JP2003172925A

JP2003172925A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2003172925A
Application number: JP30826699A
Authority: JP
Inventors: Toru Yamaguchi; 徹山口
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1999-10-29
Filing date: 1999-10-29
Publication date: 2003-06-20
Also published as: WO2001031391A1

Abstract

(57)【要約】【課題】偏光板を１枚しか設けない単偏光板方式の液
晶表示装置において、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が可能で、かつ、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液晶表示装置
を提供することである。【解決手段】第１の偏光板１１と、ねじれ位相差板１
２と、半透過反射層９を内在した液晶素子２１と、第１
の位相差板１７と第２の偏光板１６とバックライト１５
とを有し、ねじれ位相差板１２のツイスト角Ｔｃは、Ｔ
ｃ／Ｔｓが０．７〜０．８の範囲で、ねじれ位相差板１
２のΔｎｄ値ＲｃはＲｓ−Ｒｃが０．１〜０．１５μｍ
の範囲で、ねじれ位相差板１２の配置角αが８０〜１０
０゜の範囲で、第１の偏光板１１の配置角βが６０〜７
５゜の範囲である液晶表示装置を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置の構成
に関し、とくに液晶表示素子内部の反射板と１枚の偏光
板で構成し、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に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、反射型液晶表示装置は、１対の偏
光板と、一方の偏光板の外側に配置した反射層の間に、
ＴＮ（ツイステッドネマティック）液晶素子や、ＳＴＮ
（スーパーツイステッドネマチック）液晶素子を設けた
反射型液晶表示装置が主に用いられている。しかしなが
ら、この方式では明るさが低く、さらに、反射層がガラ
ス基板の外側にあるので、表示に影が生じるという問題
がある。

【０００３】上記の対策として、偏光板１枚で表示が可
能な単偏光板方式の反射型液晶表示装置が提案されてい
る。偏光板が１枚であるために、従来の偏光板を２枚用
いる反射型液晶表示装置より、明るさを改善することが
できる。

【０００４】また、単偏光板方式液晶表示装置では、反
射層を液晶表示素子内部に形なすることで、表示の影の
問題も解決することが可能である。

【０００５】この単偏光板方式液晶表示装置は、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、たとえば特開平４−９７１２１号公
報に開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した位相
差板を１枚用いた単偏光板方式液晶表示装置では、特定
の波長に対してのみ低い反射率が実現され、すべての波
長にわたり低い反射率を実現することはできない。

【０００７】そこで、良好な黒表示を得るために、位相
差板を２枚用いた単偏光板方式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。

【０００８】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
偏光板方式液晶表示装置も開発されており、たとえば特
開平８−７６１１１号公報に開示されている。

【０００９】しかしながら、この公報においては、まず
電圧無印可時の表示が白で、電圧印加時の表示が黒とな
る、いわゆるノーマリー白表示であるので、電圧を印加
した状態での補償が難しく、良好な黒が得られず、さら
に画素間から光が漏れるために、高いコントラストは得
られない。

【００１０】またさらに、この公報においては、液晶素
子に対するねじれ位相差板のツイスト角、Δｎｄ、配置
角についての詳細な記載が無いため、最適な反射型液晶
表示装置としての構成を得ることができない。

【００１１】また、さきの従来技術の単偏光板方式液晶
表示装置において、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。

【００１２】そこで、反射層として薄膜アルミニウムを
蒸着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。

【００１３】しかし、単偏光板方式液晶表示装置の場
合、外光を用いる反射表示時は、偏光板が１枚しかな
く、入射光は液晶素子を往復した状態で良好な黒白表示
が可能な様に液晶素子や位相差板等の光学素子を設計す
る必要がある。

【００１４】一方、バックライトを用いた透過表示時
は、液晶素子を１回しか透過せず、この状態で良好な黒
白表示が得られる様に液晶素子や光学素子を設計する必
要があり、反射表示と透過表示ともに高コントラストを
得ることは難しかしい。

【００１５】反射層に画素毎の開口部を設けた液晶表示
装置としては、たとえば特開平１０−２８２４８８号公
報に開示されているが、この公報には、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
るかは記載されていない。

【００１６】〔発明の目的〕本発明の第１の目的は、前
記従来技術の課題を解決し、外光による反射表示におい
て、液晶素子に対するねじれ位相差板のツイスト角、Δ
ｎｄ、配置角を最適化し、さらにねじれ位相差板に対す
る偏光板の配置角を最適化し、さらに液晶素子のΔｎｄ
値の範囲を限定することにより、ノーマリー黒モード
で、低い反射率の黒を得ることで、高コントラストで、
かつ、明るい反射型の液晶表示装置を提供することであ
る。

【００１７】また、本発明の第２の目的は、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が可能
で、かつ、反射表示と透過表示の両方で高コントラスト
が得られる単偏光板方式の半透過反射型の液晶表示装置
を提供することである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の液晶表示装置は、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の基板と前記
１対の基板の間にツイスト角が１８０〜２６０゜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、前記第２の基板の外側に設けるねじれ位相差板
と、ねじれ位相差板の外側に設ける第１の偏光板とを備
え、前記ねじれ位相差板のツイスト方向は前記液晶素子
と逆ねじれ構造であり、前記液晶素子の上液晶分子配向
方向と前記ねじれ位相差板の下分子配向方向とのなす角
度αが８０〜１００゜であり、前記第１の偏光板の透過
軸と前記ねじれ位相差板の上分子配向方向とのなす角度
βが６０〜７５゜であり、前記ねじれ位相差板のツイス
ト角Ｔｃは前記液晶素子のツイスト角Ｔｓの０．７〜
０．８倍であり、前記ねじれ位相差板の複屈折量を示す
Δｎｄ値Ｒｃは前記液晶素子のΔｎｄ値Ｒｓより０．１
〜０．１５μｍ小さいことを特徴とする。

【００１９】また、本発明の液晶表示装置は、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の基板と前記１対の基板の間にツイスト角が１
８０〜２６０゜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、前記第２の基板の外側に設
けるねじれ位相差板と、ねじれ位相差板の外側に設ける
第１の偏光板と、前記第１の基板の外側に設ける第１の
位相差板と、第１の位相差板の外側に設ける第２の偏光
板と、第２の偏光板の外側に設けるバックライトとを備
え、前記ねじれ位相差板のツイスト方向は前記液晶素子
と逆ねじれ構造であり、前記液晶素子の上液晶分子配向
方向と前記ねじれ位相差板の下分子配向方向とのなす角
度αが８０〜１００゜であり、前記第１の偏光板の透過
軸と前記ねじれ位相差板の上分子配向方向とのなす角度
βが６０〜７５゜であり、前記ねじれ位相差板のツイス
ト角Ｔｃは液晶素子のツイスト角Ｔｓの０．７〜０．８
倍であり、前記ねじれ位相差板の複屈折量を示すΔｎｄ
値Ｒｃは液晶素子のΔｎｄ値Ｒｓより０．１〜０．１５
μｍ小さいことを特徴とする。

【００２０】また、本発明の液晶表示装置は、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の基板と前記１対の基板の間にツイスト角が１
８０〜２６０゜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、前記第２の基板の外側に設
けるねじれ位相差板と、ねじれ位相差板の外側に設ける
第１の偏光板と、前記第１の基板の外側に設ける第１の
位相差板と、第１の位相差板の外側に設ける第２の位相
差板と、第２の位相差板の外側に設ける第２の偏光板
と、第２の偏光板の外側に設けるバックライトとを備
え、前記第１の位相差板の遅相軸と前記第２の位相差板
の遅相軸は概ね６０゜に交差しており、第１の位相差板
の位相差値は概ね１／４波長で、第２の位相差板の位相
差値が概ね１／２波長であり、前記ねじれ位相差板のツ
イスト方向は前記液晶素子と逆ねじれ構造であり、前記
液晶素子の上液晶分子配向方向と前記ねじれ位相差板の
下分子配向方向とのなす角度αが８０〜１００゜であ
り、前記第１の偏光板の透過軸と前記ねじれ位相差板の
上分子配向方向とのなす角度βが６０〜７５゜であり、
前記ねじれ位相差板のツイスト角Ｔｃは前記液晶素子の
ツイスト角Ｔｓの０．７〜０．８倍であり、前記ねじれ
位相差板の複屈折量を示すΔｎｄ値Ｒｃは前記液晶素子
のΔｎｄ値Ｒｓより０．１〜０．１５μｍ小さいことを
特徴とする。

【００２１】また、本発明の液晶表示装置では、前記液
晶素子のΔｎｄ値Ｒｓが０．７５〜０．９μｍであるこ
とを特徴とする。

【００２２】〔作用〕本発明の液晶表示装置は、単偏光
板方式の液晶表示装置の光学素子として、ねじれ位相差
板１枚を用いている。ねじれ位相差板のツイスト方向
は、液晶素子のツイスト方向と逆にすることによって、
液晶素子で発生する複屈折性をねじれ位相差板により減
算している。ねじれ位相差板のツイスト角を液晶表示装
置のツイスト角より小さくし、そして、ねじれ位相差板
の複屈折量を示すΔｎｄを液晶素子のΔｎｄより小さく
することで、液晶素子とねじれ位相差板で発生する実質
的な位相差値を１／４波長としている。

【００２３】さらに、液晶素子とねじれ位相差板で発生
する位相差値Ｆを、すべての波長で１／４波長とするた
めに、液晶素子のツイスト角に対するねじれ位相差板の
ツイスト角を特定し、液晶素子のΔｎｄに対するねじれ
位相差板のΔｎｄを特定し、液晶素子に対するねじれ位
相差板の配置角を特定し、ねじれ位相差板に対する偏光
板の配置角度を特定し、液晶素子のΔｎｄ値の範囲を特
定する。

【００２４】その結果、液晶素子とねじれ位相差板で発
生する位相差値Ｆを波長λで除したＦ／λ値を、ほぼす
べての波長において１／４の一定にすることが可能とな
る。

【００２５】反射板の上に、このようにすべての波長で
Ｆ／λ値が１／４で一定である、いわゆる広帯域１／４
波長板を配置し、その上に偏光板を設ける。偏光板の透
過軸が広帯域１／４波長板の遅相軸に対して４５゜にな
るように配置すると、入射した直線偏光はすべての波長
で円偏光となり、反射板で反射し、再度、広帯域１／４
波長板を透過すると、すべての波長が偏光方向の９０゜
回転した直線偏光となり、偏光板に吸収され、完全な黒
を得ることができる。

【００２６】つまり、反射表示においては、ねじれ位相
差板のツイスト角、Δｎｄ値、配置角、偏光板の配置角
を最適化し、液晶素子のΔｎｄ値の範囲を特定すること
によって、可視光領域のすべての波長での反射率を低く
でき、良好な黒を得ることができ、高コントラストの表
示が可能である。

【００２７】一方、透過表示においては、バックライト
から出た光は、液晶素子の裏面に設けた偏光板と位相差
値が１／４波長の位相差板とを透過し、さらに半透過反
射層を透過して液晶素子に入射する。液晶素子の複屈折
性と、ねじれ位相差板で発生する位相差は、１／４波長
相当になっているので、液晶素子の複屈折性とを減算す
るように液晶素子の裏面に設けた位相差板を配置する
と、バックライトから出た光は、そのままの状態で視認
側の偏光板に到達する。したがって、バックライト側の
偏光板の透過軸と視認側の偏光板の透過軸とが直交に配
置してあると、良好な黒表示が得られる。

【００２８】そして、液晶素子に電圧を印加した状態で
は、液晶素子の複屈折性が変化し、反射表示および透過
表示ともに良好な白表示を得ることが可能となり、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単偏
光板方式の液晶表示装置を提供することができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下図面を用いて本発明を実施す
るための最良な形態における液晶表示装置の構成を説明
する。

【００３０】〔第１の実施の形態における液晶表示装置
の構成：図１、図２、図３〕まずはじめに、本発明の第
１の実施形態における液晶表示装置の構成を、図面を用
いて説明する。図１は本発明の第１の実施形態における
液晶表示装置の構成要素を説明するための断面図で、図
２は画素部を拡大した平面図で、図３は構成要素の配置
関係示す平面図である。以下、図１〜図３を用いて、本
発明の液晶表示装置の構成を説明する。

【００３１】本発明の液晶表示装置は、図１に示すよう
に、液晶素子２０と、液晶素子２０の上側に設けたねじ
れ位相差板１２と、第１の偏光板１１により構成する。

【００３２】第１の偏光板１１とねじれ位相差板１２
は、アクリル系粘着剤で一体化してあり、液晶素子２０
とも、アクリル系粘着剤で貼り付けてある。

【００３３】液晶素子２０は、アルミニウムからなる厚
さ０．１μｍの反射層７とアクリル系材料からなる厚さ
２μｍの保護膜８と透明電極材料である酸化インジウム
スズ（以下、ＩＴＯと記載する）からなる第１の電極３
が形成されている厚さ０．５ｍｍのガラス板からなる第
１の基板１と、ＩＴＯからなる第２の電極４が形成され
ている厚さ０．５ｍｍのガラス板からなる第２の基板２
と、第１の基板１と第２の基板２を張り合わせるシール
材５と、第１の基板１と第２の基板２に狭持されている
左回り２４０°ツイスト配向しているネマチック液晶６
とから形成している。

【００３４】ＩＴＯ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。本発明の実施の形態では、第２の電極４に、データ
信号を印加したので、クロストークの影響が少なく、シ
ート抵抗値が１００オームで、厚さ０．０５μｍのＩＴ
Ｏを用い、平均透過率は、約９２％である。

【００３５】第１の電極３には、走査信号を印加してい
るので、クロストークを低下するためにシート抵抗値１
０オームで厚さ０．３μｍのＩＴＯを用い、平均透過率
は、約８９％と低いが、本発明の実施の形態のように、
少なくとも１方の基板に、透過率が９０％以上の透明電
極を用いることで、明るさを改善できる。図２に示した
ように、第１の電極３と第２の電極４との交差した部分
が画素となる。

【００３６】反射層７は、アルミニウム薄膜をスパッタ
法で形成し、さらに表面を保護するために厚さ０．０３
μｍの酸化シリコン（ＳｉＯ₂ ）をスパッタ法で表面に
形成し、図２に示したように画素周辺に長方形の形状に
形成した。さらに、反射層７の表面に凹凸をつけ、散乱
性を与えると、視野角特性が改善し、より好ましい。

【００３７】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（Ｔ
ＡＣ）フィルムやポリエチレンテレフタレート（ＰＥ
Ｔ）フィルムに配向処理してから塗布し、１５０゜Ｃ程
度の高温で、液晶状態にして、ツイスト角を調整後、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。

【００３８】あるいは、別に用意した配向処理を施した
フィルムに、ねじれ状態を固定後、ＴＡＣフィルムに液
晶性高分子ポリマーを転写して形成したフィルムであ
り、ツイスト角Ｔｃ＝１８０゜の右回りのねじれ位相差
板１２を用いる。

【００３９】第１の偏光板１１は、なるべく明るく、か
つ、偏光度が高いことが好ましく、本発明の実施の形態
では、透過率４５％で偏光度９９．９％の材料を使用し
た。第１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で、第１の偏光
板１１の表面反射が低下することで透過率が改善し、明
るくなり、また、黒レベルが低下することでコントラス
トも改善し、さらに好ましい。

【００４０】しかし、無機薄膜は高価であるので、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、低価格であり、これらの無反射膜でも、無反射層と
して使用可能である。

【００４１】つぎに、それぞれの構成部材の配置関係を
図３を用いて説明する。第１の電極３と第２の電極４の
表面には配向膜（図示せず）が形成され、図３（ａ）に
示すように、第１の基板１は、水平軸Ｈに対して、右上
がり３０゜方向にラビング処理することで、下液晶分子
配向方向６ａは＋３０゜となり、第２の基板２は右下が
り３０゜方向にラビング処理することで上液晶分子配向
方向６ｂは−３０゜となる。粘度２０ｃｐのネマチック
液晶には、カイラル材と呼ぶ旋回性物質を添加し、ねじ
れピッチＰを１１μｍに調整し、左回りでツイスト角Ｔ
ｓ＝２４０゜ツイストのＳＴＮモードの液晶素子２０を
形成する。

【００４２】使用するネマチック液晶６の複屈折の差Δ
ｎは０．１５で、第１の基板１と第２の基板２のすきま
であるセルギャップｄは５．４μｍ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
＝０．８１μｍとなる。

【００４３】第１の偏光板の透過軸１１ａは水平軸Ｈを
基準にして、−５５゜に配置する。ねじれ位相差板１２
は、複屈折性を示すΔｎｄ値Ｒｃ＝０．６８μｍのもの
を用いる。ねじれ位相差板１２の下分子配向方向１２ａ
は、図３（ｂ）に示すように、水平軸Ｈを基準にして＋
５５゜に配置し、上分子配向方向１２ｂは、＋５５゜に
配置し、右回りでツイスト角Ｔｃ＝１８０゜となり、ツ
イスト角の比Ｔｃ／Ｔｓ＝０．７５であり、複屈折の差
ΔＲ＝Ｒｓ−Ｒｃ＝０．１３μｍとなっている。

【００４４】〔第１の実施の形態の効果：図１１、図１
２、図１３、図１４、図１５〕つぎに、本発明の実施の
形態の液晶表示装置の効果について図面を用いて説明す
る

【００４５】図１５は、本発明の実施の形態の液晶表示
装置において、構成要素の配置関係示す平面図である。
６ａは液晶素子２０の下液晶分子配向方向を示し、６ｂ
は液晶素子２０の上液晶分子配向方向を示し、６ｂから
６ａへ向かう角度が液晶素子２０のツイスト角Ｔｓであ
る。１２ａはねじれ位相差板１２の下分子配向方向を示
し、１２ｂはねじれ位相差板１２の上分子配向方向を示
し、１２ｂから１２ａへ向かう角度がねじれ位相差板１
２のツイスト角Ｔｃである。液晶素子２０の上液晶分子
配向６ｂにたいして、ねじれ位相差板１２の下分子配向
方向１２ａが反時計回り方向になす角度が、ねじれ位相
差板１２の配置角αを示し、ねじれ位相差板１２の上分
子配向方向１２ｂに対し第１の偏光板１１の透過軸１１
ａが反時計回り方向になす角度が、第１の偏光板１１の
配置角βを示す。

【００４６】図１１は、本発明の第１の実施の形態の液
晶表示装置において、ねじれ位相差板のツイスト角Ｔｃ
を変化させた場合のコントラストの変化を図示したグラ
フであり、曲線３１は液晶素子２０のΔｎｄ値Ｒｓ＝
０．８１μｍ、液晶素子２０のツイスト角Ｔｓ＝２４０
゜、ねじれ位相差板１２のΔｎｄ値Ｒｃ＝０．６８μｍ
の場合である。曲線３２は液晶素子２０のΔｎｄ値Ｒｓ
＝０．８７μｍ、液晶素子２０のツイスト角Ｔｓ＝２２
０゜、ねじれ位相差板１２のΔｎｄ値Ｒｃ＝０．７５μ
ｍの場合である。

【００４７】図１１の横軸は、ねじれ位相差板のツイス
ト角Ｔｃを、液晶素子のツイスト角Ｔｓで除した値で、
縦軸は液晶表示装置を２００分割で駆動した際に、反射
状態で測定したコントラストである。

【００４８】曲線３１に示すように、Ｔｓ＝２４０°の
場合、Ｔｃ／Ｔｓが０．７〜０．８の範囲で高いコント
ラストが得られ、とくに、Ｔｃ／Ｔｓ＝０．７５（Ｔｃ
＝１８０°）近傍で最も高くなった。

【００４９】つぎに、図１２は、本発明の実施の形態の
液晶表示装置において、ねじれ位相差板のΔｎｄ値Ｒｃ
を変化させた場合のコントラストの変化を図示したグラ
フであり、曲線３３は液晶素子２０のΔｎｄ値Ｒｓ＝
０．８１μｍ、液晶素子２０のツイスト角Ｔｓ＝２４０
゜、ねじれ位相差板１２のツイスト角Ｔｃ＝１８０゜の
場合である。曲線３４は液晶素子２０のΔｎｄ値Ｒｓ＝
０．８７μｍ、液晶素子２０のツイスト角Ｔｓ＝２２０
゜、ねじれ位相差板１２のツイスト角Ｔｃ＝１６０゜の
場合である。

【００５０】図１２の横軸は、液晶素子２０のΔｎｄ値
Ｒｓからねじれ位相差板１２のΔｎｄ値Ｒｃを減じた値
で、縦軸は液晶表示装置を２００分割で駆動した際に、
反射状態で測定したコントラストである。

【００５１】曲線３３に示すように、Ｔｓ＝２４０°の
場合、Ｒｓ−Ｒｃが０．１〜０．１５μｍの範囲で高い
コントラストが得られ、とくにＲｓ−Ｒｃが０．１３μ
ｍ（Ｒｃ＝０．６８μｍ）近傍で最も高くなった。

【００５２】つぎに図１３は、本発明の実施の形態の液
晶表示装置において、ねじれ位相差板１２の配置角を変
化した場合のコントラストの変化を図示したグラフであ
り、曲線３５は液晶素子２０のΔｎｄ値Ｒｓ＝０．８１
μｍ、液晶素子２０のツイスト角Ｔｓ＝２４０゜、ねじ
れ位相差板１２のツイスト角Ｔｃ＝１８０゜の場合であ
る。曲線３６は液晶素子２０のΔｎｄ値Ｒｓ＝０．８７
μｍ、液晶素子２０のツイスト角Ｔｓ＝２２０゜、ねじ
れ位相差板１２のツイスト角Ｔｃ＝１６０゜の場合であ
る。

【００５３】図１３の横軸は、液晶素子２０の上液晶分
子配向６ｂに対し、ねじれ位相差板１２の下分子配向方
向１２ａが反時計回り方向になす角度で、図１５におい
て配置角αで定義している。縦軸は液晶表示装置を２０
０分割で駆動した際に、反射状態で測定したコントラス
トである。

【００５４】曲線３５に示すように、Ｔｓ＝２４０°の
場合、配置角αが８０〜１００゜の範囲で高いコントラ
ストが得られ、とくに配置角αが８５゜近傍において最
も高くなった。

【００５５】つぎに、図１４は、本発明の実施の形態の
液晶表示装置において、第１の偏光板１１の配置角を変
化した場合のコントラストの変化を図示したグラフであ
り、曲線３７は液晶素子２０のΔｎｄ値Ｒｓ＝０．８１
μｍ、液晶素子２０のツイスト角Ｔｓ＝２４０゜、ねじ
れ位相差板１２のツイスト角Ｔｃ＝１８０゜の場合であ
る。曲線３８は液晶素子２０のΔｎｄ値Ｒｓ＝０．８７
μｍ、液晶素子２０のツイスト角Ｔｓ＝２２０゜、ねじ
れ位相差板１２のツイスト角Ｔｃ＝１６０゜の場合であ
る。

【００５６】図１４の横軸は、ねじれ位相差板１２の上
分子配向方向１２ｂに対し、第１の偏光板１１の透過軸
１１ａが反時計回り方向になす角度で、図１５において
配置角βで定義している。縦軸は液晶表示装置を２００
分割で駆動した際に、反射状態で測定したコントラスト
である。

【００５７】曲線３７は、配置角βが６０〜７５゜の範
囲で高いコントラストが得られ、とくにβが７０゜近傍
で最も高くなった。

【００５８】さらに、液晶素子２０のΔｎｄ値Ｒｓを変
化させて、図１１〜図１４と同じように、コントラスト
変化を測定した。その結果、Ｒｓが７５０ｎｍ未満にな
るとコントラストが低下し、９００ｎｍを越えるとコン
トラストの低下は無いが、白表示が黄色く着色し、良好
な白黒表示が得られなかった。

【００５９】このように、第１の偏光板１１と、ねじれ
位相差板１２と、反射層７を内在した液晶素子２０にお
いて、液晶素子２０に対するねじれ位相差板１２のツイ
スト角、Δｎｄ、配置角、ねじれ位相差板１２に対する
偏光板の配置角を最適化し、また液晶素子２０のΔｎｄ
値の範囲を限定することで、ノーマリー黒モードで、低
い反射率の黒を得ることで、高コントラストで、かつ、
明るい反射型の液晶表示装置を提供できる。

【００６０】〔第１の実施の形態の変形例〕本発明の実
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、より良好な反射型液晶表示装置が得られ
る。

【００６１】本発明の実施の形態では、反射層７を、第
１の電極３とは別に形成したが、第１の電極をアルミニ
ウムや銀等の金属薄膜で形なすることで、反射層７と兼
用した反射電極とすることで、構造を単純化することも
可能である。また、表示に影は発生するが、反射層７を
第１の基板１の外側に配置しても、同様な効果は得られ
る。

【００６２】〔第２の実施の形態〕つぎに、本発明の第
２の実施の形態の液晶表示装置の構成について説明す
る。第２の実施の形態の液晶表示装置は、液晶素子のツ
イスト角、Δｎｄ値、およびねじれ位相差板のツイスト
角、Δｎｄ値が第１の実施の形態と異なっている。

【００６３】〔液晶表示装置の構成：図１、図２、図
４〕本発明の第２の実施の形態における液晶表示装置の
構成を、図面を用いて説明する。構成要素の断面図（図
１）および画素部の拡大図（図２）は第１の実施の形態
と共通であるので、本発明の第２の実施形態における液
晶表示装置の構成要素については説明を省略し、配置関
係について説明する。

【００６４】各構成部材の配置関係を図４を用いて説明
する。第１の電極３と第２の電極４の表面には配向膜
（図示せず）が形成され、図４（ａ）に示すように、第
１の基板１は、水平軸Ｈに対して、右上がり２０゜方向
にラビング処理することで、下液晶分子配向方向６ａは
＋２０゜となり、第２の基板２は右下がり２０゜方向に
ラビング処理することで上液晶分子配向方向６ｂは−２
０゜となる。粘度２０ｃｐのネマチック液晶には、カイ
ラル材と呼ぶ旋回性物質を添加し、ねじれピッチＰを１
１μｍに調整し、左回りでツイスト角Ｔｓ＝２２０゜ツ
イストのＳＴＮモードの液晶素子２０を形成する。

【００６５】使用するネマチック液晶６の複屈折の差Δ
ｎは０．１５で、第１の基板１と第２の基板２のすきま
であるセルギャップｄは５．８μｍ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＝０．８７μｍとなる。

【００６６】第１の偏光板の透過軸１１ａは、水平軸Ｈ
を基準にして−７０゜に配置する。ねじれ位相差板１２
は、複屈折性を示すΔｎｄ値Ｒｃ＝０．７５μｍのもの
を用いる。ねじれ位相差板１２の下分子配向方向１２ａ
は、図４（ｂ）に示すように、水平軸Ｈを基準にして＋
６５゜に配置し、上分子配向方向１２ｂは、＋４５゜に
配置し、右回りでツイスト角Ｔｃ＝１６０゜となり、ツ
イスト角の比Ｔｃ／Ｔｓ＝０．７３であり、複屈折の差
ΔＲ＝Ｒｓ−Ｒｃ＝０．１２μｍとなっている。

【００６７】〔第２の実施の形態の効果：図１１、図１
２、図１３、図１４、図１５〕つぎに、本発明の実施の
形態の液晶表示装置の効果について、第１の実施の形態
で用いた図１１〜図１３を用いて説明する

【００６８】図１１の曲線３２に示すように、ツイスト
角Ｔｓが２２０°である本発明の実施の形態の液晶表示
装置においても、ねじれ位相差板１２のツイスト角Ｔｃ
は、Ｔｃ／Ｔｓが０．７〜０．８の範囲で高いコントラ
ストが得られ、とくにＴｃ／Ｔｓ＝０．７３（Ｔｃ＝１
６０°）近傍で最も高くなった。

【００６９】図１２の曲線３４に示すように、ツイスト
角Ｔｓが２２０°である本発明の実施の形態の液晶表示
装置においても、ねじれ位相差板１２のΔｎｄ値Ｒｃ
は、Ｒｓ−Ｒｃが０．１〜０．１５μｍの範囲で高いコ
ントラストが得られ、とくにＲｓ−Ｒｃが０．１２μｍ
（Ｒｃ＝０．７５μｍ）近傍で最も高くなった。

【００７０】図１３の曲線３６に示すように、ツイスト
角Ｔｓが２２０°である本発明の第２の実施の形態の液
晶表示装置においても、ねじれ位相差板１２の配置角α
が８０〜１００゜の範囲で高いコントラストが得られ、
とくに配置角αが８５゜近傍で最も高くなった。

【００７１】図１４の曲線３８に示すように、ツイスト
角Ｔｓが２２０°である本発明の第２の実施の形態の液
晶表示装置においても、第１の偏光板１１の配置角βが
６０〜７５゜の範囲で高いコントラストが得られ、とく
に配置角βが６５゜近傍で最も高くなった。

【００７２】さらに、液晶素子２０のΔｎｄ値Ｒｓを変
化させて、コントラスト変化を測定した。その結果、ツ
イスト角Ｔｓが２２０゜である本発明の第２の実施の形
態の液晶表示装置においても、Ｒｓが７５０ｎｍ未満に
なるとコントラストが低下し、９００ｎｍを越えると、
コントラストの低下は無いが、白表示が黄色く着色し、
良好な白黒表示が得られなかった。

【００７３】このように、２２０°ツイストの液晶表示
装置においても、第１の偏光板１１と、ねじれ位相差板
１２と、反射層７を内在した液晶素子２０において、液
晶素子２０に対するねじれ位相差板１２のツイスト角、
Δｎｄ、配置角、ねじれ位相差板１２に対する偏光板１
１の配置角を最適化し、また液晶素子２０のΔｎｄ値の
範囲を限定している。このことにより、ノーマリー黒モ
ードで、低い反射率の黒を得ることで、高コントラスト
で、かつ、明るい反射型の液晶表示装置を提供できる。

【００７４】〔第２の実施の形態の変形例〕第１の実施
の形態における液晶素子ではツイスト角が２４０°、第
２の実施の形態における液晶素子ではツイスト角が２２
０°の液晶素子を用いたが、ツイスト角が１８０〜２６
０°の液晶素子でも同様に最適化することにより、同様
な反射型液晶表示装置が得られ、ねじれ位相差板１２の
ツイスト角Ｔｃは、Ｔｃ／Ｔｓが０．７〜０．８の範囲
で、ねじれ位相差板１２のΔｎｄ値ＲｃはＲｓ−Ｒｃが
０．１〜０．１５μｍの範囲で、ねじれ位相差板１２の
配置角αが８０〜１００゜の範囲で、第１の偏光板１１
の配置角βが６０〜７５゜の範囲で高いコントラストが
得られる。

【００７５】〔第３の実施の形態〕つぎに、本発明の第
３の実施の形態の液晶表示装置の構成について説明す
る。第３の実施の形態の液晶表示装置は、第１の実施の
形態の液晶表示装置に、第１の位相差板と第２の偏光板
とバックライトを追加して、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。

【００７６】〔液晶表示装置の構成：図５、図６、図
７〕本発明の第３の実施の形態における液晶表示装置の
構成を、図面を用いて説明する。図５は本発明の第３の
実施の形態における液晶表示装置の構成要素を説明する
ための断面図で、図６は画素部を拡大した平面図で、図
７は構成要素の配置関係示す平面図である。以下、図５
〜図７を用いて、本発明の半透過反射型の液晶表示装置
の構成を説明する。

【００７７】本発明の液晶表示装置は、図５に示すよう
に、液晶素子２１と、液晶素子２１の上側に設けたねじ
れ位相差板１２と、第１の偏光板１１と、液晶素子２１
の下側に設けた第１の位相差板１７と、第２の偏光板１
６と、バックライト１５により構成する。

【００７８】第１の偏光板１１とねじれ位相差板１２
は、アクリル系粘着剤で一体化してあり、液晶素子２１
とも、アクリル系粘着剤で貼り付けてある。また、第２
の偏光板１６と第１の位相差板１７は、アクリル系粘着
剤で一体化してあり、液晶素子２１とも、アクリル系粘
着剤で貼り付けてある。

【００７９】液晶素子２１は、アルミニウムからなる厚
さ０．１μｍの半透過反射層９とアクリル系材料からな
る厚さ２μｍの保護膜８と透明電極材料であるＩＴＯか
らなる厚さ０．３μｍの第１の電極３が形成されている
厚さ０．５ｍｍのガラス板からなる第１の基板１と、Ｉ
ＴＯからなる厚さ０．０５μｍ第２の電極４が形成され
ている厚さ０．５ｍｍのガラス板からなる第２の基板２
と、第１の基板１と第２の基板２を張り合わせるシール
材５と、第１の基板１と第２の基板２に狭持されている
左回り２４０゜ツイスト配向しているネマチック液晶６
とから形成している。

【００８０】図６に示したように、第１の電極３と第２
の電極４の交差した部分が画素となり、画素周辺に長方
形の半透過反射層９を設ける。半透過反射層９には、画
素毎に開口部２５がフォトリソ工程で設けてある。開口
部の面積で透過率と反射率を調整することが可能であ
る。本発明の第３の実施の形態では、開口部の面積を画
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％の光を反射するようにした。

【００８１】ねじれ位相差板１２と第１の偏光板１１と
は、第１の実施の形態で用いたものと同一である。

【００８２】第１の位相差板１７としては、ポリカーボ
ネートを延伸した厚さ約７０μｍで波長が０．５５μｍ
の位相差値Ｆ１＝０．１４μｍで、１／４波長板となっ
ている。第２の偏光板１６は、偏光度が高いことが重要
で、透過率４４％で、偏光度９９．９９％の材料を使用
した。

【００８３】バックライト１５は、導光板に蛍光灯やＬ
ＥＤ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、本発明の
第３の実施の形態では厚さが約１ｍｍで、発光色が白色
のＥＬ板を用いた。

【００８４】つぎに、各構成部材の配置関係を図７を用
いて説明する。図７（ｂ）に示した液晶素子２１から上
側の配置関係は、第１の実施の形態と同一であるので、
省略する。

【００８５】液晶素子２１の下側に配置した第１の位相
差板の遅相軸１７ａは、図７（ａ）に示すように、水平
軸Ｈに対して＋８０゜に配置し、第２の偏光板の透過軸
１６ａは水平軸Ｈに対して＋３５゜に配置し、第１の偏
光板１１の透過軸１１ａと直交する。

【００８６】〔第３の実施の形態の効果：図５、図６、
図７〕つぎに、本発明の実施の形態の液晶表示装置の効
果について図面を用いて説明する。反射表示について
は、第１の実施の形態の効果と同一であり、良好なコン
トラストの表示が可能である。

【００８７】バックライト１５を点灯した透過表示につ
いて説明する。バックライト１５から出た光は、第２の
偏光板１６により直線偏光となる。この直線偏光は第１
の位相差板１７の遅相軸１７ａに対して４５゜の角度に
入射するので、円偏光となる。半透過反射層９で、約７
割は反射されるが、残りの３割の光が透過する。

【００８８】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。そこで、本発明の実施の形態のように配置すると、
第１の位相差板１７で発生した位相差は、液晶素子２１
とねじれ位相差板１２とで発生する位相差で減算されて
０となり、第２の偏光板の透過軸１６ａと同一方向の直
線偏光となって出射する。

【００８９】したがって、第１の偏光板の透過軸１１ａ
と第２の偏光板の透過軸１６ａが直交しているので、入
射光は透過せず、黒表示となる。

【００９０】つぎに、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、第２の偏光板１６から入射した直線偏光は、第１
の位相差板１７を通過することで円偏光となるが、ねじ
れ位相差板１２と液晶素子２１を透過することで、楕円
偏光や直線偏光になる。

【００９１】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１６より
入射した直線偏光は、ねじれ位相差板１２を透過するこ
とで９０゜回転するため、第１の偏光板１１を透過し、
良好な白表示を得ることができる。

【００９２】このように、第１の偏光板１１とねじれ位
相差板１２と半透過反射層９とを内在した液晶素子２１
によって、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、液晶素子２１の下側に第１
の位相差板１７と第２の偏光板１６とバックライト１５
を備えることで、外光が少ない環境ではバックライト１
５を点灯している。このことによって、良好なコントラ
ストの表示が得られる単偏光板方式の半透過反射型の液
晶表示装置を提供できる。

【００９３】また、画素毎に開口部２５を設けた半透過
反射層９を採用している。このことにより、開口部２５
を大きくすると透過表示重視の液晶表示装置に、開口部
２５を小さくすることで、反射表示重視の液晶表示装置
にと、対応が可能である。

【００９４】〔第３の実施の形態の変形例〕本発明の実
施の形態では、第１の位相差板１７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１の位相差板１７と液晶素子２１で発生す
る位相差とを加算して１／２波長相当になるように配置
し、さらに第２の偏光板の透過軸１６ａを第１の偏光板
の透過軸１１ａと平行に配置することも可能である。

【００９５】〔第４の実施の形態〕つぎに、本発明の第
４の実施の形態の液晶表示装置の構成について説明す
る。第４の実施の形態の液晶表示装置は、液晶素子の下
側に２枚の位相差板を備えること、散乱層を備えるこ
と、半透過反射板が異なること、カラーフィルタを備え
ることでカラー表示が可能となっていることが、第３の
実施の形態の構成と異なっている。

【００９６】〔液晶表示装置の構成：図８、図９、図１
０〕本発明の第４の実施の形態における半透過反射型の
液晶表示装置の構成を、図面を用いて説明する。図８は
本発明の第４の実施のの形態における液晶表示装置の構
成要素を説明するための断面図で、図９は画素部を拡大
した平面図で、図１０は構成要素の配置関係示す平面図
である。以下、図８〜図１０を用いて、本発明の液晶表
示装置の構成を説明する。

【００９７】本発明の液晶表示装置は、図８に示すよう
に、液晶素子２２と、液晶素子２２の上側に設けた散乱
層１４と、ねじれ位相差板１２と、第１の偏光板１１
と、液晶素子２２の下側に設けた第１の位相差板１７
と、第２の位相差板１８と、第２の偏光板１６と、バッ
クライト１５により構成する。

【００９８】第１の偏光板１１とねじれ位相差板１２
は、アクリル系粘着剤で一体化してあり、散乱層１４で
液晶素子２２と貼り付けてある。また、第１の位相差板
１７と第２の位相差板１８と第２の偏光板１６はアクリ
ル系粘着剤で一体化してあり、液晶素子２３とも、アク
リル系粘着剤で貼り付けてある。

【００９９】液晶素子２２は、アルミニウムからなる厚
さ０．０２μｍの半透過反射層１３と、赤フィルタＲ、
緑フィルタＧ、青フィルタＢの３色からなる厚さ１μｍ
のカラーフィルタ１０とアクリル系材料からなる厚さ２
μｍの保護膜８と透明電極材料であるＩＴＯからなる厚
さ０．３μｍの第１の電極３が形成されている厚さ０．
５ｍｍのガラス板からなる第１の基板１と、ＩＴＯから
なる厚さ０．０５μｍの第２の電極４が形成されている
厚さ０．５ｍｍのガラス板からなる第２の基板２と、第
１の基板１と第２の基板２を張り合わせるシール材５
と、第１の基板１と第２の基板２に狭持されている左回
り２４０゜ツイスト配向しているネマチック液晶６とか
ら形成してある。

【０１００】半透過反射層１３は、アルミニウムの膜厚
を非常に薄くすることで、一部の光は透過し、残りの光
は反射する、いわゆるハーフミラーにしてある。本発明
の実施の形態では、アルムニウムの膜厚を、０．０２μ
ｍとしたことによって、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、図９
に示したように画素周辺に長方形の形状で形成した。

【０１０１】散乱層１４は、半透過反射層１３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
てある。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
て好ましい。この実施形態では、粘着剤に微粒子を混合
した厚さ３０μｍの散乱性粘着剤を散乱層１４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。

【０１０２】また、散乱層１４には、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、第２の基板２から第１の偏光板１１の間、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
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、本発明の実施
の形態では厚さ０．５ｍｍとした。さらにまた、第２の
基板を０．４ｍｍと薄くし、第１の基板を０．５ｍｍ
と、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。

【０１０３】バックライト１５は、第３の実施の形態と
同じ白色ＥＬを用いることも可能ではあるが、本発明の
実施の形態では、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を用
いた。

【０１０４】カラーフィルタ１０は、赤フィルタＲと、
緑フィルタＧと、青フィルタＢの３色で構成され、図９
に示すように、本発明の実施の形態では、第２の電極４
と平行になる縦ストライプ形状とする。各カラーフィル
タの幅は、第２の電極４の幅より広く形成し、すきまが
生じないようにしてある。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、明るくはなるが、表
示色に白の光が混色し、色純度が低下するので、好まし
くない。

【０１０５】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、各色の最大透過率は８０％以上が良
く、９０％以上が最も好ましい。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。

【０１０６】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、電着型などが使えるが、
アクリル系やＰＶＡ系の感光性樹脂に顔料を分散させた
顔料分散型が耐熱温度が高く、色純度も良いので、最も
好ましい。

【０１０７】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１３を形成し、半透過反射層１３の表面に厚さ０．
０３μｍの酸化シリコン（ＳｉＯ₂ ）膜をスパッタリン
グ法で形成後、感光性樹脂に顔料を１０〜１５％配合し
たカラーレジストを、スピンナーを用いて第１の基板１
に塗布し、露光工程と現像工程を行い、厚さが１μｍ程
度でも、透過率が高いカラーフィルタ１０を形成した。

【０１０８】第１の偏光板１１と、ねじれ位相差板１２
と、第２の偏光板１６は、第３の実施の形態で用いたも
のと同一である。

【０１０９】第１の位相差板１７は、ＰＣを延伸した厚
さ約７０μｍの透明フィルムで、波長０．５５μｍの位
相差値Ｆ１＝０．１４μｍで、１／４波長相当である。
第２の位相差板１８もＰＣを延伸した厚さ約７０μｍの
透明フィルムで、波長０．５５μｍの位相差値Ｆ２＝
０．２８μｍで、１／２波長相当に設定する。

【０１１０】つぎに、各構成部材の配置関係を図１０を
用いて説明する。図１０（ｂ）に示した液晶素子２２か
ら上側の配置関係は、第１の実施の形態と同一であるの
で、省略する。

【０１１１】液晶素子２２下側に配置した第１の位相差
板の遅相軸１７ａは、図１０（ａ）に示したように、水
平軸Ｈに対して＋５０゜に配置し、第２の位相差板の遅
相軸１８ａは、水平軸Ｈに対して−７０゜に配置し、第
２の偏光板の透過軸１６ａは水平軸Ｈに対して＋３５゜
に配置し、第１の偏光板の透過軸１１ａと直交する。

【０１１２】〔第４の実施の形態の効果：図８、図９、
図１０〕つぎに本発明の実施の形態の液晶表示装置の効
果について、図面を用いて説明する。カラーフィルタ１
０はまったく複屈折性を持たないので、反射表示につい
ては、第３の実施の形態と同じであり、ねじれ位相差板
１２を用いることで、良好なコントラストの表示が可能
である。

【０１１３】そして、表示画素のオンとオフを組み合わ
せることで、カラー表示が可能となる。たとえば、赤フ
ィルタＲをオン（白）とし、緑フィルタＧと青フィルタ
Ｂをオフ（黒）とすることで、赤表示が可能となる。

【０１１４】本発明の実施の形態の半透過反射型の液晶
表示装置は、反射率が高く、かつ、コントラスト比が１
０以上と高い値が得られたので、バックライト１５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
得られた。

【０１１５】つぎに、バックライト１５を点灯した透過
表示について説明する。位相差値Ｆ１が１／４波長相当
の０．１４μｍである第１の位相差板１７と、位相差値
Ｆ２が１／２波長相当の０．２８μｍである第２の位相
差板１８を、図１０（ａ）に示したように、交差角が６
０゜となるように重ねることにより、波長０．５５μｍ
での２枚合計の位相差値は０．１４μｍとなり、波長
０．４μｍ付近の短波長では０．１４μｍより小さく、
波長０．７μｍ付近の長波長においては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１の
位相差板の遅相軸１７ａと第２の位相差板１８ａの中間
となり、水平軸Ｈに対して、＋８０゜方向となる。

【０１１６】つまり、２枚の位相差板を用いることで、
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波長板を形なすることが可能となる。
つまり、位相差値Ｆを波長λで除したＦ／Ｒ値は、すべ
ての可視光領域にわたり、ほぼ１／４にすることが可能
となり、その結果、可視光領域すべての波長で円偏光が
得られる。

【０１１７】バックライト１５から出た光は、第２の偏
光板１６により直線偏光となる。この直線偏光は第１の
位相差板１７と第２の位相差板１８の２枚合なする実質
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。半透過反射層１３で、約８割は反射される
が、残りの２割の光が透過する。

【０１１８】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。本
発明の実施の形態のように配置すると、第１の位相差板
１７と第２の位相差板１８で発生した位相差は、液晶素
子２２とねじれ位相差板１２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１６ａと同一
方向の直線偏光となって出射する。

【０１１９】第１の偏光板の透過軸１１ａと第２の偏光
板の透過軸１６ａが直交しているので、入射光は透過せ
ず、黒表示となる。そして、第１の位相差板１７と第２
の位相差板１８を用いたことで、第３の実施の形態より
も、良好な黒表示が得られた。

【０１２０】つぎに、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、第２の偏光板１６から入射した直線偏光は、第１
の位相差板１７と第２の位相差板１８を通過することで
円偏光となるが、ねじれ位相差板１２と液晶素子２２を
透過することで、楕円偏光や直線偏光になる。

【０１２１】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を透過するこ
とで９０゜回転するため、第１の偏光板１１を透過し、
良好な白表示を得ることができる。

【０１２２】このように、第１の偏光板１１と散乱層１
４と、半透過反射層１３とカラーフィルタ１０を内在し
た液晶素子２２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り、液晶
素子２２の下側に第１の位相差板１７と第２の位相差板
１８と第２の偏光板１６とバックライト１５を備えるこ
とで、外光が少ない環境ではバックライト１５を点灯す
ることで、良好なカラー表示が得られる単偏光板方式の
液晶表示装置を提供できる。

【０１２３】〔第４の実施の形態の変形例〕本発明の実
施の形態では、半透過反射層９を、厚さ０．０２μｍの
アルミニウム薄膜で形成したが、厚さ０．０３μｍ〜
０．０１μｍであれば、一部の光が透過して、ハ−フミ
ラーとすることが可能である。

【０１２４】また、本発明の実施の形態では、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や、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を用いることも可能であ
る。

【０１２５】また、本発明の実施の形態では、第１の位
相差板１７、第２の位相差板１８ともに、ポリカーボネ
イト（ＰＣ）を用い、遅相軸の交差角を６０°として、
広帯域１／４波長板を形成したが、第１の位相差板１７
と、第２の位相差板１８とにより、屈折率の波長依存性
が異なる材料を用いることによっても、広帯域１／４波
長板を形なすることができる。たとえば、第１の位相差
板１７にＰＣ、第２の位相差板１８にポリプロピレン
（ＰＰ）を用い、波長０．５５μｍでの、第１の位相差
板の位相差値を０．３６μｍ、第２の位相差板１８の位
相差を０．５μｍとし、遅相軸が直交するように配置す
れば、すべての波長にわたって位相差が１／４になる、
広帯域１／４波長板を形成することができる。

【０１２６】また、本発明の実施の形態では、カラーフ
ィルタ１０を第１の基板１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を形なすることも可能である。しかし、カラー
フィルタ１０を第１の基板に設ける方が、保護膜８を、
カラーフィルタ１０の平坦化と、半透過反射膜１３と第
１の電極３との絶縁層を兼ねることが可能となり、好ま
しい。

【０１２７】また、本発明の実施の形態では、カラーフ
ィルタ１０として、赤緑青の３色を用いたが、シアン、
イエロー、マゼンタの３色のカラーフィルタを用いて
も、同ように、明るいカラー表示が可能である。

【０１２８】また、本発明の実施の形態では、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の上に酸化シリコン（ＳｉＯ₂ ）膜を形成した
が、アルミニウム薄膜の表面を陽極酸化処理で不活性化
させることも可能である。

【０１２９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、第１の偏光板１１とねじれ位相差板１２と反
射層７を内在した液晶素子２０において、液晶素子２０
に対するねじれ位相差板１２のツイスト角、Δｎｄ値、
配置角を最適化し、ねじれ位相差板１２に対する第１の
偏光板１１の配置角を最適化している。このことによ
り、本発明では外光を用いて、高コントラストの反射表
示が得られる単偏光板方式の液晶表示装置を提供でき
る。

【０１３０】またさらに、本発明によれば、第１の偏光
板１１とねじれ位相差板１２と半透過反射層９を内在し
た液晶素子２１と、さらに第１の位相差板１７と第２の
偏光板１６とバックライト１５を備え、液晶素子２０に
対するねじれ位相差板のツイスト角、Δｎｄ値、配置角
を最適化し、ねじれ位相差板１２に対する第１の偏光板
１１の配置角を最適化することにより、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が可能で、か
つ、反射表示と透過表示の両方で高コントラストが得ら
れる単偏光板方式の液晶表示装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における液晶表示装
置の構成を示す断面図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態における液晶表示装
置の画素部を拡大した平面図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態における液晶表示装
置の配置関係を示す平面図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態における液晶表示装
置の配置関係を示す平面図である。

【図５】本発明の第３の実施の形態における液晶表示装
置の構成を示す断面図である。

【図６】本発明の第３の実施の形態における液晶表示装
置の画素部を拡大して示す平面図である。

【図７】本発明の第３の実施の形態における液晶表示装
置の配置関係を示す平面図である。

【図８】本発明の第４の実施の形態における液晶表示装
置の構成を示す断面図である。

【図９】本発明の第４の実施の形態における液晶表示装
置の画素部を拡大して示す平面図である。

【図１０】本発明の第４の実施の形態における液晶表示
装置の配置関係を示す平面図である。

【図１１】本発明の実施の形態における液晶表示装置に
おいて、ねじれ位相差板のツイスト角とコントラストの
関係を示すグラフである。

【図１２】本発明の実施の形態における液晶表示装置に
おいて、ねじれ位相差板のΔｎｄ値とコントラストの関
係を示すグラフである。

【図１３】本発明の実施の形態における液晶表示装置に
おいて、ねじれ位相差板の配置角αとコントラストの関
係を示すグラフである。

【図１４】本発明の実施の形態における液晶表示装置に
おいて、第１の偏光板の配置角βとコントラストの関係
を示すグラフである。

【図１５】本発明の実施の形態における液晶表示装置の
配置関係を定義するための平面図である。

【符号の説明】

１：第１の基板２：第２の基板
３：第１の電極４：第２の電極５：シール材
６：ネマチック液晶６ａ：下液晶分子配向方向６ｂ：上液晶分
子配向方向７：反射層８：保護膜９：半透過反射層（開口部付き）１０：カ
ラーフィルタ１１：第１の偏光板１１ａ：第１の偏光板
の透過軸１２：ねじれ位相差板１２ａ：ねじれ位相
差板の下分子配向方向１２ｂ：ねじれ位相差板の上分子配向方向１３：半透過反射層（ハーフミラー）１
４：散乱層１５：バックライト１６：第２の偏光板１６ａ：第２の偏光板の透過軸１７：第１
の位相差板１７ａ：第１の位相差板の遅相軸１８：第
２の位相差板１８ａ：第２の位相差板の遅相軸２０、２
１、２２：液晶素子Ｒ：赤フィルタＧ：緑フィルタ
Ｂ：青フィルタ

フロントページの続きＦターム(参考） 2H049 BA02 BA06 BA07 BA08 BB03 BB63 BC22 2H089 QA16 RA10 SA04 SA07 TA05 TA14 2H091 FA08X FA08Z FA11X FA14Y FA15Y FA41Z FB08 FC01 FD06 FD10 GA02 GA16 HA10 KA02 KA03 LA17

Claims

【特許請求の範囲】

【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の基板と前記１対の基板の間
にツイスト角が１８０゜〜２６０゜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、前記第２の基板の外側に設けるねじれ位相差板と、ねじれ位相差板の外側に設ける第１の偏光板とを備え、前記ねじれ位相差板のツイスト方向は、前記液晶素子と
逆ねじれ構造であり、前記液晶素子の上液晶分子配向方向と前記ねじれ位相差
板の下分子配向方向とのなす角度αが８０゜〜１００゜
であり、前記第１の偏光板の透過軸と前記ねじれ位相差板の上分
子配向方向との成す角度βが６０゜〜７５゜であり、前記ねじれ位相差板のツイスト角Ｔｃは、前記液晶素子
のツイスト角Ｔｓの０．７倍〜０．８倍であり、前記ねじれ位相差板の複屈折量を示すΔｎｄ値Ｒｃは前
記液晶素子のΔｎｄ値Ｒｓより０．１μｍ〜０．１５μ
ｍ小さいことを特徴とする液晶表示装置。
【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の基板と前記１対の基
板の間にツイスト角が１８０゜〜２６０゜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、前記第２の基板の外側に設けるねじれ位相差板と、ねじれ位相差板の外側に設ける第１の偏光板と、前記第１の基板の外側に設ける第１の位相差板と、第１の位相差板の外側に設ける第２の偏光板と、第２の偏光板の外側に設けるバックライトとを備え、前記ねじれ位相差板のツイスト方向は前記液晶素子と逆
ねじれ構造であり、前記液晶素子の上液晶分子配向方向と前記ねじれ位相差
板の下分子配向方向とのなす角度αが８０゜〜１００゜
であり、前記第１の偏光板の透過軸と前記ねじれ位相差板の上分
子配向方向とのなす角度βが６０゜〜７５゜であり、前記ねじれ位相差板のツイスト角Ｔｃは、液晶素子のツ
イスト角Ｔｓの０．７倍〜０．８倍であり、前記ねじれ位相差板の複屈折量を示すΔｎｄ値Ｒｃは液
晶素子のΔｎｄ値Ｒｓより０．１μｍ〜０．１５μｍ小
さいことを特徴とする液晶表示装置。
【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の基板と前記１対の基
板の間にツイスト角が１８０゜〜２６０゜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、前記第２の基板の外側に設けるねじれ位相差板と、ねじれ位相差板の外側に設ける第１の偏光板と、前記第１の基板の外側に設ける第１の位相差板と、第１の位相差板の外側に設ける第２の位相差板と、第２の位相差板の外側に設ける第２の偏光板と、第２の偏光板の外側に設けるバックライトとを備え、前記第１の位相差板の遅相軸と前記第２の位相差板の遅
相軸は概ね６０゜に交差しており、第１の位相差板の位相差値は概ね１／４波長で、第２の
位相差板の位相差値が概ね１／２波長であり、前記ねじれ位相差板のツイスト方向は前記液晶素子と逆
ねじれ構造であり、前記液晶素子の上液晶分子配向方向と前記ねじれ位相差
板の下分子配向方向とのなす角度αが８０゜〜１００゜
であり、前記第１の偏光板の透過軸と前記ねじれ位相差板の上分
子配向方向とのなす角度βが６０゜〜７５゜であり、前記ねじれ位相差板のツイスト角Ｔｃは、前記液晶素子
のツイスト角Ｔｓの０．７倍〜０．８倍であり、前記ね
じれ位相差板の複屈折量を示すΔｎｄ値Ｒｃは前記液晶
素子のΔｎｄ値Ｒｓより０．１μｍ〜０．１５μｍ小さ
いことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】前記液晶素子のΔｎｄ値Ｒｓが、０．７５μｍ〜０．９μｍである請求項１、請求項２、
または請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】前記第１の基板と前記第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請求
項１、請求項２、または請求項３に記載の液晶表示装
置。
【請求項６】請求項１、請求項２または請求項３に記
載の液晶表示装置において、前記第２の基板の外側に、散乱層を設けることを特徴と
する液晶表示装置。
【請求項７】前記半透過反射層として、厚さ０．０３μｍ〜０．０１μｍの金属薄膜を用いる請
求項２、または請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項８】前記半透過反射層として、画素毎に開口部を設けた金属薄膜を用いる請求項２、ま
たは請求項３に記載の液晶表示装置。