JP4968675B2 - 半透過型液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、半透過型液晶表示装置に関し、更に詳しくは、反射領域と透過領域とを有し、液晶層が横電界モードで駆動される半透過型の液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、透過型の液晶表示装置と、反射型の液晶表示装置とに大別される。一般に、透過型の液晶表示装置は、バックライト光源を有し、バックライト光源からの光の透過量を制御して画像の表示を行う。反射型の液晶表示装置は、外部からの光を反射する反射板を有し、この反射板によって反射された光を表示光源として利用し、画像の表示を行う。反射型液晶表示装置は、バックライト光源を必要としないため、透過型液晶表示装置に比して、低消費電力化や、薄型化、軽量化の面では優位である。しかし、周囲の光を表示光源とするため、周囲が暗いときには、視認性が低下するという特性を有している。

透過型液晶表示装置と反射型液晶表示装置の利点を併せ持つ液晶表示装置として、半透過型の液晶表示装置が知られている（例えば特許文献１参照）。半透過型液晶表示装置は、画素内に、透過領域と反射領域とを有する。透過領域は、バックライト光源からの光を透過し、バックライト光源を表示光源とする。反射領域は、反射板を有しており、反射板によって反射された外部からの光を表示光源とする。半透過型液晶表示装置では、周囲が明るいときには、バックライト光源を消灯し、反射領域により画像を表示することで、低消費電力化できる。また、周囲が暗いときには、バックライト光源を点灯し、透過領域により画像表示を行うことで、周囲が暗くなったときでも画像表示が可能である。

ところで、液晶表示装置の表示モードとしてはＩＰＳモード（横電界駆動方式、フリンジ電界駆動方式）がある。ＩＰＳモードの液晶表示装置は、同一基板上に形成された画素電極及び共通電極を有し、液晶層に横方向の電界を印加する。ＩＰＳモードの液晶表示装置は、液晶分子を基板平行方向に回転させて画像の表示を行うことにより、ＴＮモードの液晶表示装置に比して、広視野角を実現できる。

特開２００３−３４４８３７号公報（図４、図２０、段落０００９〜００１９、段落００４５〜００４８） P-97:A Novel Transflective Display Associated with Fringe-field Switching, T.B.Jung and S.H.Leeら〔ＳＩＤ ０３ ＤＩＧＥＳＴ， ５９２〕 P-159:A Single Gap Transflective Fringe-Field Switching Display, E.Jeong, M.O.Choi, Y.J.Li, Y.H.Jeong, H.Y.Kim, S.Y.Kim, and S.H.Lee 〔ＳＩＤ ０６ ＤＩＧＥＳＴ， ８１０〕

半透過型液晶表示装置で、表示モードとしてＩＰＳモードを採用する場合、反射領域をノーマリブラックとすると、透過領域がノーマリホワイトとなり、表示が反転するという問題がある。この問題に対し、従来の半透過型液晶表示装置において、液晶セルと偏光板との間に、位相差板を配置する構成がある（例えば非特許文献１及び非特許文献２参照）。しかし、従来の半透過型液晶表示装置では、位相差層を、位相差層の遅相軸が入射する直線偏光に対して角度を付けて配置しているため、位相差板の膜厚変動等による位相差値のズレがコントラストを低下させる問題がある。また、位相差板の視野角依存性により、視野角特性が悪化する問題もある。

本発明は、位相差板（位相差層）を用いつつも、位相差板の位相差値のズレによるコントラストの低下や位相差板の視野角依存性による視野角特性悪化の問題を解消できる半透過型液晶表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の半透過型液晶表示装置は、液晶分子がホモジニアス配向で配列された液晶層と、該液晶層を挟み込み互いに対向する２つの透明基板とを備え、各画素が反射領域と透過領域とを有する液晶セルと、前記透過領域で、前記液晶セルを挟み込む位置に、偏光軸が互いに直交するように配置された一対の偏光板と、前記反射領域で、前記液晶セルの表示面側に、前記一対の偏光板のうちで前記透過領域の表示面側に配置した偏光板と同じ偏光軸を有する偏光板とを有する液晶パネルであって、前記反射領域では、前記表示面側の偏光板から入射した光を反射するための反射板と前記液晶層との間、前記透過領域では、光入射側の偏光板と液晶層との間に位相差層を有し、該位相差層の遅相軸と前記液晶層における液晶分子の電圧無印加時の液晶配列方向とが直交し、かつ、前記透過領域の光入射側の偏光板の偏光軸と前記位相差層の遅相軸とは直交又は平行であり、黒表示時の液晶ダイレクタ方向が、前記反射領域と前記透過領域とで異なることを特徴とする。

本発明の半透過型液晶表示装置は、反射領域では反射板と液晶層との間に、透過領域では光源側の偏光板と液晶層との間に位相差層を有する。この位相差層の遅相軸と、液晶分子の電圧無印加時の配列方向とを直交に配置し、透過領域で、位相差層に光源側から入射する直線偏光の偏光方向と、位相差層の遅相軸との間の角度を、０°又は９０°とすることで、位相差層での位相ずれの影響を抑えることができる。これにより、透過領域を黒表示とするときにおける正面方向での光漏れと、斜め視野での光漏れとを防ぐことができ、コントラスト比を向上することができる。

本発明の半透過型液晶表示装置では、前記反射領域及び透過領域の表示面側の偏光板が、前記反射領域及び前記透過領域を覆って延在している構成を採用できる。

本発明の半透過型液晶表示装置では、前記透過領域における光源側の偏光板が、前記反射領域と前記透過領域とを覆って延在している構成を採用することができる。

本発明の半透過型液晶表示装置では、前記反射領域の位相差層と前記透過領域の位相差層は、少なくとも接している構成を採用できる。

本発明の半透過型液晶表示装置では、前記反射領域の位相差層及び前記透過領域の位相差とは、前記反射領域と前記透過領域とを覆うように延在しており、同一の位相差を有する構成を採用できる。

本発明の半透過型液晶表示装置では、前記透過領域における黒表示時の液晶分子配列方向はほぼ初期配列方向であり、前記反射領域における黒表示時の液晶分子配列方向は、初期配列方向から２０°乃至２５°回転した方向である構成を採用できる。

本発明の半透過型液晶表示装置では、前記透過領域で、黒表示時に、前記液晶層に電界を印加するための画素電極と共通電極とに供給される電位差が、前記反射領域で、前記液晶層に電界を印加するための画素電極と共通電極とに供給される電位差よりも小さい構成を採用することができる。

本発明の半透過型液晶表示装置では、前記反射領域における液晶駆動と、前記透過領域における液晶駆動とが、反転駆動である構成を採用できる。例えば、透過領域で、液晶に電界を印加して液晶分子を回転させるとき、反射領域では、液晶に電界を印加しないように制御して、透過領域と反射領域とで、液晶駆動を反転させる。このようにすることで、透過領域を黒表示とするときに、反射領域を黒表示に揃えることができる。

本発明の半透過型液晶表示装置では、前記反射領域がノーマリホワイトで、前記透過領域がノーマリブラックである構成を採用できる。

本発明の半透過型液晶表示装置では、前記位相差層の位相差が、ほぼλ／４である構成を採用できる。

本発明の半透過型液晶表示装置では、前記液晶層が、ＩＰＳモードで駆動される構成を採用できる。

本発明の半透過型液晶表示装置では、前記位相差層の上面、又は、下面に、前記液晶層を駆動するための画素電極及び共通電極が形成される構成を採用することができる。位相差層と、液晶を駆動するための画素電極及び共通電極との位置関係は任意であり、位相差層の上側であっても、下側であってもよい。

本発明の半透過型液晶表示装置では、前記透過領域での光源側の偏光板における前記液晶層側の偏光子保護層の光学特性が等方性であり、前記光源側の偏光板の光透過軸と前記位相差層の遅相軸とがほぼ直交する構成を採用できる。この場合、偏光板の偏光子層を透過した直線偏光は、何れの方位に関しても、偏光状態を保ったまま位相差層に入射することになる。

本発明の半透過型液晶表示装置では、前記表示面側の偏光板における前記液晶層側の偏光子保護層の光学特性が等方性である構成を採用できる。

本発明の半透過型液晶表示装置では、前記透過領域での光源側の偏光板における前記液晶層側の偏光子保護層が、基板垂直方向に光軸を持つ正の一軸の位相差を有し、前記表示面側の偏光板における前記液晶層側の偏光子保護層の光学特性が等方性である構成を採用できる。

本発明の半透過型液晶表示装置では、前記透過領域での光源側の偏光板における前記液晶層側の偏光子保護層の厚み方向のリタデーションが１８０ｎｍ以下である構成を採用できる。

本発明の半透過型液晶表示装置では、前記透過領域での光源側の偏光板における前記液晶層側の偏光子保護層の光学特性が等方性であり、該偏光子保護層と前記位相差層との間に、基板面に垂直方向に光軸を持つ正の一軸の位相差板を更に配置し、前記偏光子保護層と前記位相差板とを合わせた厚み方向のリタデーションが１８０ｎｍ以下である構成を採用できる。

本発明の半透過型液晶表示装置では、前記透過領域での光源側の偏光板の光透過軸と、前記液晶層における透過領域での電圧無印加時の液晶配向方向とがほぼ平行である構成を採用できる。

本発明の半透過型液晶表示装置では、反射領域では反射板と液晶層との間に、透過領域では光源側の偏光板と液晶層との間に位相差層を配置し、位相差層の遅相軸と、液晶分子の電圧無印加時の配列方向とを直交に配置すると共に、透過領域で、位相差層に光源側から入射する直線偏光の偏光方向と、位相差層の遅相軸との間の角度を、０°又は９０°とする。このようにすることで、透過領域で、光源側の偏光板を透過した光が、位相差層を透過する際の位相差層での位相ずれの影響を抑えることができ、透過領域を黒表示とするときにおける正面方向での光漏れと、斜め視野での光漏れとを防ぐことができることで、コントラスト比を向上することができる。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態の液晶表示装置の断面を示している。液晶表示装置１０は、表示面側から順に、第１偏光板１１、対向基板１２、液晶層１３、位相差層１８、ＴＦＴ基板１４、及び第２偏光板１５を有する。液晶表示装置１０は、表示エリア内に、反射領域２１と透過領域２２とを有する半透過型の液晶表示装置として構成される。液晶表示装置１０は、例えば、野外で使用されることがある携帯電話や、デジタルカメラ、ＴＶ、ＰＤＡ等の多目的携帯端末に用いられる。

ＴＦＴ基板１４上には、反射領域２１に対応して、第２偏光板１５と液晶層１３の間に、第１偏光板１１側から入射する光を反射する反射板１６が形成される。反射板１６は、第１偏光板１１側から入射する光を反射するものであれば、どのような形態でもかまわないが、一般には、光の散乱効果を高めるため、断面が凹凸を有するように形成される。反射板１６と液晶層１３との間には、位相差層１８が形成される。位相差層１８は、ＴＦＴ基板１４上に一面に形成されており、透過領域２２では、第２偏光板１５と液晶層１３との間に位置する。位相差層１８は、例えば、液晶ポリマーを用いて基板上に形成される。所望の配向方向とリタデーションを得るものであれば、他の材料であってもよい。

位相差層１８上には、反射領域２１に対応して、反射領域２１の液晶を駆動するための画素電極３５及び基準電位を与えるための共通電極（第１共通電極）３７が形成される。また、透過領域２２に対応して、透過領域２２の液晶を駆動するための画素電極３６及び基準電位を与えるための共通電極（第２共通電極）３８が形成される。反射領域２１は、対向基板１２側から入射し、反射板１６によって反射された光を表示光源とする。また、透過領域２２は、第２偏光板１５側から光を照射する、図示しないバックライト光源を表示光源とする。

液晶層１３の厚みは、液晶材料の屈折率から計算して、リタデーションが波長５５０ｎｍの光においてλ／２となるように調整される。ただし、この値は理論値であり、実際には、リタデーションが（λ／２）＋αとなるように調整される。これは、液晶層１３に電圧が印加され、液晶分子が回転したとき、セルギャップ中央部では液晶分子は回転するものの、基板付近では液晶分子の回転は抑えられるため、実際にはリタデーションを（λ／２）＋αに設定したときに、実効的なリタデーションがλ／２となるからである。例えば、液晶層１３のリタデーションを、Δｎｄ＝３００ｎｍに設定した場合の実効リタデーションは、Δｎｄ ｅｆｆ＝λ／２＝５５０／２＝２７５ｎｍとなる。

位相差層１８の位相差は、λ／４に設定される。各偏光板１１、１５の偏光軸（光透過軸又は光吸収軸）や液晶層１３における液晶分子配向（光軸）方向、位相差層１８の遅相軸の配置角は、透過領域２２で、黒表示時に、バックライト光源側から第２偏光板１５を透過した直線偏光が、位相差層１８及び液晶層１３を透過して第１偏光板１１に入射する際に、偏光状態が直線偏光で、かつ、偏光方向が第１偏光板１１の光吸収軸と一致するように、設定される。具体的には、第１偏光板１１の偏光軸と第２偏光板１５との偏光軸とを直交させ、第２偏光板１５の偏光軸と位相差層１８の遅相軸とを直交又は平行とし、電圧無印加時の液晶配列方向と位相差層１８の遅相軸とを直交させる。

ここで、液晶層の両側に位相差板（１／４波長板）を有する従来の液晶表示装置では、透過領域で、液晶層側から光出射側の偏光板（第１偏光板１１に相当）に入射する光を直線偏光となるように設定しても、位相差板の遅相軸と光入射側の偏光板（第２偏光板１５に相当）とが平行又は直交でないため、位相差板にて、直線偏光から円偏光に、円偏光から直線偏光に変化すべきところ、特に斜め視野において、楕円偏光に変化することで、光出射側の偏光板への入射光が、完全な直線偏光とならない。これによって透過領域でのコントラスト比の悪化が生じていた。これに対し、本実施形態では、例えば、透過領域２２が電圧無印加のとき、液晶層１３の液晶配向方向と位相差層１８の遅相軸とを直交に配置し、位相差層１８に入射する光の偏光方向と位相差層１８の遅相軸との間の角度を０°又は９０°に設定する。この場合、第２偏光板１５から入射した光は、直線偏光のままで位相差層１８と液晶層１３とを透過することになり、透過領域２２でのコントラスト比悪化を防ぐことができる。

図２は、ＴＦＴ基板１４の一画素内の平面構造を示している。ＴＦＴ基板１４上には、互いに直交するゲート線３１とデータ線３２とが形成されており、ゲート線３１とデータ線３２との交点付近には、反射領域２１及び透過領域２２に対応して、それぞれＴＦＴ３３及び３４が形成されている。ＴＦＴ３３及び３４は、それぞれ、ゲートをゲート線３１に接続し、ソース・ドレインの一方をデータ線３２に、他方を、反射領域２１内の画素電極３５及び透過領域２２内の画素電極３６に接続する。図２では、透明基板上に配置したＴＦＴの効率的配置を考慮し、ＴＦＴ３３及び３４を、同一のゲート線３１及び同一のデータ線３２に接続しているが、ＴＦＴ３３及び３４を、別々のゲート線３１及びデータ線に接続する構成としてもかまわない。

第１共通電極３７及び第２共通電極３８は、それぞれ、各画素の反射領域２１及び透過領域２２に対応して形成される。第１共通電極３７及び第２共通電極３８は、それぞれ、ゲート線３１に平行に延びる部分と、表示領域内に突き出した部分とを有する。第１共通電極３７及び第２共通電極３８には、それぞれ、液晶表示装置１０内の各画素に共通の所定の信号駆動波形の信号が供給される。第１共通電極３７は、反射領域２１で、画素電極３５と基板平面内で対向する位置に形成され、第２共通電極３８は、透過領域２２で、画素電極３６と基板平面内で対向する位置に形成される。

反射領域２１では、画素電極３５と第１共通電極３７との間の電位差に応じた電界により液晶層１３の配向が制御される。また、透過領域２２では、画素電極３６と第２共通電極３８との間の電位差に応じた電界により、液晶層１３の配向が制御される。例えば、反射領域２１における画素電極３５と第１共通電極３７との間隔は、５Ｖの電位差が与えられたときに、反射領域２１内の液晶層１３の液晶分子がほぼ２２．５°（２０°乃至２５°）回転するように設計される。また、透過領域２２における画素電極３６と第２共通電極３８との間隔は、５Ｖの電位差が与えられたときに、反射領域２１内の液晶層１３の液晶分子がほぼ４５°回転するように設計される。

図３（ａ）は、ある時点における反射領域２１の駆動信号波形の様子を示し、（ｂ）は、（ａ）と同時点における透過領域２２の駆動信号波形の様子を示している。各画素の第１共通電極３７に供給される共通電極信号は、ゲートライン反転駆動では、行ごとに反転駆動される。また、各行は、フレームごとに反転駆動される。液晶表示装置１０の各画素では、同図（ａ）に示すように、フレームごとに、第１共通電極３７に印加される電位（信号）が、例えば０Ｖと５Ｖの間で反転される。第２共通電極３８についても、第１共通電極３７と同様に、印加される電位が、例えば０Ｖと５Ｖの間で反転される。ただし、第２共通電極３８に印加される電位は、第１共通電極３７に印加される電位を反転した電位であり、第１共通電極３７の電位が５Ｖのときは、第２共通電極３８の電位は０Ｖとなり、第１共通電極３７の電位が０Ｖのときは、第２共通電極３８の電位は５Ｖとなる。

画素電極３５及び３６には、例えば０Ｖ〜５Ｖの間の任意の画素信号が供給される。ＴＦＴ３３及び３４は、同じデータ線３２に接続されているため、画素電極３５及び３６に供給される画素信号は共通である。図３（ａ）に示すように、ｉフレーム目に、画素電極３５に０Ｖのデータ信号が供給され、第１共通電極３７に５Ｖの信号が印加されるときには、画素電極３５と第１共通電極３７との間の電位差は５Ｖとなり、反射領域２１では、この５Ｖの電位差による電界で液晶層１３が駆動される。このとき、第２共通電極３８には、０Ｖの信号が印加されるため、画素電極３６と第２共通電極３８との間の電位差は０Ｖとなる。

図４（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ図３（ａ）及び（ｂ）に示す信号が印加されたときの反射領域２１と透過領域２２とにおける光の偏光状態の様子を示している。以下では、第１偏光板１１の光透過軸を９０°、液晶層１３の液晶分子の初期配列方向を９０°、位相差層１８の遅相軸方向を０°、第２偏光板１５の光透過軸を０°として説明する。反射領域２１内の液晶層１３の液晶分子は、図３（ａ）に示す信号が印加された状態では、配列方向がほぼ２２．５°回転する。この場合、反射領域２１では、図４（ａ）に示すように、外部から第１偏光板１１を通過した９０°の偏光（縦方向）の直線偏光は、液晶層１３を通過する際に偏光状態が変化し、４５°方向の直線偏光となる。

液晶層１３を透過した４５°方向の直線偏光は、位相差層１８の遅相軸との間の角度が４５°であり、位相差層１８の位相差がλ／４であることから、位相差層１８を透過する際に偏光状態が変化し、左回りの円偏光として位相差層１８を出射する。この左回りの円偏光は、反射板１６で反射して右回りの円偏光となり、位相差層１８を再び透過して、−４５°方向の直線偏光となり、配列がほぼ２２．５°回転した液晶層１３を透過して、０°方向の直線偏光となる。従って、反射板１６による反射光は、第１偏光板１１を通過できず、反射領域２１は黒表示となる。なお、黒表示状態での液晶層１３でのリタデーション及び位相差層１８でのリタデーションは、理論的にはそれぞれλ／２、λ／４であるが、反射領域２１にて、液晶層１３の配列方向をほぼ２２．５°回転させたときに、全体で５５０ｎｍの光に対して１／２波長板となるように設定しておけば、各層のリタデーションが多少増減しても、反射領域２１を黒表示とすることができる。

一方、透過領域２２では、図３（ｂ）に示す信号が印加された状態では、画素電極３６と第２共通電極３８との間の電位差は０Ｖであるので、液晶層１３の液晶分子は回転しない。つまり、初期配向である９０°のままである。この状態では、図４（ｂ）に示すように、第２偏光板１５を通過した０°偏光（横方向）の直線偏光は、位相差層１８の遅相軸と第２偏光板１５と透過した光の偏光方向とが平行となっていることで横方向の直線偏光のままで液晶層１３に入射し、液晶層１３を、偏光状態を変化させることなく通過して第１偏光板１１に入射する。従って、液晶層１３側から第１偏光板１１に入射した光は、第１偏光板１１を通過することができず、透過領域２２は黒表示となる。

上記のように、本実施形態の液晶表示装置１０では、第１共通電極３７に印加する信号と第２共通電極３８に印加する信号とを反転させることで、画素電極３５及び３６に供給する画素信号を同じ信号としつつ、反射領域２１でのみ、液晶層１３の液晶分子配列方向を変化させることができる。これにより、反射領域２１を黒表示とするときに、透過領域２２を黒表示とすることができ、反射領域２１と透過領域２２とに個別の画素信号を供給することなく、双方の領域を、黒表示にそろえることができる。

次に、白表示について説明する。図５（ａ）は、図３とは異なる局面における反射領域２１の駆動信号波形の様子を示し、同図（ｂ）は、その局面における透過領域２２の駆動信号波形の様子を示している。また、図６（ａ）は、図５（ａ）及び（ｂ）に示す信号が印加されたときの反射領域２１と透過領域２２とにおける光の偏光状態の様子を示している。

図５（ａ）に示す信号が印加された状態では、反射領域２１では、画素電極３５と第１共通電極３７との間に電界が発生せず、反射領域２１内の液晶層１３の液晶分子配列方向は９０°のままである。このため、反射領域２１では、図６（ａ）に示すように、第１偏光板１１を通過した縦方向の直線偏光は、縦方向の直線偏光のままで液晶層１３及び位相差層１８を通過して反射板１６で反射する。反射板１６での反射光は、偏光状態を変化させないまま、位相差層１８及び液晶層１３を再び通過して、第１偏光板１１に入射する。従って、反射領域２１は、白表示となる。

また、図５（ｂ）に示す信号が印加された状態では、透過領域２２内の液晶層１３の液晶分子は、画素電極３６と第２共通電極３８との間の電界により、配列がほぼ４５°回転する。このため、透過領域２２では、図６（ｂ）に示すように、第２偏光板１５を透過した横方向の直線偏光は、液晶層１３を通過して縦方向の直線偏光となり、第１偏光板１１を通過する。このように、第１共通電極３７に印加する信号と第２共通電極３８に印加する信号とを反転させることで、反射領域２１を白表示とするとき、透過領域２２についても白表示とすることができる。従って、図５（ａ）及び（ｂ）に示す信号により、双方の領域を、白表示に揃えることができる。

ここで、反射領域２１用の画素電極３５、及び、透過領域２２用の画素電極３６は、それぞれ異なるＴＦＴ３３及び３４に接続されており、ＴＦＴ３３及び３４は同一のゲート線３１及び同一のデータ線３２に接続されている。このため、反射領域２１用の画素電極３５と、透過領域２２用の画素電極３６とには、同じデータ線３２を介して、同じ画素信号が書き込まれることになる。反射領域用の画素電極３５と透過領域用の画素電極３６とに、同じ画素信号を書き込むにもかかわらず、反射領域２１用のＴＦＴ３３及び画素電極３５と、透過領域２２用のＴＦＴ３４及び画素電極３６とを分ける理由は、画素電位を書き込み、ＴＦＴをオフした後の反射領域２１用の画素電極３５と透過領域２２用の画素電極３６とで、電圧の変動の仕方が異なるからである。これについて説明する。

図７（ａ）及び（ｂ）は、図３に示したｉフレーム目における画素電極３５及び３６に画素信号を供給した後の画素電極３５及び３６の電位変化の様子を示している。例えば、ゲートライン反転駆動では、行ごとに駆動極性を反転させるため、ゲート線３１にゲート信号パルスが印加されてから、次のフレームでゲート線３１にゲート信号パルスが印加されるまでの間、共通電極３７及び３８の電位は、各行での極性反転に合わせて、反転を繰り返す。このとき、画素電極３５及び３６は、ＴＦＴ３３、３４がオフとなっているため、データ線３２から切り離されてフローティングの状態にあり、その電位は、それぞれ、画素電極３５と第１共通電極３７との間、及び、画素電極３６と第２共通電極３８との間の結合容量により、同図（ａ）及び（ｂ）に示すように、書き込み時の電位差を保ったまま第１共通電極３７及び第２共通電極３８の電位変化に従って変動する。このように、反射領域２１と透過領域２２とでは、画素信号供給後の画素電極３５及び３６の電位変化の様子は異なるため、反射領域２１用のＴＦＴ３３及び画素電極３５と、透過領域２２用のＴＦＴ３４及び画素電極３６とを分ける必要がある。

本実施形態では、共通電極を、反射領域２１及び透過領域２２のそれぞれに対応するように、第１共通電極３７と第２共通電極３８とに分割する。第１共通電極３７及び第２共通電極３８には、それぞれ、共通の画素信号に対して、反射領域２１と透過領域２２とで液晶層１３に印加する電界の大小関係を逆にして表示が同じになるように、互いに反転する信号が供給される。このようにすることで、各画素において、反射領域２１と透過領域２２とで異なる画素信号を供給することなく、反射領域２１と透過領域２２とで、同じ表示を行うことができ、ＩＰＳモードの半透過型液晶表示装置において問題となる白表示と黒表示の反転の問題を解消することができる。

本実施形態では、透過領域２２における黒表示時の液晶層１３の配列方向と、液晶層１３に入射する光の偏光方向とが、平行又は直交するようにしている。このようにすることで、位相差板の遅相軸と液晶配列方向とが平行又は直交でない従来の液晶表示装置に比して、透過領域２２において、黒表示時に、位相差層１８や液晶層１３の波長分散特性による影響を低減することができ、黒表示の光漏れを抑制することができる。また、透過領域２２における第１偏光板１１及び第２偏光板１５と液晶層１３の配列方向の関係は、一般的なＩＰＳモードの透過型液晶表示装置におけるそれと同じである。従って、透過領域２２にて、一般的なＩＰＳモードの透過型液晶表示装置と同等のコントラスト比を実現できる。

本実施形態では、黒表示時の液晶層１３の配列方向と、位相差層１８の遅相軸とを直交に配置し、透過領域２２で、位相差層１８に第２偏光板１５側から入射する光の偏光方向と、位相差層１８の遅相軸との間の角度を、０°又は９０°に設定する。このようにすることで、第２偏光板１５から出射する直線偏光を、位相差層１８にて偏光状態を変化させずに液晶層１３に入射することができる。これにより、位相差層１８での位相差ずれの影響がなくなり、透過領域２２における黒表示時の正面方向の光漏れと、斜め視野での光漏れとを防ぐことができ、コントラスト比を向上できる。

ところで、通常のＴＮモードの液晶表示装置では、反射板は反射画素電極として構成され、その反射画素電極には、液晶層を表示階調に応じて駆動するための画素信号が供給される。一方、ＩＰＳモードでは、画素電極３５と第１共通電極３７との間の電界により液晶層１３が駆動されることから、反射板１６に与える電位は任意に決定できる。以下では、反射領域２１において、反射板１６の電位が画像表示に与える影響について考察する。

図８（ａ）及び（ｂ）のそれぞれは、シミュレーションによる電界分布の様子、及び、黒表示状態における光透過率の様子を示している。例えば、画素電極３５に５Ｖが印加され、共通電極３７に０Ｖが印加されているときに、反射板１６の電位がその中間（２．５Ｖ）であるときには、電界分布及び光透過率は、同図（ａ）に示すようになる。また、画素電極３５に５Ｖが印加され、共通電極３７に０Ｖが印加されているときに、反射板１６が共通電極３７と同電位（０Ｖ）であるときには、電界分布及び光透過率は、同図（ｂ）に示すようになる。

反射板１６の電位が画素電極３５と共通電極３７の中間電位の場合には、図８（ａ）に示すように、画素電極３５及び共通電極３７上では光漏れが発生して光透過率が高くなっているものの、両電極間では、光漏れが抑えられて光透過率は低くなっている。これに対し、反射板１６の電位が共通電極３７の電位と同電位である場合には、共通電極３７付近での光漏れが多く、この付近で光透過率が高くなっている。これは、画素電極３５と反射板１６との間の電界が強いことにより、本来、画素電極３５と共通電極３７の間で収束すべき電界（電気力線）が反射板１６に向かって、共通電極３７付近の液晶分子が十分に駆動されないためであると考えられる。

上記シミュレーションの結果から、反射板１６の電位は、画素電極３５と共通電極３７との中間電位であることが望ましいといえる。反射板１６の電位は、反射板１６に直接所望の電位を与えることにより制御することができ、或いは、反射板１６をフローティングにして、容量結合を介して間接的に制御することができる。例えば、フローティング方式を採用する場合には、反射板１６の直下に、画素電極３５の電位が与えられる配線と、共通電極３７の電位が与えられる配線とを、それら配線の線の面積比が１：１となるように形成することで、反射板１６の電位を、画素電極３５と共通電極３７との中間電位とすることができる。

光漏れについて更に考察すると、図８（ａ）に示すように、画素電極３５及び共通電極３７上では、光漏れが発生するため、このままでは、黒表示時の輝度を十分に低下させることができない。この光漏れの影響を低く抑えるためには、例えば、図９に示すように、画素電極３５及び共通電極３７の直下には反射板１６が形成されないようにパターニングすればよい。このようにすることで、画素電極３５及び共通電極３７の形成位置で観察される反射光の輝度を下げることができ、黒輝度を低下させることができる。

以下、図１０乃至図１７を参照して、ＴＦＴ基板１４（図１）上に形成されるＴＦＴ、配線、画素・共通電極の製造過程について説明する。これら図中の（ａ）は平面図を示し、その他は、各部の断面図を示している。まず、基板上に、ゲート線３１（図２）、第１共通電極配線３７ａ、及び、第２共通電極配線３８ａを、図１０（ａ）に示すパターンで形成する。このときの反射領域２１、透過領域２２、及び、反射領域２１と透過領域２２との境界部のそれぞれの断面は、図１０（ｂ）〜（ｄ）に示すようになる。反射領域２１では、反射板１６に電位を与えるために、第１共通電極配線３７ａが、表示領域内に突き出すように形成される。その後、ゲート線３１、第１共通電極配線ａ、及び、第２共通電極配線３８ａを絶縁層で覆う。

次いで、図１１（ａ）に示すように、ＴＦＴ３３を形成するための半導体層４０を形成する。この半導体層４０の形成では、同図（ｂ）に示すように、半導体層４０が、ゲート線３１（ゲート電極）とオーバーラップするように形成される。その後、図１２（ａ）に示すパターンで、ＴＦＴ３３のソース・ドレインに接続される画素電極配線３５ａ、ＴＦＴ３４のソース・ドレインに接続される画素電極配線３６ａを形成する。このときの反射領域２１、透過領域２２、及び、反射領域２１と透過領域２２との境界部のそれぞれの断面は、図１２（ｂ）〜（ｄ）に示すようになる。反射領域２１では、隣接する画素電極配線３５ａの間に、第１共通電極配線３７ａが形成される。また、第１共通電極配線３７ａは、表示領域において、画素電極配線３５ａと第１共通電極配線３７ａとの面積比が１：１となるように形成される。これは、画像表示時に、後に形成する反射板１６に、画素電極３５と第１共通電極３７との中間電位を与えるようにするためである。第１共通電極配線３７ａ及び第２共通電極配線３８ａの形成後、その上を絶縁層で覆う。

引き続き、ＯＣ層（絶縁層）４０を、図１３（ａ）に示すパターンで形成する。このＯＣ層４０は、同図（ｂ）〜（ｄ）に示すように、反射領域２１において断面が凹凸を有するように形成される。透過領域２２については、平坦に形成される。反射領域２１では、ＯＣ層４０の上にＡｌ層を形成し、図１４（ａ）に示すパターンで、反射板１６を形成する。このときの反射領域２１、透過領域２２、及び、反射領域２１と透過領域２２との境界部のそれぞれの断面は、同図（ｂ）〜（ｄ）に示すようになる。同図（ｂ）に示すように、反射領域２１では、後に形成する画素電極３５、及び、第１共通電極３７の直下では、Ａｌ層が除去されている。

反射板の形成後、図１５（ａ）に示すパターンで、位相差層１８を形成する。位相差層１８の形成方法は、ＯＣ層４０上にポリイミド整合層を形成し、コーティングされたポリイミド層を焼成し、配向処理を行う。配向処理は、ラビングや光配向の手法が一般的に用いられる。次に。位相差板材料（液晶ポリマー）を、所望のリタデーション（ここでは５５０ｎｍの光のλ/４波長板）となる膜厚で塗布する。この状態で、位相差層材料は配向方向に整列するので、室温のＮ_２雰囲気中で紫外線を照射し重合させる。更に、重合密度を上げるため、Ｎ_２雰囲気中で高温処理を行うことで位相差層を形成する。この位相差層１８の形成により、同図（ｂ）〜（ｄ）に示すように、反射領域２１の凹凸が平坦化され、かつ、反射領域２１と透過領域２２の双方の領域において、セルギャップが一定となるように調整される。その後、図１６（ａ）に示す位置に、画素電極配線３５ａ、３６ａ、第１共通電極配線３７ａ、及び、第２共通電極配線３８ａを覆う絶縁層にコンタクトホール４２を形成し、画素電極配線３５ａ、３６ａ、第１共通電極配線３７ａ、及び、第２共通電極配線３８ａを露出させる（同図（ｂ））。

コンタクトホールの形成後、図１７（ａ）に示すパターンで、位相差層１８上に、画素電極３５、３６と、第１共通電極３７と、第２共通電極３８とをそれぞれ形成する。反射領域２１、透過領域２２、及び、反射領域２１と透過領域２２との境界部におけるそれぞれの断面は、同図（ｂ）〜（ｄ）に示すようになる。この画素電極３５、３６、第１共通電極３７、及び、第２共通電極３８の形成では、各電極と、画素電極配線３５ａ、３６ａ、第１共通電極配線３７ａ、及び、第２共通電極配線３８ａとを、それぞれコンタクトホール４２を介して接続する。以上の工程により、本実施形態の半透過型液晶表示装置１０で使用するＴＦＴ基板１４が製造される。

本発明の第２実施形態について説明する。図１８は、本発明の第２実施形態の半透過型液晶表示装置の１画素内のＴＦＴ基板１４上に形成されたＴＦＴ、配線、画素・共通電極の平面構造を示している。本実施形態の液晶表示装置１０ａは、図１に示す第１の実施形態の液晶表示装置１０と同様の断面構造を有し、第１偏光板、対向基板、液晶層、基板、及び第２偏光板を有する。また、本実施形態の液晶表示装置１０ａにおける第１の偏光板の偏光方向、第２の偏光板の偏光方向、位相差層の遅相軸方向、及び、液晶の配向方向は、第１の実施形態の液晶表示装置１０と同様である。本実施形態の液晶表示装置１０ａは、画素内の平面構造と、ゲート線３１及びデータ線３２に対する信号の供給の仕方とを除いて、第１の実施形態の液晶表示装置１０と同様な構成である。図１と同じものは、同じ符号で示す。

図１８に示すように、基板上には、互いに直交するゲート線３１ａ、３１ｂとデータ線３２とが形成されており、ゲート線３１ａ、３１ｂとデータ線３２との交点付近に、ＴＦＴ３３、３４が形成されている。本実施形態では、ゲート線を、反射領域２１と透過領域２２とで分ける。すなわち、ゲート線は、反射領域２１に対応するＴＦＴ３３のゲートに接続されるゲート線３１ａと、透過領域２２に対応するＴＦＴ３４のゲートに接続されるゲート線３１ｂとの２つに分割される。ＴＦＴ３３は、ソース・ドレインの一方をデータ線３２に接続し、他方を反射領域２１内の反射用画素電極３５に接続する。反射領域２１及び透過領域２２に形成された共通電極３９は、同一の共通電極配線（ＣＯＭ線）３９ａに接続されており、各領域の共通電極３９は、ＣＯＭ線３９ａを介して、液晶表示装置１０ａの各画素に共通の所定波形の共通電極信号が供給される。

図１９は、データ線、ゲート線、反射画素電極電位、透過画素電極電位、及び共通電極電位の、データ線又は画素電極への画素電位の書き込み時、及び、その後の電位変化の様子を示している。同図（ａ）は、反射領域２１における電位変化の様子を示し、同図（ｂ）は、透過領域２２における電位変化の様子を示している。本駆動はドット反転駆動を採用しているので、共通電極３９（図１８）の電位の変位はなく、０Ｖで固定されている。本実施形態では、ゲート線が、反射用ゲート線３１ａと、透過用ゲート線３１ｂとの２つに分かれているため、それに応じて、ゲート線のライン選択期間を、反射選択期間と透過選択期間に分けている。そして、反射選択期間には、反射用ゲート信号がオンし、透過選択期間には、透過用ゲート信号がオンする駆動としている。

データ線３２には、反射選択期間と、透過選択期間とで、それぞれ反射領域２１で表示すべき諧調に応じたデータ信号と、透過領域２２で表示すべき諧調に応じたデータ信号とが供給される。例えば、反射選択期間中はＶ（６３）＝５Ｖの電位データ信号をデータ線３２に供給し、透過選択期間中はＶ（０）＝０Ｖの電位データ信号をデータ線３２に供給する。この場合、各選択期間に応じて、反射用画素電極３５には５Ｖが書き込まれ、透過用画素電極３６には０Ｖが書き込まれることになる。このとき、共通電極電位は０Ｖであるため、反射領域には５Ｖの電界が印加され、反射ではノーマリーホワイトなので、液晶は黒表示されることになる。また、透過領域では、０Ｖの電界が印加されて、透過ではノーマリーブラックなので、液晶は黒表示されることになる。このように、反射選択期間と透過選択期間とで、データ線３２に供給する信号を変化させることで、反射・透過双方の領域で黒表示とすることができる。

次に、ライン選択期間中に、反射選択期間に反射領域２１に対応するデータ信号（反射電位）と、透過選択期間に透過領域２２に対応するデータ信号（透過電位）とを生成する方法について説明する。図２０は、液晶表示装置１０ａを液晶駆動用ドライバーまでを含めて示している。液晶表示部１００を駆動するための液晶駆動用ドライバー１０１には、通常、液晶用のタイミング信号と、各画素に対応した、例えばＲＧＢ８ビット程度のデジタル信号（Ｄ（ｎ，ｍ））とが、画素ごとにシリアルに入力される。液晶駆動用ドライバー１０１は、入力された画素信号とタイミング信号とに基づいて、ゲート線３１ａ、３１ｂに供給するゲート信号と、データ線３２に供給するデータ信号、及び、共通電極３９に供給する共通電極信号とを生成する。

図２１は、液晶駆動用ドライバー１０１の構成を示している。液晶駆動用ドライバー１０１は、タイミングコントローラ１１１、反射透過切替え回路１１２、データラッチ１１３、デジタルアナログ変換回路（ＤＡＣ）１１４、電圧生成回路１１５、及び、ＣＯＭ信号回路１１６を有する。タイミングコントローラ１１１は、ゲート用タイミング生成回路及びデータ用タイミング生成回路を含んでおり、入力されるタイミング信号に基づいて各種タイミング信号を生成する。その際、液晶駆動用ドライバー１０１は、画素１ラインのタイミングを反射領域用のタイミング（反射選択期間）と、透過領域用のタイミング（透過選択期間）に分け、それらのタイミングでゲート線３１ａ、３１ｂを駆動する。反射領域２１に対応するゲート線３１ａと、透過領域２２に対応するゲート線３１ｂに供給するそれぞれのゲート信号は、液晶駆動用ドライバー１０１内で生成することもできる他、ＴＦＴ基板上にＴＦＴにてシフトレジスタを用いて形成することもできる。

反射透過切替え回路１１２は、デジタル画素信号Ｄ（ｎ，ｍ）と反射透過選択信号とを入力し、反射選択期間では反射領域２１に対応した反射用デジタル画素信号を出力し、透過選択期間では透過領域２２に対応した透過用デジタル画素信号を出力する。データラッチ１１３は、シリアルパラレル変換を行い、反射透過切替え回路１１２が出力するデジタル画素信号をＤＡＣ回路１１４に受け渡す。ＤＡＣ回路１１４は、データラッチ１１３から入力するデジタル画素信号、及び、電圧生成回路１１５が生成する電圧に基づいて、デジタル画素信号の階調に対応する電圧信号（データ信号）を生成する。ＣＯＭ信号回路１１６は、各画素の共通電極３９（図１８）に供給する共通電極信号を生成する。

反射透過切替え回路１１２は、入力されるデジタル画素信号Ｄ（ｎ，ｍ）の１ライン分を記憶するラインメモリ１２１と、反射部への画素階調変換手段用のルックアップテーブル（ＬＵＴ）に従って階調変換を行うＬＵＴ回路１２２と、透過部用デジタル画素信号と反射部用デジタル画素信号とを選択する選択回路（ＭＵＸ）１２３とを有する。液晶駆動用ドライバー１０１に入力された反射用デジタル画素信号Ｄ（ｎ，ｍ）は、一旦ラインメモリ１２１に保存される。ＬＵＴ回路１２２は、ラインメモリ１２１に保存されたデジタル画素信号の階調を反転させた反射用デジタル画素信号を生成する。ＭＵＸ回路１２３は、反射選択期間では、ＬＵＴ回路１２２が生成する反射領域２１に対応した反射用デジタル画素信号を選択し、データラッチ１１３及びＤＡＣ回路１１４に送る。また、透過選択期間では、ＬＵＴ回路１２２を通さないデジタル画素信号（透過用デジタル画素信号）を選択し、データラッチ１１３及びＤＡＣ回路１１４に送る。

ＬＵＴ回路１２２は、例えば、ｎ行目のｍ列の画素に対して、Ｄ（ｎ，ｍ）＝０のデジタル画素信号が、液晶駆動用ドライバー１０１に入力された場合には、この画素信号のデジタルデータを反転したデジタル画素信号を出力する。このとき、ＬＵＴ回路１２２は、単に画素信号のデジタルデータを反転するだけでなく、反射領域と透過領域とにおけるγ特性を一致させるために、階調毎の変換ＬＵＴでγ変換を行ってもよい。この変換ＬＵＴの一例を表１に示す。

例えば、ｎ行目のｍ列の画素に対して、Ｄ（ｎ，ｍ）＝０のデジタル画素信号が、液晶駆動用ドライバー１０１に入力された場合には、反射選択期間では、反射透過切替え回路１１２は、表１に示すＬＵＴを参照して、階調「０」を反転した「６３（５ビット）」を出力する。この場合、ＤＡＣ回路１１４は、反射領域２１に対応したデータ信号として、Ｖｔｐｉｘ（ｎ）＝Ｖ（６３）＝０Ｖのデータ信号をデータ線３２に出力する。また、透過選択期間では、反射透過切替え回路１１２は、階調「０」をそのまま出力する。この場合、ＤＡＣ回路１１４は、透過領域２２に対応したデータ信号として、Ｖｔｐｉｘ（ｎ）＝Ｖ（０）＝５Ｖのデータ信号をデータ線３２に出力する。

以上の動作により、反射選択期間と透過選択期間とで、異なる電位を持つ所定のデータ信号を、通常の画素デジタル信号から作成することができる。なお、上記説明では、反射透過切替え回路１１２は、反射部への画素階調変換手段用のルックアップテーブル（ＬＵＴ）を参照して、反射用デジタル画素信号を生成する例について示したが、反射用デジタル画素信号の生成は、これには限られない。図２２は、反射透過切替え回路１１２の別の構成例を示している。例えば、単位デジタルデータを反転することで反射用デジタル画素信号を生成する場合であれば、同図に示すように、Ｅｘｃｌｕｓｉｖｅ−ＯＲ回路１２４に、ラインメモリ１２１の出力と、反射透過選択信号とを接続する構成とすることができる。この場合には、反射透過切換え回路の回路規模を削減できる。

以上をまとめると、本実施形態では、ゲート線を、反射領域２１に対応したゲート線３１ａと、透過領域に対応したゲート線３１ｂとに分ける。また、画素書き込み期間を２つの期間に分割し、それぞれの期間に対応して、共通のデータ線３２から、反射領域２１に対応したデータ信号と、透過領域２２に対応したデータ信号とを供給して、各領域を駆動する。このとき、一方の領域に対応したデータ信号は、液晶駆動用ドライバー１０１に入力された階調信号に基づいて生成し、他方の領域に対応したデータ信号は、入力された階調信号を画素階調変換回路にて反転した階調信号に基づいて生成する。このようにすることで、各領域の画素電極３５、３６に異なる電圧のデータ信号を書き込むことができ、反射領域２１と透過領域２２とで、共通電極３９と画素電極３５、３６との間の電位差を異なる大きさにして、双方の領域で液晶に印加される電圧を異なる電圧とすることができ、双方の領域における表示を揃えることができる。

次に、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態の半透過型液晶表示装置における１画素内のＴＦＴ基板の平面構造は、第２の実施形態における１画素内の平面構造（図１８）と同様である。図２３は、本実施形態の液晶表示装置で使用される液晶駆動用ドライバーの構成を示している。本実施形態の液晶駆動用ドライバー１０１ａは、図２１に示す第２実施形態の液晶駆動用ドライバー１０１から、反射透過切替え回路１１２を省いた構成である。本実施形態では、ＣＯＭ信号回路１１６は、１ライン選択期間における反射選択期間と、透過選択期間とで、異なる電位を、共通電極に供給する。

図２４は、本実施形態の液晶表示装置のある局面における、データ線、ゲート線、反射画素電極電位、透過画素電極電位、及び共通電極電位の、データ線又は画素電極への画素電位の書き込み時およびその後の電位変化の様子を示している。本駆動は、ゲートライン反転駆動を採用している。本実施形態においても、第２実施形態と同様に、ゲート線は反射部のＴＦＴに接続された反射用ゲート線３１ａ（図１８）と、透過部のＴＦＴに接続された透過用ゲート線３１ｂとの２つに分かれており、それに応じて、ゲート線のライン選択期間を、反射選択期間と透過選択期間とに分けている。そして、反射選択期間には、反射用ゲート信号がオンし、透過選択期間には、透過用ゲート信号がオンする駆動としている。

データ信号は、ライン選択期間に同期しており、反射選択期間中／透過選択期間中共に、例えばＶ（６３）＝５Ｖの電位をとる。共通電極信号は、ライン選択期間ではなく、その半分の、反射選択期間／透過選択期間ごとに変位している。例えば、反射選択期間で０Ｖとなっているときには、透過選択期間では５Ｖとなる。このため、反射領域には５Ｖの電界が印加されて、反射ではノーマリーホワイトなので、液晶は黒表示されることとなり、透過領域では０Ｖの電界が印加されて、透過ではノーマリーブラックなので、液晶は黒表示されることになる。このため、反射・透過双方の領域で黒表示とすることができる。

本実施形態では、画素書き込み期間を２つの期間に分割し、双方の書き込み期間で、同じデータ信号を画素電極３５、３６に書き込むと共に、共通電極３９への電位を、反射領域２１への書き込み期間と、透過領域２２への書き込み期間とで反転させる。このようにすることで、各領域に対応したデータ信号を生成しなくても、反射領域２１と透過領域２２とで、共通電極３９と画素電極３５、３６との間の電位さを異なる大きさにして、双方の領域で液晶に印加される電圧を異なる電圧とすることができ、双方の領域における表示を揃えることができる。

なお、第２及び第３の実施形態では、ゲート線を、反射用ゲート線３１ａと透過用ゲート線３１ｂとに分けて、反射用画素電極と透過用画素電極に異なった電位を与える例を示したが、図２５に示すように、データ線３２を、反射用データ線３２ａと透過用データ線３２ｂとに分けて、反射用画素電極と透過用画素電極に異なった電位を与える構成とすることもできる。この構成においては、反射部用ＴＦＴと透過部用ＴＦＴを制御するゲート線は、共通でも別々でもよい。データ線３２を２つに分割する構成を採用する場合でも、反射・透過双方の表示を一致させることができる。

本発明の第４実施形態について説明する。図２６は、本発明の第４実施形態の半透過型液晶表示装置の断面構造を示している。本実施形態では、第２偏光板１５における液晶層１３側の偏光子保護層を位相差板１９として用いる。位相差板１９は、光学特性が等方性を有し、かつ、入射する直線偏光が、位相差層１８の遅相軸と直交するように配置される。その他の点は、第１〜第３実施形態と同様である。

一般に、偏光板の偏光子保護層には、ＴＡＣが用いられる。このＴＡＣは、面に垂直方向に光軸を持つ負の一軸の光学特性を有している。このＴＡＣを、第２偏光板１５の液晶層１３側の偏光子保護層として用いると、この偏光子保護層にて斜め視野で位相差を発生することで、位相差層１８に入射する光が直線偏光から楕円偏光に変化し、位相差層１８及び液晶層１３で順次偏光状態が変化して、特に黒表示時の斜め視野での光漏れを増加させ、視野角特性を悪化させる。本実施形態では、第２偏光板１５の液晶層１３側の偏光子保護層（位相差板１９）を等方性にし、入射する直線偏光を、位相差層１８の遅相軸と直交に配置することで、位相差層１８に直線偏光のまま光を入射することができ、第２偏光板１５を透過した光が、位相差層１８及び液晶層１３を、直線偏光のまま透過することで、位相差層１８での偏光変化を抑えて、黒表示時の斜め視野光漏れを低く抑えることができる。

本発明の第５の実施形態について説明する。図２７は、本発明の第５実施形態の半透過型液晶表示装置の断面構造を示している。第４実施形態では、第２偏光板１５の液晶層１３側の偏光子保護層を、等方性を有する位相差板１９として用いた。本実施形態では、これに加えて、第１偏光板１１の液晶層１３側の偏光子保護層を、光学特性が等方性の位相差板２０として用いる。第２偏光板１５の液晶層１３側の偏光子保護層に加えて、第１偏光板１１の液晶層１３側の偏光子保護層を、等方性を有する位相差板２０として用いることで、第４実施形態と同様に、斜め視野での位相差の影響をなくすことで、視野角特性、特に黒表示時の斜め視野光漏れを低く抑えることができる。

本発明の第６実施形態について説明する。本発明の第６実施形態の半透過型液晶表示装置の構成は、図２７に示す第５実施形態の構成と同様である。第５実施形態との相違点は、位相差板１９として、面に垂直方向に光軸を持つ正一軸の位相差層（＋ｃ−ｐｌａｔｅ）を用いる点である。第４、第５実施形態では、位相差板１９の光学特性を等方性にすることで位相差変化を抑え、黒表示時の斜め視野での光漏れを抑えている。本実施形態では、位相差層１８と位相差板１９との組合せにより、黒表示時の斜め視野での光漏れを更におさえ、視野角を拡大する。これは、直交偏光板を斜め視野から観察したときに、偏光軸が直交状態からずれて斜め視野での光漏れが発生するのを、面に垂直に光軸を有する正の一軸の位相差板１９を追加することで、直交状態からのずれを補償するλ／２板として機能し、どの方位から観察しても、直交偏光板として観察されるためである。そのため、位相差層１８と位相差板１９との組合せは、直交状態からのずれを補償するλ／２板として機能するように、位相差板１９の位相差を調整すればよい。また、面に垂直方向に光軸をもつ負の一軸位相差板であるＴＡＣ上の面に垂直方向に光軸を持つ正の一軸位相差板を形成し、全体として上記の位相差と同じ値に調整することによっても効果は同じである。

第４〜第６実施形態における黒表示時の視野での光漏れ抑制の効果を確認するために、シミュレーションを行った。図２８に、シミュレーションを行った液晶表示装置における組合せを示す。シミュレーションでは、第４実施形態〜第６実施形態に対応する実施例４〜実施例６に加えて、通常の透過型ＩＰＳ液晶表示装置と、実施形態１の構成（図１）において、液晶層１３の光軸と入射光の直線偏光の偏光方向とが直交する場合（実施例１−１）、及び、平行な場合（実施例１−２）についても、視野角特性の測定を行った。なお、実施例６については、位相差板１９として、光学特性が等方性の保護層と、面に垂直に光軸を有する正の一軸の位相差層とを重ねた位相差板を用いて、シミュレーションを行った。

シミュレーション結果を、図２９に示す。図２８に示す各組み合わせについて、透過領域２２における黒表示時の輝度視野角特性を計算したところ、図２９に示す結果が得られた。図２９では、黒表示状態で、液晶表示装置を各方位から観察した際に観察される輝度を、輝度等高線で示している。図２８における実施例１−１及び実施例１−２でのシミュレーション結果と、通常の透過ＩＳＰでのシミュレーション結果とを比較すると、実施例１−１及び実施例１−２では、斜め視野での光漏れが大きくなり、視野角特性が悪化している。これは、反射領域にて、λ／４板として機能する位相差層１８が追加されているためである。

一方、実施例４及び実施例５では、実施例１−１及び実施例１−２に比して、斜め視野での光漏れが低減されており、通常の透過ＩＰＳとほぼ同等の視野角特性が得られている。また、実施例６では、斜め視野での光漏れが更に抑制されており、通常の透過ＩＰＳよりも、斜め視野での光漏れが低く抑えられている。このように、半透過型の液晶表示装置においても、透過領域は高視野角を実現できることが確認された。

図３０に、実施例６において、位相差板１９の厚み方向のリタデーションを変化させた際のリタデーションと透過率との関係を示す。図３０では、縦軸を、図２８における従来の透過型ＩＰＳにおける方位角４５°、極角５０°方向の透過率で規格化して示している。位相差板１９の厚み方向リタデーションを、０から２００ｎｍの範囲で変化させ、方位角４５°、極角５０°方向における透過領域での黒状態の透過率を計算すると、図３０に示すグラフが得られる。このグラフより、位相差板１９の厚み方向のリタデーションを、０〜約１８０とすることで、透過率比を１以下とすることができることがわかる。また、厚み方向のリタデーションを、５５ｎｍ〜１３０ｎｍとすれば、透過率比を１／５として、良好なコントラスト比が得られることがわかる。

なお、図１では、位相差層１８上に画素電極３５、３６と、共通電極３７、３８とを形成し、位相差層１８を、ＴＦＴ基板１４と液晶層１３とに隣接させる構成としたが、これには限定されない。位相差層１８は、反射領域２１において、反射板１６よりも上（対向基板１２側）で、かつ、液晶層１３よりも下（ＴＦＴ基板１４側）であればよく、位相差層１８と液晶層１３又は反射板１６との間に、光学的に等方性の層を有する構成としても、同様の効果が得られる。例えば、図３１に示すように、位相差層１８と反射板１６との間に、絶縁層４０を配置し、絶縁層４０上に、画素電極３５、３６と、共通電極３７、３７とを形成する構成でもよい。また、図３２に示すように、ＴＦＴ基板１４に絶縁層４０を設け、ＴＦＴ基板１４の背面側に、位相差層１８と反射板１６とを形成する構成としてもよい。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明の半透過型液晶表示装置は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。

本発明の第１実施形態の液晶表示装置を示す断面図。 ＴＦＴ基板の一画素内を示す平面図。 （ａ）は、反射領域の駆動信号波形を示す波形図、（ｂ）は、（ａ）と同時点における透過領域の駆動信号波形を示す波形図。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ図３（ａ）及び（ｂ）に示す信号が印加されたときの反射領域と透過領域とにおける光の偏光状態の様子を示す模式図。 （ａ）は、反射領域の駆動信号波形を示す波形図、（ｂ）は、透過領域の駆動信号波形を示す波形図。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ図５（ａ）及び（ｂ）に示す信号が印加されたときの反射領域と透過領域とにおける光の偏光状態の様子を示す模式図。 （ａ）及び（ｂ）は、画素電極に画素信号を供給した後の画素電極の電位変化の様子を示す波形図。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれシミュレーションによる電界分布の様子、及び、黒表示状態における光透過率の様子を示す図。 画素電極及び共通電極の直下の反射板付近を拡大して示す断面図。 （ａ）は、ＴＦＴ基板の製造過程における平面図、（ｂ）〜（ｄ）は、各部の断面を示す断面図。 （ａ）は、ＴＦＴ基板の製造過程における平面図、（ｂ）は、ＴＦＴ形成部分の断面を示す断面図。 （ａ）は、ＴＦＴ基板の製造過程における平面図、（ｂ）〜（ｄ）は、各部の断面を示す断面図。 （ａ）は、ＴＦＴ基板の製造過程における平面図、（ｂ）〜（ｄ）は、各部の断面を示す断面図。 （ａ）は、ＴＦＴ基板の製造過程における平面図、（ｂ）〜（ｄ）は、各部の断面を示す断面図。 （ａ）は、ＴＦＴ基板の製造過程における平面図、（ｂ）〜（ｄ）は、各部の断面を示す断面図。 （ａ）は、ＴＦＴ基板の製造過程における平面図、（ｂ）は、一部断面を示す断面図。 （ａ）は、ＴＦＴ基板の製造過程における平面図、（ｂ）〜（ｄ）は、各部の断面を示す断面図。 本発明の第２実施形態の半透過型液晶表示装置の１画素内のＴＦＴ基板上に形成されたＴＦＴ、配線、画素・共通電極の平面構造を示す平面図。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ反射領域及び透過領域における信号駆動波形を示す波形図。 第２実施形態の液晶表示装置を液晶駆動用ドライバーまでを含めて示すブロック図。 液晶駆動用ドライバーの構成を示すブロック図。 反射透過切換え回路の別の構成例を示すブロック図。 本発明の第３実施形態の液晶表示装置で使用される液晶駆動用ドライバーの構成を示すブロック図。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ反射領域及び透過領域における信号駆動波形を示す波形図。 第２実施形態及び第３実施形態の別例を示す平面図。 本発明の第４実施形態の半透過型液晶表示装置の断面構造を示す断面図。 本発明の第５実施形態の半透過型液晶表示装置の断面構造を示す断面図。 シミュレーションを行った液晶表示装置における組合せを示す表。 シミュレーション結果を示す図。 位相差板の厚み方向のリタデーションを変化させた際のリタデーションと透過率との関係を示すグラフ。 本発明の変形例の液晶表示装置の構成を示す断面図。 本発明の別の変形例の液晶表示装置の構成を示す断面図。

符号の説明

１０：液晶表示装置
１１、１５：偏光板
１２：対向基板
１３：液晶層
１４：ＴＦＴ基板
１６：反射板
１８：位相差層
１９、２０：位相差板
２１：反射領域
２２：透過領域
３１：ゲート線
３２：データ線
３３、３４：ＴＦＴ
３５、３６：画素電極
３７、３８：共通電極
３９：ＣＯＭ線
１００：液晶表示部
１０１：液晶駆動用ドライバー
１１１：タイミングコントローラ
１１２：反射透過切替え回路
１１３：データラッチ
１１４：デジタルアナログ変換回路
１１５：電圧生成回路
１１６：ＣＯＭ信号回路
１２１：ラインメモリ
１２２：ＬＵＴ回路
１２３：選択回路
１２４：Ｅｘｃｌｕｓｉｖｅ−ＯＲ回路

Claims (18)

1. 液晶分子がホモジニアス配向で配列された液晶層と、該液晶層を挟み込み互いに対向する２つの透明基板とを備え、各画素が反射領域と透過領域とを有する液晶セルと、前記透過領域で、前記液晶セルを挟み込む位置に、偏光軸が互いに直交するように配置された一対の偏光板と、前記反射領域で、前記液晶セルの表示面側に、前記一対の偏光板のうちで前記透過領域の表示面側に配置した偏光板と同じ偏光軸を有する偏光板とを有する液晶パネルであって、
   前記反射領域では、前記表示面側の偏光板から入射した光を反射するための反射板と前記液晶層との間、前記透過領域では、光入射側の偏光板と液晶層との間に、位相差層を有し、該位相差層の遅相軸と前記液晶層における液晶分子の電圧無印加時の液晶配列方向とが直交し、かつ、前記透過領域の光入射側の偏光板の偏光軸と前記位相差層の遅相軸とは直交又は平行であり、
   黒表示時の液晶ダイレクタ方向が、前記反射領域と前記透過領域とで異なることを特徴とする半透過型液晶表示装置。
2. 前記反射領域及び透過領域の表示面側の偏光板が、前記反射領域及び前記透過領域を覆って延在している、請求項１に記載の半透過型液晶表示装置。
3. 前記透過領域における光源側の偏光板が、前記反射領域と前記透過領域とを覆って延在している、請求項１又は２に記載の半透過型液晶表示装置。
4. 前記反射領域の位相差層と前記透過領域の位相差層は、少なくとも接している、請求項１〜３の何れか一に記載の半透過型液晶表示装置。
5. 前記反射領域の位相差層及び前記透過領域の位相差とは、前記反射領域と前記透過領域とを覆うように延在しており、同一の位相差を有する、請求項４に記載の半透過型液晶表示装置。
6. 前記透過領域における黒表示時の液晶分子配列方向はほぼ初期配列方向であり、前記反射領域における黒表示時の液晶分子配列方向は、初期配列方向から２０°乃至２５°回転した方向である、請求項１〜５の何れか一に記載の半透過型液晶表示装置。
7. 前記透過領域で、黒表示時に、前記液晶層に電界を印加するための画素電極と共通電極とに供給される電位差が、前記反射領域で、前記液晶層に電界を印加するための画素電極と共通電極とに供給される電位差よりも小さい、請求項６に記載の半透過型液晶表示装置。
8. 前記反射領域における液晶駆動と、前記透過領域における液晶駆動とが、反転駆動である、請求項１〜７の何れか一に記載の半透過型液晶表示装置。
9. 前記反射領域がノーマリホワイトで、前記透過領域がノーマリブラックである、請求項１〜８の何れか一に記載の半透過型液晶表示装置。
10. 前記位相差層の位相差が、ほぼλ／４である、請求項１〜９の何れか一に記載の半透過型液晶表示装置。
11. 前記液晶層が、ＩＰＳモードで駆動される、請求項１〜１０の何れか一に記載の半透過型液晶表示装置。
12. 前記位相差層の上面、又は、下面に、前記液晶層を駆動するための画素電極及び共通電極が形成される、請求項１〜１１の何れか一に記載の半透過型液晶表示装置。
13. 前記透過領域での光源側の偏光板における前記液晶層側の偏光子保護層の光学特性が等方性であり、前記光源側の偏光板の光透過軸と前記位相差層の遅相軸とがほぼ直交する、請求項１〜１２の何れか一に記載の半透過型液晶表示装置。
14. 前記表示面側の偏光板における前記液晶層側の偏光子保護層の光学特性が等方性である、請求項１〜１３の何れか一に記載の半透過型液晶表示装置。
15. 前記透過領域での光源側の偏光板における前記液晶層側の偏光子保護層が、基板垂直方向に光軸を持つ正の一軸の位相差を有し、前記表示面側の偏光板における前記液晶層側の偏光子保護層の光学特性が等方性である、請求項１〜１２の何れか一に記載の半透過型液晶表示装置。
16. 前記透過領域での光源側の偏光板における前記液晶層側の偏光子保護層の厚み方向のリタデーションが１８０ｎｍ以下である、請求項１５に記載の半透過型液晶表示装置。
17. 前記透過領域での光源側の偏光板における前記液晶層側の偏光子保護層の光学特性が等方性であり、該偏光子保護層と前記位相差層との間に、基板面に垂直方向に光軸を持つ正の一軸の位相差板を更に配置し、前記偏光子保護層と前記位相差板とを合わせた厚み方向のリタデーションが１８０ｎｍ以下である、請求項１〜１２の何れか一に記載の半透過型液晶表示装置。
18. 前記透過領域での光源側の偏光板の光透過軸と、前記液晶層における透過領域での電圧無印加時の液晶配向方向とがほぼ平行である、請求項１５〜１７の何れか一に記載の半透過型液晶表示装置。

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