の１／２波長板の位相差の１／２よりも小さく設定され、前記第１の１／２波長板は、その遅相軸が電界無印加時の液晶分子の配向軸と交差するとともに、その面内での互いに直交する方向の屈折率をそれぞれｎｘ，ｎｙとし、その厚み方向の屈折率をｎｚとした場合、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を満たしている構成である。

本発明の液晶表示装置は、好ましくは、前記位相差板と前記第２の偏光板との間に第２の１／２波長板が配設されている。さらに、前記光反射部の前記液晶層における電界無印加時の位相差と前記光透過部の前記液晶層における電界無印加時の位相差が、それぞれ前記第１の１／２波長板の位相差の１／４以上４／９以下の範囲に設定されていることが好ましい。

また本発明の液晶表示装置は、好ましくは、前記第１の１／２波長板が、ｎｘ，ｎｙ，ｎｚの関係をＮｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）で表したとき、Ｎｚが０を超え０．７以下の範囲に設定されている。

また本発明の液晶表示装置は、好ましくは、前記第１の１／２波長板の遅相軸と前記電界無印加時の液晶分子の配向軸とは、５０°以上７５°以下の交差角度で交差している。

また本発明の液晶表示装置は、好ましくは、前記位相差板の遅相軸と前記電界無印加時の液晶分子の配向軸とは、ほぼ９０°で交差しており、前記第２の１／２波長板の遅相軸と前記第１の１／２波長板の遅相軸とは９０°以上１１０°以下で交差している。

本発明によれば、ノーマリブラックで表示を行う複屈折制御型の液晶表示装置は以下のように動作する。光反射部の液晶層の動作モードである光反射モードにおいて、光反射部の液晶層（液晶層における光反射部に対応する部位）の位相差は、電界無印加時には概ね１／４波長板として機能する。従って、第１の１／２波長板および液晶層から出射した円偏光は、広帯域の円偏光となる。

光反射部の液晶層に電界が印加された電界印加時には、第１の１／２波長板と液晶層を通って直線偏光となり、光反射部で反射される。直線偏光の反射光は、再び光反射部の液晶層と第１の１／２波長板とを通過し、第１の偏光板の偏光方向と同じ直線偏光となるため、白表示となる。

光反射部の液晶層に電界が印加されない電界無印加時には、第１の１／２波長板及び液晶層は概ね１／４波長板として機能し、光反射部の液晶層から出射した円偏光は、広帯域の円偏光となり、円偏光のまま光反射部で反射されて反射光となる。円偏光の反射光は、再び光反射部の液晶層及び第１の１／２波長板を通過し、第１の偏光板の偏光方向に直交する直線偏光となり、広帯域でノーマリブラックの色味、すなわち表示品位の高い黒レベル、いわゆる黒浮きが抑制された黒表示となる。

また本発明によれば、光透過部の液晶層の動作モードである光透過モードにおいて、液晶表示パネルに対して反表示面の側から入射した光は、光透過部の液晶層（液晶層における光透過部に対応する部位）を透過する。位相差板の遅相軸と電界無印加時の液晶分子の配向軸とがほぼ９０で交差し、電界無印加時の液晶分子の配向軸と第１の１／２波長板の遅相軸とが５０°以上７５°以下で交差し、第２の１／２波長板の遅相軸と第１の１／２波長板の遅相軸とが９０°以上１１０°以下で交差している場合には、液晶表示パネルの反表示面の側から入射した光は、第２の偏光板によって直線偏光となるが、この直線偏光は、第２の１／２波長板の位相差と位相差板の位相差と光透過部の液晶層の位相差と第１の１／２波長板の位相差とが相殺されるために、第２の１／２波長板と位相差板と光透過部の液晶層と第１の１／２波長板とを通過した後、直線偏光となる。この直線偏光の偏光方向は、第１の偏光板の偏光方向に直交する。これにより、電界無印加時には、第１の偏光板の偏光方向に直交する直線偏光は、第１の偏光板から外部に出射せず、表示品位の高いノーマリブラックの黒表示が得られる、いわゆる半透過反射型の液晶表示装置を実現することができる。

また本発明によれば、液晶層における位相差と位相差板の位相差が、第１の１／２波長板の位相差の１／２よりも小さく設定されていることから、表示品位の高いノーマリブラックの黒表示を実現することができる。液晶層には光反射部と光透過部とが存在し、液晶層における位相差とは、光反射部における液晶層の位相差であり、光透過部における液晶層の位相差である。

また本発明によれば、第１の１／２波長板が、その遅相軸が電界無印加時の液晶分子の配向軸と交差するとともに、その面内での互いに直交する方向の屈折率をそれぞれｎｘ，ｎｙとし、その厚み方向の屈折率をｎｚとした場合、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を満たしている場合には、視野角依存性を改善することができ、広視野角で表示品位の高いノーマリブラックの黒表示を実現することができる。

また本発明によれば、液晶層における位相差が、第１の１／２波長板の位相差の１／４以上４／９以下の範囲に設定されている場合は、視野角依存性を改善することができ、広視野角で表示品位の高いノーマリブラックの黒表示を実現することができる。

また本発明によれば、第１の１／２波長板が、ｎｘ，ｎｙ，ｎｚの関係をＮｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）で表したとき、Ｎｚが０を超え０．７以下の範囲に設定されている場合は、視野角依存性を改善することができ、広視野角で表示品位の高いノーマリブラックの黒表示を実現することができる。

また本発明によれば、第１の１／２波長板の遅相軸と電界無印加時の液晶分子の配向軸とが、５０°以上７５°以下の交差角度で交差している場合は、さらに表示品位の高いノーマリブラックの黒表示を実現することができる。

また本発明によれば、位相差板の遅相軸と前記電界無印加時の液晶分子の配向軸が、ほぼ９０°で交差している場合は、さらに表示品位の高いノーマリブラックの黒表示を実現することができる。

本発明の一実施形態の液晶表示装置の構成を示す断面図である。 液晶表示装置の光透過部の電界無印加時及び電界印加時の動作を説明するための図である。 液晶表示装置の光透過部の軸配置及び位相差値を示す図である。 液晶表示装置の光反射部の電界無印加時及び電界印加時の動作を説明するための図である。 液晶表示装置の光反射部の軸配置及び位相差値を示す図である。 本発明の１／２波長板及び位相差板の各屈折率の関係を示す図である。

図１は本発明の一実施形態の液晶表示装置の構成を示す断面図であり、図２は液晶表示装置の光透過部の電界無印加時及び電界印加時の動作を説明するための図であり、図３は液晶表示装置の光透過部の軸配置及び位相差値を示す図であり、図６は本発明の１／２波長板及び位相差板の各屈折率の関係を示す図である。

本実施形態の液晶表示装置１は、ノーマリブラックで表示を行う複屈折制御型の半透過反射型液晶表示装置である。この液晶表示装置１は、光反射部の液晶層２を有するとともに、表示面３側から入射して光反射部の液晶層２を通過した光を反射する光反射層４を有する液晶表示パネル５と、液晶表示パネル５の表示面３側に配置される第１の偏光板６と、液晶表示パネル５と第１の偏光板６との間に、第１の１／２波長板７を備える。光反射部の液晶層２は、その位相差が第１の１／２波長板７の位相差の１／２よりも小さく、第１の１／２波長板７は、その遅相軸が電界無印加時の液晶分子の配向軸とは交差している。

また、液晶表示装置１は、光透過部の液晶層２を有するとともに、反表示面４３側から入射した光を、光透過部の液晶層２を通過させる液晶表示パネル５と、液晶表示パネル５の反表示面４３側に配置される第２の偏光板４４と、液晶表示パネル５と第２の偏光板４４との間に、第２の１／２波長板４５と位相差板５０を備える。光透過部の液晶層２及び位相差板５０は、その位相差が第１の１／２波長板７の位相差の１／２よりも小さく設定される。

液晶表示パネル５は、第１の基板１０、遮光層１１、カラーフィルタ層１２、共通電極１３、第１の配向層１４、柱状部１５、液晶層２、第２の配向層１６、透明電極１７、第５の層間絶縁層１８、光反射層４、第４の層間絶縁層１９、ドレイン電極２０、ソース電極２１、層間接続部２２、第３の層間絶縁層２３、第２の層間絶縁層２４、第１の層間絶縁層２５、第２のゲート絶縁層２６、第１のゲート絶縁層２７、第２の基板２８、チャネル部２９、半導体層３０及びゲート電極３１を備える。

前述のドレイン電極２０、ソース電極２１、層間接続部２２、チャネル部２９、半導体層３０及びゲート電極３１は、アクティブ素子としての薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor；略称ＴＦＴ）を構成する。ドレイン電極２０は、画素電極である光反射層４に層間接続部２２などによって接続される。ゲート電極３１に接続されるゲート信号線は、画素の行ごとに設けられ、ソース電極２１に接続されるソース信号線は、画素の列ごとに設けられ、ゲート信号線とソース信号線との各交差部に画素がそれぞれ形成される。

第１の基板１０及び第２の基板２８は、ガラス基板によって実現される。遮光層１１は、ブラックマトリクスを構成し、図１の上方から見た平面視において画素間に設けられ、各画素を区画している。共通電極１３は、酸化インジウムスズ(Indium Tin Oxide；略称ＩＴＯ）等から成り、透明電極層を構成している。第１の配向層１４及び第２の配向層１６は、ポリイミド等から成る。第４の層間絶縁層１９は、アクリル系樹脂等から成る。第１〜第３の層間絶縁層２５，２４，２３ならびに第１及び第２のゲート絶縁層２６，２７は、酸化珪素（ＳｉＯ₂）または窒化珪素（ＳｉＮ_x）から成る。光反射層４は、モリブデン（Ｍｏ），アルミニウム（Ａｌ）等から成り、例えば、Ｍｏ層上にＡｌ層を積層した構成等である。

薄膜トランジスタは、アモルファスシリコン(a-Si)、低温多結晶シリコン（Low-Temperature Poly Silicon；ＬＴＰＳ）などから成る半導体層３０を有し、ゲート電極３１、ソース電極２１、ドレイン電極２０の３端子素子であって、ゲート電極３１に所定電位の電圧(例えば、３Ｖ，６Ｖ)を印加することによって、ソース電極２１とドレイン電極２０との間の半導体層３０（チャネル部２９）に電流を流す、スイッチング素子(ゲートトランスファ素子)として機能する。

第１の偏光板６は、直線偏光板であって、外部から表示面３に入射するランダム偏光（楕円偏光）の光から光透過軸（以下、透過軸ともいう）に一致する直線偏光の光だけを透過させる。第１の偏光板６の光透過軸（または光吸収軸（以下、吸収軸ともいう））と第２の偏光板４４の光透過軸（または光吸収軸）との交差角度は、必ずしも９０°でなくてもよい。本実施形態において、交差角度は９０°以上１３０°以下に配置され、好ましくは１０２°に配置される。

液晶表示パネル５は、一般的には、複屈折制御（Electrically Controlled Birefringence；略称ＥＣＢ）型であり、光反射部及び光透過部の液晶層２に電界が印加されていない初期配向状態で、液晶分子が第１及び第２の基板１０，２８の互いに対向する各表面と平行になるように水平配向処理を施したものを用いる。この液晶表示パネル５に印加する電圧を徐々に高くしていくと、ある閾値電圧を超えたときに液晶分子は第１及び第２の基板１０，２８の各表面に対して徐々に立ち上がり始め、規定値以上の高電圧で液晶分子の配向方向は各基板１０，２８の各表面に対して垂直になる。

液晶は屈折率異方性媒質であるので、液晶分子の配向軸方向（Ｘ軸）の光波と、液晶分子の配向軸と直交方向（Ｙ軸）の光波では、進行速度が異なり、換言すると、Ｘ軸とＹ軸とでは光波の屈折率が異なる。Ｘ軸の屈折率（ｎｘ）とＹ軸の屈折率（ｎｙ）との差を複屈折率Δｎ（＝ｎｘ−ｎｙ）という。

光反射部の液晶層２に入射し、それから出射した光波は、Ｘ軸とＹ軸で速度が違うため、Ｘ軸とＹ軸で位相がずれ、この位相のずれを位相差またはリタデーション（Retardation）という。ここで、入射光の波長をλ、光反射部の液晶層２の厚さをｄ、複屈折率をΔｎとすると、位相差δは、次式（１）で表わされる。また、Δｎ・ｄ（ｎｍ）でも表される。
δ＝２π・Δｎ・ｄ／λ ・・・（１）

本件発明者は、複屈折制御型であって、ノーマリブラックの液晶表示装置１において、光反射部の液晶層２の位相差が第１の１／２波長板７の位相差（１／２波長である。例えば、波長が５５０ｎｍである場合、第１の１／２波長板７で約２７５ｎｍの位相差となる。本実施形態では２７０ｎｍ）の１／２よりも小さい場合（例えば、本実施形態では１０６ｎｍ）に、ノーマリブラックの色味（黒さの程度）が良好である（真黒に近い）ことを見出した。そして、この液晶表示パネル５に付加される第１の１／２波長板７の遅相軸を所定の方向に配置することによって、ノーマリブラックの色味を改善することができることを見出した。

本件発明者は、光透過部の液晶層２の位相差が位相差板５０の位相差と同等レベルに設定され、液晶表示パネル５に付加される第２の１／２波長板４５と位相差板５０のそれぞれの遅相軸を所定の方向に配置することによって、透過時においても、高いコントラスト比が得られることを見出した。

さらに、本件発明者は、第１の１／２波長板が、その遅相軸が電界無印加時の液晶分子の配向軸と交差するとともに、その面内での互いに直交する方向の屈折率をそれぞれｎｘ，ｎｙとし、その厚み方向の屈折率をｎｚとした場合、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を満たしている場合、光反射モード及び光透過モードにおいて、広視野角で高いコントラスト比が得られることを見出した。好適にはＮｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）が０を超え０．７以下の範囲に設定され、さらに好ましくは、Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）が０．３以上０．７以下の範囲に設定される。これによって、液晶表示パネル５の正面より上下左右の斜め方向（正面から約５０°方向）から見た場合の黒浮きを制御し、広視野角で表示品位の高い黒レベルの黒表示が得られ、ノーマリブラックでの視野角依存性を改善することができる。

本件発明者は、光反射モード及び光透過モードにおいて、ノーマリブラックの視認性が改善されていることを確認するために、実施例の液晶表示装置のサンプルを作製した。以下、実施例について説明する。

図１、図３及び図５を参照して、液晶表示パネル５を表示面３側から見たとき、即ち液晶分子の電界無印加時の初期配向方向（＝ラビング方向）に直交する方向を基準軸（＝０°）とし、その基準軸から各軸までの反時計まわりの角度を遅相軸等の角度とすると、第１の偏光板６の吸収軸の角度θｐ１は１６７°、第１の１／２波長板７の遅相軸の角度θｆ１は１５２°（位相差値Δｎｄ＝２７０ｎｍ）、位相差板５０の遅相軸の角度θｆ２は０°（位相差値Δｎｄ＝１１０ｎｍ）、第２の１／２波長板４５の遅相軸の角度θｆ３は５５°（位相差値Δｎｄ＝２７０ｎｍ）、第２の偏光板４４の吸収軸の角度θｐ２は６５°である。

第１の１／２波長板７としては、日東電工株式会社製、製品名「ＮＡＺフィルム」の位相差値が２７０ｎｍで、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙ、Ｎｚ＝０．５であるもの（ｎｘ＝１．５２１９６，ｎｙ＝１．５２，ｎｚ＝１．５２０９８）を使用し、位相差板５０としては、日本ゼオン株式会社製、製品名「ゼオノアフィルム」の位相差値が１１０ｎｍで、ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚ、Ｎｚ＝１．０であるもの（ｎｘ＝１．５２３３３，ｎｙ＝１．５２，ｎｚ＝１．５２）を使用し、第２の１／２波長板４５としては、日本ゼオン株式会社製、製品名「ゼオノアフィルム」の位相差値が２７０ｎｍで、ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚ、Ｎｚ＝１．０であるもの（１．５２７９４，ｎｙ＝１．５２，ｎｚ＝１．５２）を使用し、第１の偏光板６としては、日東電工株式会社製、製品名「ＴＥＧ１４６５ＤＵＨＣ」を使用し、第２の偏光板４４としては、日東電工株式会社製、製品名「ＣＷＱ１４６３ＶＣＵＨＣ」を使用した。また、光反射部及光透過部の液晶層２の位相差値を１０６ｎｍとした。そして、このサンプルについて、コニカミノルタジャパン株式会社製の分光測色計「ＣＭ−２６００ｄ」を用いて、黒表示の反射率、白表示の反射率、反射コントラスト比を計測し、株式会社トプコンテクノハウス製の色彩輝度計「ＢＭ−５ＡＳ」を用いて、透過コントラスト比を計測した。

実験の結果、実施例では、黒表示の反射率が０．３８％、白表示の反射率が１７．０％、反射コントラスト比が４５：１、透過コントラスト比が１００：１であり、光反射モード及び光透過モードのいずれにおいても、ノーマリブラックの黒表示で良好な視認性が得られることが確認された。さらに、実施例では、液晶表示装置のサンプルの正面より上下左右の斜め方向（正面から約５０°方向）から表示面３を見た場合でも黒浮きを制御し、広視野角で表示品位の高いノーマリブラックの黒表示を実現することが確認された。

また、光反射部の液晶層２の位相差及び位相差板５０の位相差を第１の１／２波長板７の位相差の１／２よりも小さくすると、表示品位の高い黒レベルにすることができ、黒表示の視認性が向上することが確認された。但し、第１の１／２波長板７の位相差の１／４よりも小さい場合、例えば、光反射部の液晶層２の位相差値を６５ｎｍとすると、反射コントラスト比が８：１となり、黒表示の視認性が低下する傾向があった。従って、光反射部の液晶層２の位相差は、第１の１／２波長板７の位相差の１／４以上１／２よりも小さいことが好ましい。より好ましくは、１／４以上４／９以下が良い。

光透過部の液晶層２の位相差と位相差板５０の位相差とを同等レベルに設定すると、透過時においても、表示品位の高い黒レベルにすることができ、黒表示の視認性が向上することが確認された。但し、位相差板５０の位相差が第１の１／２波長板７の位相差の１／２よりも大きい場合、例えば、位相差板５０の位相差値を１５０ｎｍとすると、透過コントラスト比が７：１となり、黒表示の視認性が低下する傾向があった。従って、位相差板５０の位相差は、第１の１／２波長板７の位相差の１／４以上１／２よりも小さいことが好ましい。

光反射部の液晶層２の位相差は、電界無印加時には概ね１／４波長板として機能する。第１の１／２波長板７及び液晶層２から出射した円偏光は、広帯域の円偏光となる。ただし、液晶層２から出射した円偏光は、光反射層４で反射されると、回転方向が逆転した円偏光となる。

図４及び図５を参照して、液晶表示パネル５を表示面３側から見たとき、即ち液晶分子の電界無印加時の初期配向方向（＝ラビング方向）に直交する方向を基準軸（＝０°）とし、その基準軸から各軸までの反時計まわりの角度を遅相軸等の角度とすると、例えば第１の偏光板６の吸収軸の角度θｐ１は１６７°である。第１の１／２波長板７の遅相軸の角度θｆ１は１５２°（位相差値Δｎｄ＝２７０ｎｍ）である。

第１の１／２波長板７の遅相軸と電界無印加時の液晶分子の配向軸とは交差角度α１で交差している。第１の１／２波長板７の遅相軸と電界無印加時の液晶分子の配向軸との交差角度α１は、好適には５０°以上７５°以下に配置され、より好ましくは６２°（１５２°−９０°）に配置される。これにより、表示品位の高い黒レベルの黒表示が得られ、ノーマリブラックの色味（黒さの程度）を改善することができる。

次に、図４に基づいて液晶表示装置１の表示について説明すると、外部から液晶表示装置１の表示面３の側に入射したランダム偏光（楕円偏光）の入射光ｃ１は、第１の偏光板６によって直線偏光（直線偏光ｃ２とする）となる。電界無印加時には、直線偏光ｃ２は、第１の１／２波長板７と光反射部の液晶層２を通過すると広帯域の円偏光（円偏光ｃ３とする）となる。

一方、光反射部の液晶層２に電界が印加された電界印加時には、光反射部の液晶層２の位相差が０となるので、第１の１／２波長板７と反射部の液晶層２を通って直線偏光ｃ４となり、光反射層４で反射される。その直線偏光ｃ４の反射光ｄ３は、再び液晶層２と第１の１／２波長板７とを通過し、第１の偏光板６の偏光方向と同じ、直線偏光ｄ４となり、白表示となる。

また、光反射部の液晶層２に電界が印加されない電界無印加時には、光反射部の液晶層２を通過し、広帯域の円偏光ｃ３となり、広帯域の円偏光ｃ３のまま光反射層４で反射されて反射光ｄ１となる。円偏光の反射光ｄ１は、再び光反射部の液晶層２と第１の１／２波長板７を通過し、第１の偏光板６の偏光方向に直交する直線偏光ｄ２となり、ノーマリブラックの色味、即ち表示品位の高い黒レベル、所謂黒浮きが抑制された黒表示を得ることができる。

次に、光透過モードの実施形態について説明する。図１は本発明の一実施形態の液晶表示装置１の構成を示す断面図であり、図２は液晶表示装置１の光透過部の電界無印加時及び電界印加時の動作を説明するための図であり、図３は液晶表示装置１の光透過部の軸配置を示す図である。なお、前述の光反射部の形態と対応する部分には、同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。

本実施形態の液晶表示装置１は、液晶表示パネル５の反表示面４３側に配置される第２の偏光板４４と、液晶表示パネル５と第２の偏光板４４との間に配置される第２の１／２波長板４５と位相差板５０とをさらに備え、液晶表示パネル５の反表示面４３の側から入射した光を透過させる光透過部４６が液晶層２を含んで設けられ、所謂半透過型（光反射部４７と光透過部４６との双方を備える）の液晶表示装置１として実現される。基本的には、反表示面４３側にバックライト装置は不要であるが、あってもよい。

位相差板５０の遅相軸と電界無印加時の液晶分子の配向軸とはほぼ９０°で交差しており、第２の１／２波長板の遅相軸と第１の１／２波長板の遅相軸とは９０°以上１１０°以下で交差している。さらに第１の偏光板６の吸収軸と第２の偏光板４４の吸収軸との交差角度（θｐ１−θｐ２）は、好適には９０°以上１４０°以下、より好ましくは１０２°に選ばれる。これによって、光透過時（光透過モード）においても表示品位の高い黒レベルの黒表示が得られ、ノーマリブラックの色味（黒さの程度）を改善することができる。

次に、図２に基づいて液晶表示装置１の光透過部４６の表示について説明すると、液晶表示パネル５は、反表示面４３側から入射した光を透過させる光透過部４６に液晶層２が含まれ、光は液晶層２を透過するので、液晶層２に電界が印加されていない電界無印加時には、液晶表示パネル５の反表示面４３の側から入射した光は、第２の偏光板４４によって直線偏光ａ１となる。液晶層２と、第２の１／２波長板４５と位相差板５０及び第１の１／２波長板７の各位相差及び各軸配置とによって位相差が相殺されるために、この直線偏光ａ１は、第２の１／２波長板４５と位相差板５０と液晶層２と第１の１／２波長板７とを通過した後、直線偏光ａ２となる。この直線偏光ａ２の偏光方向は、第１の偏光板６の偏光方向に直交する。これにより、直線偏光ａ２は、第１の偏光板６から外部に出射せず、表示品位の高いノーマリブラックの黒表示が得られる、所謂半透過型の液晶表示装置１を実現することができる。

また、液晶層２に電界が印加された電界印加時には、反表示面４３側からの入射光は、第２の偏光板４４を通過し、直線偏光ｂ１となる。この直線偏光ｂ１は、第２の１／２波長板４５と位相差板５０と液晶層２と第１の１／２波長板７を通過した後、楕円偏光ｂ２となる。この楕円偏光ｂ２は第１の偏光板６の偏光方向の光だけが通過して、白表示となる。

１ 液晶表示装置
２ 液晶層
３ 表示面
４ 光反射層
５ 液晶表示パネル
６ 第１の偏光板
７ 第１の１／２波長板
１０ 第１の基板
１１ 遮光層
１２ カラーフィルタ層
１３ 共通電極
１４ 第１の配向層
１５ 柱状部
１６ 第２の配向層
１７ 透明電極
１８ 第５の層間絶縁層
１９ 第４の層間絶縁層
２０ ドレイン電極
２１ ソース電極
２２ 層間接続部
２３ 第３の層間絶縁層
２４ 第２の層間絶縁層
２５ 第１の層間絶縁層
２６ 第２のゲート絶縁層
２７ 第１のゲート絶縁層
２８ 第２の基板
２９ チャネル部
３０ 半導体層
３１ ゲート電極
３２ 光反射部の液晶層
４３ 反表示面
４４ 第２の偏光板
４６ 光透過部
４７ 光反射部
４５ 第２の１／２波長板
５０ 位相差板

Claims (6)

1. ノーマリブラックで表示を行う複屈折制御型の液晶表示装置であって、
   液晶層と、表示面側から入射して前記液晶層を通過した光を反射する光反射部と、反表示面側から入射した光を前記液晶層を透過させる光透過部と、を有する液晶表示パネルと、
   前記液晶表示パネルの前記表示面側に配置される第１の偏光板と、
   前記液晶表示パネルと前記第１の偏光板との間に設けられる第１の１／２波長板と、
   前記液晶表示パネルの前記反表示面側に配置される第２の偏光板と、
   前記液晶表示パネルと前記第２の偏光板との間に設けられる位相差板と、を備えており、
   前記光反射部の前記液晶層における電界無印加時の位相差と前記光透過部の前記液晶層における電界無印加時の位相差と前記位相差板の位相差は、それぞれ前記第１の１／２波長板の位相差の１／２よりも小さく設定され、
   前記第１の１／２波長板は、その遅相軸が電界無印加時の液晶分子の配向軸と交差するとともに、その面内での互いに直交する方向の屈折率をそれぞれｎｘ，ｎｙとし、その厚み方向の屈折率をｎｚとした場合、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を満たしている液晶表示装置。
2. 前記位相差板と前記第２の偏光板との間に第２の１／２波長板が配設されている請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記光反射部の前記液晶層における電界無印加時の位相差と前記光透過部の前記液晶層における電界無印加時の位相差は、それぞれ前記第１の１／２波長板の位相差の１／４以上４／９以下の範囲に設定されている請求項１または請求項２に記載の液晶表示装置。
4. 前記第１の１／２波長板は、ｎｘ，ｎｙ，ｎｚの関係をＮｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）で表したとき、Ｎｚが０を超え０．７以下の範囲に設定されている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
5. 前記第１の１／２波長板の遅相軸と前記電界無印加時の液晶分子の配向軸とは、５０°以上７５°以下の交差角度で交差している請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
6. 前記位相差板の遅相軸と前記電界無印加時の液晶分子の配向軸とは、ほぼ９０°で交差
   しており、前記第２の１／２波長板の遅相軸と前記第１の１／２波長板の遅相軸とは９０°以上１１０°以下で交差している請求項２乃至請求項５のいずれか１項に記載の液晶表示装置。

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