JP2001272666A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ＳＴＮ方式の反射／透過型液晶表示装置とし
て、外光を利用する反射表示のときも、偏光板による吸
収を受けない十分な強度の光を前面に出射し、明るい画
面を得ることができるものを提供する。 【解決手段】液晶分子が１８０°〜２７０°の範囲のツ
イスト角でツイスト配向した液晶素子１を挟んで前後一
対の偏光板１０，１１を配置し、前記液晶素子１の後基
板３の内面の配向処理面と後側偏光板１１との間に半透
過反射膜１２を設け、前記後側偏光板１１の背後にバッ
クライト１３を配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ＳＴＮ（スーパ
ー・ツィステッド・ネマティック）方式の反射／透過型
液晶表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＳＴＮ方式の液晶表示装置は、対向する
内面それぞれに電極が形成されるとともにその上に配向
処理が施された前後一対の基板間に、液晶分子が１８０
°〜２７０°の範囲のツイスト角でツイスト配向した液
晶層が設けられた液晶素子と、前記液晶素子を挟んで配
置された前後一対の偏光板とにより構成されている。

【０００３】このＳＴＮ方式の液晶表示装置は、液晶分
子のツイスト角が大きいため、電圧に対する透過率の変
化が急峻であり、液晶分子のツイスト角がほぼ９０°の
液晶素子を用いるＴＮ（ツィステッド・ネマティック）
方式の液晶表示装置に比べて、時分割駆動性に優れてい
る。

【０００４】そのため、ＳＴＮ方式の液晶表示装置は、
ＴＮ方式の液晶表示装置のように、各画素毎にその電極
間電圧を保持するためのスイッチング素子（例えばＴＦ
Ｔ）を設けることなく、高いデューティーの時分割駆動
が可能である。

【０００５】ところで、前記ＳＴＮ方式の液晶表示装置
には、表示の観察側である前面側から入射する外光を利
用する反射表示を行なう反射型のものと、後面側から入
射する照明光を利用する透過表示を行なう透過型のもの
と、前記反射表示と透過表示との両方の表示を行なう反
射／透過型のものとがある。

【０００６】反射／透過型の液晶表示装置は、十分な明
るさの外光が得られる環境下では外光を利用する反射表
示を行ない、十分な明るさの外光が得られないときに、
照明光を利用する透過表示を行なうものであり、明るい
環境下でも暗い環境下でも使用することができるととも
に、常に照明光を利用して表示する透過型のものに比べ
て、消費電力が少なくて済むという利点をもっている。

【０００７】この反射／透過型液晶表示装置は、従来、
前記液晶素子を挟んで前後一対の偏光板が配置されると
ともに、前記液晶素子の後面側に配置された後側偏光板
の背後に半透過反射膜が配置され、この半透過反射膜の
背後に、前記液晶素子に向けて照明光を出射するバック
ライトが配置された構成となっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の反射／
透過型液晶表示装置は、液晶素子を挟んで前後一対の偏
光板が配置され、その後側偏光板の背後に半透過反射膜
が配置され、この半透過反射膜の背後にバックライトが
配置された構成であるため、外光を利用する反射表示の
ときの画面が暗いという問題をもっている。

【０００９】すなわち、従来の反射／透過型液晶表示装
置は、バックライトを点灯させて透過表示を行なうとき
は、前記バックライトからの照明光が半透過反射膜を透
過するとともに後側偏光板を透過して直線偏光となって
液晶素子に入射し、この液晶素子の液晶層を透過した光
が前側偏光板に入射して、その光のうち、前記前側偏光
板を透過する偏光成分の光がこの前側偏光板を透過して
画像光となり、その画像光がそのまま前面に出射するた
め、偏光板による光の吸収が、後側偏光板による直線偏
光を得るための吸収と、前側偏光板による画像光を得る
ための吸収だけである。

【００１０】これに対して、反射表示のときは、前面側
から入射する外光が、前側偏光板を透過して直線偏光と
なって液晶素子に入射し、この液晶素子の液晶層を透過
した光が後側偏光板に入射して、その光のうち、前記後
側偏光板を透過する偏光成分の光がこの後側偏光板を透
過して画像光となり、その画像光が、前記半透過反射膜
により反射され、前記後側偏光板と液晶素子と前側偏光
板とを順に透過して前面に出射する。

【００１１】そのため、反射表示のときは、前側偏光板
と液晶素子と後側偏光板とを透過して画像光となった光
が、前記半透過反射膜により反射されて前面に出射する
過程で、前記後側偏光板と前側偏光板とにより吸収を受
け、その分、前面に出射する光の強度が低下して、画面
が暗くなる。

【００１２】この発明は、ＳＴＮ方式の反射／透過型液
晶表示装置として、反射表示のときも明るい画面が得ら
れるものを提供することを目的としたものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明は、対向する内
面それぞれに電極が形成されるとともにその上に配向処
理が施された前後一対の基板間に、液晶分子が１８０°
〜２７０°の範囲のツイスト角でツイスト配向した液晶
層が設けられた液晶素子を備え、前面側から入射する外
光を利用する反射表示と、後面側から入射する照明光を
利用する透過表示との両方の表示を行なう液晶表示装置
において、前記液晶素子を挟んで前後一対の偏光板が配
置されるとともに、前記液晶素子の後基板の内面の配向
処理面と前記液晶素子の後面側に配置された後側偏光板
との間に半透過反射膜が設けられ、前記後側偏光板の背
後に、前記液晶素子に向けて照明光を出射するバックラ
イトが配置されていることを特徴とするものである。

【００１４】この発明の液晶表示装置は、液晶素子を挟
んで前後一対の偏光板を配置し、前記液晶素子の後基板
の内面の配向処理面と後側偏光板との間に半透過反射膜
を設け、前記後側偏光板の背後にバックライトを配置し
たものであるため、外光を利用する反射表示のときも、
偏光板による余計な光吸収は無い。

【００１５】すなわち、バックライトを点灯させて透過
表示を行なうときは、前記バックライトからの照明光が
後側偏光板を透過して直線偏光となり、その光が半透過
反射膜を透過して液晶素子に入射し、この液晶素子の液
晶層を透過した光が前側偏光板に入射して、その光のう
ち、前記前側偏光板を透過する偏光成分の光がこの前側
偏光板を透過して画像光となり、その画像光がそのまま
前面に出射する。

【００１６】また、外光を利用する反射表示のときは、
前面側から入射する外光が、前側偏光板を透過して直線
偏光となって液晶素子に入射し、この液晶素子の液晶層
を透過した光が前記半透過反射膜により反射され、後側
偏光板を通ることなく前記液晶層を再び透過して前記液
晶素子の前面に出射し、その光のうち、前記前側偏光板
を透過する偏光成分の光がこの前側偏光板を透過して画
像光となり、その画像光がそのまま前面に出射する。

【００１７】そのため、この液晶表示装置は、反射表示
のときの偏光板による光の吸収が、前側偏光板による直
線偏光を得るための吸収と画像光を得るための吸収だけ
であり、したがって、外光を利用する反射表示のとき
も、偏光板による余計な吸収を受けない十分な強度の光
を前面に出射し、明るい画面を得ることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】この発明の液晶表示装置は、上記
のように、液晶分子が１８０°〜２７０°の範囲のツイ
スト角でツイスト配向した液晶素子を挟んで前後一対の
偏光板を配置し、前記液晶素子の後基板の内面の配向処
理面と後側偏光板との間に半透過反射膜を設け、前記後
側偏光板の背後にバックライトを配置することにより、
外光を利用する反射表示のときも、偏光板による余計な
吸収を受けない十分な強度の光を前面に出射し、明るい
画面を得ることができるようにしたものである。

【００１９】この発明の液晶表示装置においては、前記
液晶素子の液晶分子のツイスト角を２２０°〜２６０°
の範囲、前記液晶素子の液晶の屈折率異方性Δｎと液晶
層厚ｄとの積Δｎｄの値を６００ｎｍ〜９００ｎｍの範
囲とし、前記液晶素子の前面側に配置された前側偏光板
の吸収軸の向きを、前記液晶素子の後基板の配向処理方
向に対し、前記液晶分子のツイスト方向とは逆方向に１
０°〜８０°の角度範囲の方向またはその方向に対して
ほぼ直交する方向、後側偏光板の吸収軸の向きを、前記
後基板の配向処理方向に対し、前記液晶分子のツイスト
方向とは逆方向に−１５°〜５５°の角度範囲の方向と
するのが好ましく、このようにすることにより、反射表
示をより明るくするとともに良好なコントラストを得る
ことができる。

【００２０】また、この発明の液晶表示装置において
は、前記液晶素子とその前面側に配置された前側偏光板
との間に位相板を配置するのが好ましく、このような構
成とすることにより、表示の帯色を補償することができ
る。

【００２１】このように前記液晶素子と前側偏光板との
間に位相板を配置する場合は、上述したように、前記液
晶素子の液晶分子のツイスト角を２２０°〜２６０°の
範囲、前記液晶素子のΔｎｄの値を６００ｎｍ〜９００
ｎｍの範囲とし、前側偏光板の吸収軸の向きを、前記液
晶素子の後基板の配向処理方向に対し、前記液晶分子の
ツイスト方向とは逆方向に１０°〜８０°の角度範囲の
方向またはその方向に対してほぼ直交する方向、後側偏
光板の吸収軸の向きを、前記後基板の配向処理方向に対
し、前記液晶分子のツイスト方向とは逆方向に−１５°
〜５５°の角度範囲の方向にするとともに、前記位相板
の遅相軸の向きを、前記液晶素子の後基板の配向処理方
向に対し、前記液晶分子のツイスト方向とは逆方向に９
５°〜１７５°の角度範囲の方向またはその方向に対し
てほぼ直交する方向とし、前記位相板のリタデーション
を３００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲に設定するのが好まし
く、このようにすることにより、表示の帯色をより効果
的に補償するとともに、反射表示のときのコントラスト
をさらに高くすることができる。

【００２２】さらに、前記半透過反射膜は、前記液晶素
子と後側偏光板との間に設けてもよいが、前記液晶素子
の後基板の内面に設けるのが好ましく、このようにする
ことにより、反射表示をより明るくすることができる。

【００２３】その場合、前記半透過反射膜は、前記液晶
素子の後基板の内面に設けられた電極の上に形成するの
がより好ましく、このようにすることにより、前記反射
表示の明るさをさらに明るくすることができる。

【００２４】

【実施例】図１および図２はこの発明の第１の実施例を
示しており、図１は液晶表示装置の一部分の断面図であ
る。

【００２５】この液晶表示装置は、外光を利用する反射
表示と、照明光を利用する透過表示との両方の表示を行
なうＳＴＮ方式のものであり、図１のように、液晶素子
１と、前記液晶素子１を挟んで配置された前後一対の偏
光板１０，１１と、前記液晶素子１の後基板３の内面の
配向処理面と前記液晶素子１の後面側に配置された後側
偏光板１１との間に設けられた半透過反射膜１２と、前
記後側偏光板１１の背後に配置されたバックライト１４
とを備えている。

【００２６】前記液晶素子１は、対向する内面それぞれ
に透明な電極４，５が形成されるとともにその上に配向
処理が施された前後一対の透明基板２，３間に、液晶分
子が１８０°〜２７０°の範囲のツイスト角でツイスト
配向した液晶層９が設けられたものであり、前記一対の
基板２，３はその周縁部において図示しない枠状のシー
ル材を介して接合されており、これらの基板２，３間の
前記シール材で囲まれた領域に誘電異方性が正のネマテ
ィック液晶が封入されて前記液晶層９が形成されてい
る。

【００２７】この液晶素子１は、単純マトリックス型の
ものであり、その一方の基板、例えば前基板２の内面の
電極４は、行方向（図1において左右方向）に沿う互い
に平行な複数の走査電極、後基板３の内面の電極５は、
列方向（図1において紙面に垂直な方向）に沿う互いに
平行な複数の信号電極である。

【００２８】また、この液晶素子１は、フルカラー画像
を表示するものであり、そのいずれか一方の基板、例え
ば前基板２の内面に、前記複数の走査電極４と信号電極
５とが互いに対向する複数の画素にそれぞれ対応する複
数の色、例えば赤、緑、青の３色のカラーフィルタ６
Ｒ，６Ｇ，６Ｂを備えている。なお、このカラーフィル
タ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂを形成した前基板３の内面の電極４
は、前記カラーフィルタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂの上に形成さ
れている。

【００２９】さらに、前記一対の基板２，３の内面には
それぞれ、前記電極４，５を覆ってポリイミド等からな
る水平配向膜７，８が設けられており、これらの配向膜
７，８に、その膜面のラビングによる配向処理が施され
ている。

【００３０】そして、前記一対の基板２，３間に設けら
れた液晶層９の液晶分子は、それぞれの基板２，３の近
傍においてその基板２，３の配向処理方向（配向膜７，
８のラビング方向）に沿って配向し、前記一対の基板
２，３間において１８０°〜２７０°の範囲のツイスト
角でツイスト配向している。

【００３１】図２は、前記液晶素子１の一対の基板２，
３の配向処理方向と、前記液晶素子１の前面側に配置さ
れた前側偏光板１０の吸収軸の向きと、前記液晶素子１
の後面側に配置された後側偏光板１１の吸収軸の向きと
を示しており、図において、２ａは液晶素子１の前基板
２の配向処理方向、３ａは後基板３の配向処理方向を示
している。

【００３２】図２のように、この実施例では、前記液晶
素子１の前基板２の配向処理方向２ａを、液晶表示装置
の画面の横軸ｘに対し前面側から見て右回りに２０°〜
４０°の角度範囲の方向にし、後基板３の配向処理方向
３ａを、前記横軸ｘに対し前面側から見て左回りに２０
°〜４０°の角度範囲の方向にし、前記液晶層９の液晶
分子を、そのツイスト方向を図に破線矢印で示したよう
に、前記後基板３の配向処理方向３ａを基準として、前
面側から見て右回りに２２０°〜４０°の範囲のツイス
ト角でツイスト配向させている。

【００３３】さらに、この実施例では、前記液晶素子１
として、液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積Δ
ｎｄの値を、６００〜９００ｎｍの範囲に設定したもの
を用いている。

【００３４】また、図２において、１０ａは前記前側偏
光板１０の吸収軸、１１ａは前記後側偏光板１１の吸収
軸を示しており、この実施例では、前側偏光板１０の吸
収軸１０ａの向きを、前記横軸ｘに対し前面側から見て
左回りに５０°〜１００°または１４０°〜１９０°の
角度範囲の方向にし、後側偏光板１１の吸収軸１１ａの
向きを、前記横軸ｘに対し前面側から見て左回りに２５
°〜７５°の角度範囲の方向にしている。

【００３５】すなわち、この実施例では、前記液晶素子
１の液晶分子のツイスト角を２２０°〜２６０°の範
囲、前記液晶素子１のΔｎｄの値を６００ｎｍ〜９００
ｎｍの範囲にするとともに、前記前側偏光板１０の吸収
軸１０ａの向きを、前記液晶素子１の後基板３の配向処
理方向３ａに対し、前記液晶分子のツイスト方向とは逆
方向に１０°〜８０°の角度範囲の方向またはその方向
に対してほぼ直交する方向（後基板３の配向処理方向３
ａに対し、液晶分子のツイスト方向とは逆方向に１００
°〜１７０°の角度範囲の方向）、後側偏光板１１の吸
収軸１１ａの向きを、前記後基板３の配向処理方向３ａ
に対し、前記液晶分子のツイスト方向とは逆方向に−１
５°〜５５°の角度範囲の方向にしている。

【００３６】また、前記液晶素子１の後基板３の内面の
配向処理面（配向膜８）と前記後側偏光板１１との間に
設けられた半透過反射膜１２は、液晶表示装置の反射型
表示と透過型表示のうちのいずれかを主要な表示に選ぶ
かにより、その反射と透過の比率が設定されるものであ
り、この実施例では、透過率型表示を主要な表示として
いるため、反射率が透過率よりも高い反射／透過特性に
設定されており、前記液晶素子１の後基板３の外面に、
アルミニウム等の高反射率金属からなる粗い膜質の反射
膜を形成したものである。

【００３７】さらに、前記後側偏光板１１の背後に配置
されたバックライト１３は、前記液晶素子１に向けて照
明光を出射する面光源であり、例えば、端面から光を取
り込んでその光を前面全体から出射する透明な導光板
と、この導光板の前記端面に対向させて配置された直管
状の蛍光ランプからなっている。

【００３８】この液晶表示装置は、上記のような構成で
あるため、バックライト１３を点灯させて透過表示を行
なうときは、前記バックライト１３からの照明光が後側
偏光板１１を透過して直線偏光となり、その光が半透過
反射膜１２を透過して液晶素子１に入射し、この液晶素
子１の液晶層９を透過した光が前側偏光板１０に入射し
て、その光のうち、前記前側偏光板１０を透過する偏光
成分の光がこの前側偏光板１０を透過して画像光とな
り、その画像光がそのまま前面に出射する。

【００３９】この透過表示は、ノーマリーブラックモー
ドの表示であり、前記液晶素子１の電極４，５間にオフ
電圧を印加したとき、つまり液晶分子が初期のツイスト
配向状態に配向したときの光の出射率（バックライト１
３からの照明光の強度に対する前面への出射光の強度の
比）が最も低く、前記電極４，５間へのオン電圧の印加
により液晶分子が基板２，３面に対して立上がり配向す
るのにともなって前記出射率が高くなる。

【００４０】また、外光を利用する反射表示のときは、
前面側から入射する外光が、前側偏光板１０を透過して
直線偏光となって液晶素子１に入射し、この液晶素子１
の液晶層９を透過した光が前記半透過反射膜１２により
反射され、後側偏光板１１を通ることなく前記液晶層９
を再び透過して前記液晶素子１の前面に出射し、その光
のうち、前記前側偏光板１０を透過する偏光成分の光が
この前側偏光板１０を透過して画像光となり、その画像
光がそのまま前面に出射する。

【００４１】この反射表示は、ノーマリーホワイトモー
ドの表示であり、前記液晶素子１の電極４，５間にオフ
電圧を印加したとき、つまり液晶分子が初期のツイスト
配向状態に配向したときの光の出射率（バックライト１
３からの照明光の強度に対する前面への出射光の強度の
比）が最も高く、前記電極４，５間へのオン電圧の印加
により液晶分子が基板２，３面に対して立上がり配向す
るのにともなって前記出射率が低くなる。

【００４２】このように、上記液晶表示装置は、外光を
利用する反射表示のときに、前面側から入射した光が、
前側偏光板１０と液晶素子１の液晶層９を透過して半透
過反射膜１２により反射され、後側偏光板１１を通るこ
となく前記液晶層９と前記前側偏光板１０とを透過して
前面に出射するため、反射表示のときの偏光板による光
の吸収が、前記前側偏光板１０による直線偏光を得るた
めの吸収と画像光を得るための吸収だけである。

【００４３】したがって、この液晶表示装置によれば、
外光を利用する反射表示のときも、偏光板による余計な
吸収を受けない十分な強度の光を前面に出射し、明るい
画面を得ることができる。

【００４４】この液晶表示装置においては、上述したよ
うに、前記液晶素子１の液晶分子のツイスト角を２２０
°〜２６０°の範囲、前記液晶素子１のΔｎｄの値を６
００ｎｍ〜９００ｎｍの範囲とし、前記液晶素子１の前
面側に配置された前側偏光板１０の吸収軸１０ａの向き
を、前記液晶素子１の後基板３の配向処理方向３ａに対
し、前記液晶分子のツイスト方向とは逆方向に１０°〜
８０°（より好ましくは２０°〜７０°）またはその方
向に対してほぼ直交する方向、後側偏光板１１の吸収軸
１１ａの向きを、前記後基板３の配向処理方向３ａに対
し、前記液晶分子のツイスト方向とは逆方向に−１５°
〜５５°（より好ましくは−５°〜６０°）の角度範囲
の方向とするのが好ましく、このようにすることによ
り、反射表示をより明るくするとともに良好なコントラ
ストを得ることができる。

【００４５】この液晶表示装置の反射表示のときのオフ
電圧印加時（明表示時）と最も高いオン電圧の印加時
（最も暗い暗表示時）の出射率およびコントラストと、
透過表示のときのオフ電圧印加時（暗表示時）と最も高
いオン電圧の印加時（最も明るい明表示時）の出射率お
よびコントラストは、次の通りである。

【００４６】なお、この出射率およびコントラストは、
液晶素子１としてカラーフィルタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂを備
えないものを用いた、次のような構成の試験装置におけ
る値である。

【００４７】［試験装置の構成］ 液晶素子１の液晶分子のツイスト角＝２４０° 液晶素子１のΔｎｄ＝８００ｎｍ 前側偏光板１０の吸収軸１０ａの向き；液晶素子１の後
基板３の配向処理方向３ａに対し、液晶分子のツイスト
方向とは逆方向に４５°の方向 後側偏光板１１の吸収軸１１ａの向き；前記後基板３の
配向処理方向３ａに対し、前記液晶分子のツイスト方向
とは逆方向に２０°の方向 ［反射表示］ オフ電圧印加時の出射率＝３１．７％ オン電圧印加時の出射率＝ １．７％ コントラスト；２７ この反射表示におけるオフ電圧印加時およびオフ電圧印
加時の出射光の色度（ＣＩＥ色度図上での色度）は、オ
フ電圧印加時で、 ｘコーディネイト＝０．３０ ｙコーディネイト＝０．３３ であり、したがって、オフ電圧印加時の明表示は、無彩
色点に近い白の表示である。

【００４８】また、オン電圧印加時の色度は、 ｘコーディネイト＝０．２２ ｙコーディネイト＝０．１０ であり、オン電圧印加時の暗表示が色を帯びるが、この
ときの出射率が１．７％と低いため、暗表示の帯色はほ
とんど目立たない。

【００４９】［透過表示］ オフ電圧印加時の出射率＝ １．６％ オン電圧印加時の出射率＝１８．４％ コントラスト；１２ この透過表示におけるオフ電圧印加時およびオフ電圧印
加時の出射光の色度は、オフ電圧印加時で、 ｘコーディネイト＝０．２５ ｙコーディネイト＝０．１１ であり、オフ電圧印加時の暗表示が色を帯びるが、この
ときの出射率が１．６％と低いため、暗表示の帯色はほ
とんど目立たない。

【００５０】また、オン電圧印加時の色度は、 ｘコーディネイト＝０．３８ ｙコーディネイト＝０．３９ であり、したがって、オン電圧印加時の明表示は、ほぼ
白の表示である。

【００５１】なお、上述したように、前記液晶素子１の
液晶分子のツイスト角は２２０°〜２６０°の範囲、前
記液晶素子１のΔｎｄの値は６００ｎｍ〜９００ｎｍの
範囲、前記液晶素子１の前面側に配置された前側偏光板
１０の吸収軸１０ａの向きは、前記液晶素子１の後基板
３の配向処理方向３ａに対し、前記液晶分子のツイスト
方向とは逆方向に１０°〜８０°（より好ましくは２０
°〜７０°）の角度範囲の方向またはその方向に対して
ほぼ直交する方向、後側偏光板１１の吸収軸１１ａの向
きは、前記後基板３の配向処理方向３ａに対し、前記液
晶分子のツイスト方向とは逆方向に−１５°〜５５°
（より好ましくは−５°〜６０°）の角度範囲の方向で
あればよく、この範囲であれば、上記試験装置とほとん
ど変わらない出射率およびコントラストが得られる。

【００５２】また、この実施例の液晶表示装置は、液晶
素子１に、複数の画素にそれぞれ対応する赤、緑、青の
３色のカラーフィルタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂを備えさせたも
のであるため、各画素から前記カラーフィルタ６Ｒ，６
Ｇ，６Ｂの色に着色した赤、緑、青の着色光を出射さ
せ、フルカラー画像を表示することができる。

【００５３】このように、上記液晶表示装置は、反射表
示における明表示のとき（オフ電圧印加時）の出射率が
高く、したがって、外光を利用する反射表示のときも明
るい画面を得ることができるとともに、良好なコントラ
ストを得ることができる。

【００５４】ただし、この液晶表示装置は、透過表示に
おける明表示のとき（オン電圧印加時）の出射率が、前
記反射表示における明表示のときの出射率に比べて低い
が、この出射率の低さはバックライト１３からの照明光
の強度を高くすることにより補うことができるため、透
過表示のときも、十分に明るい画面を得ることができ
る。

【００５５】図３および図４はこの発明の第２の実施例
を示しており、図３は液晶表示装置の一部分の断面図で
ある。

【００５６】この実施例の液晶表示装置は、図３のよう
に、液晶素子１とその前面側に配置された前側偏光板１
０との間に位相板１４を配置したものであり、他の構成
は上述した第１の実施例の液晶表示装置と同じである。

【００５７】図４は、前記液晶素子１の一対の基板２，
３の配向処理方向と、前側偏光板１０および後側偏光板
１１の吸収軸の向きと、前記位相板１４の吸収軸の向き
とを示している。

【００５８】図４のように、この実施例では、前記液晶
素子１の前基板２および後基板３のの配向処理方向２
ａ，３ａを上記第１の実施例と同じにし、液晶層９の液
晶分子を、そのツイスト方向を図に破線矢印で示したよ
うに、前記後基板３の配向処理方向３ａを基準として、
前面側から見て右回りに２２０°〜４０°の範囲のツイ
スト角でツイスト配向させるとともに、前記液晶素子１
のΔｎｄの値を６００〜９００ｎｍの範囲に設定してい
る。

【００５９】また、この実施例では、前記前側偏光板１
０および後側偏光板１１の吸収軸１０ａ，１１ａの向き
を上記第１の実施例と同じにし、前記前側偏光板１０の
吸収軸１０ａの向きを、前記液晶素子１の後基板３の配
向処理方向３ａに対し、前記液晶分子のツイスト方向と
は逆方向に１０°〜８０°（より好ましくは２０°〜７
０°）の角度範囲の方向またはその方向に対してほぼ直
交する方向、前記後側偏光板１１の吸収軸１１ａの向き
を、前記後基板３の配向処理方向３ａに対し、前記液晶
分子のツイスト方向とは逆方向に−１５°〜５５°（よ
り好ましくは−５°〜６０°）の角度範囲の方向にして
いる。

【００６０】そして、この実施例では、前記位相板１４
の遅相軸１４ａの向きを、液晶表示装置の画面の横軸ｘ
に対し前面側から見て左回りに１３５°〜１９５°また
は４５°〜１０５°の角度範囲の方向に、つまり、前記
液晶素子１の後基板３の配向処理方向３ａに対し、前記
液晶分子のツイスト方向とは逆方向に９５°〜１７５°
（より好ましくは１０５°〜１６５°）の角度範囲の方
向またはその方向に対してほぼ直交する方向にあるとと
もに、前記位相板１４として、３００ｎｍ〜７００ｎｍ
の範囲のリタデーションを有するものを用いている。

【００６１】この実施例の液晶表示装置によれば、前記
液晶素子１とその前面側に配置された前側偏光板１０と
の間に位相板１４を配置しているため、表示の帯色を補
償することができる。

【００６２】すなわち、ＳＴＮ方式の液晶表示装置は、
前後一対の偏光板の吸収軸がそれぞれ液晶素子の一対の
基板の配向処理方向に対して斜めに交差しているため、
いずれか一方の偏光板を透過して直線偏光となって液晶
素子に入射し、その液晶層を透過した各波長光に位相差
が生じ、各波長毎に偏光状態の異なる楕円偏光となった
光となって他方の偏光板に入射するため、この偏光板を
透過した光が色を帯びるが、この実施例では、液晶素子
１と前側偏光板１０との間に位相板１４を配置している
ため、反射表示のときも透過表示のときも、前記液晶素
子１の液晶層９を透過した各波長光の位相差を前記位相
板１４の複屈折作用により小さくし、出射光の帯色を補
償することができる。

【００６３】そして、この実施例においては、上述した
ように、前記液晶素子１の液晶分子のツイスト角を２２
０°〜２６０°の範囲、前記液晶素子１のΔｎｄの値を
６００ｎｍ〜９００ｎｍの範囲とし、前側偏光板１０の
吸収軸１０ａの向きを、前記液晶素子１の後基板３の配
向処理方向３ａに対し、前記液晶分子のツイスト方向と
は逆方向に１０°〜８０°（より好ましくは２０°〜７
０°）の角度範囲の方向またはその方向に対してほぼ直
交する方向、前記後側偏光板１１の吸収軸１１ａの向き
を、前記後基板３の配向処理方向３ａに対し、前記液晶
分子のツイスト方向とは逆方向に−１５°〜５５°（よ
り好ましくは−５°〜６０°）の角度範囲の方向にする
とともに、前記位相板１４の遅相軸１４ａの向きを、前
記液晶素子の後基板の配向処理方向に対し、前記液晶分
子のツイスト方向とは逆方向に９５°〜１７５°（より
好ましくは１０５°〜１６５°）の角度範囲の方向また
はその方向に対してほぼ直交する方向とし、前記位相板
１４のリタデーションを３００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲
に設定しているため、前記表示の帯色をより効果的に補
償するとともに、反射表示のときのコントラストをさら
に高くすることができる。

【００６４】この液晶表示装置の反射表示のときのオフ
電圧印加時（明表示時）と最も高いオン電圧の印加時
（最も暗い暗表示時）の出射率およびコントラストと、
透過表示のときのオフ電圧印加時（暗表示時）と最も高
いオン電圧の印加時（最も明るい明表示時）の出射率お
よびコントラストは、次の通りである。

【００６５】なお、この出射率およびコントラストは、
液晶素子１としてカラーフィルタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂを備
えないものを用いた、次のような構成の試験装置におけ
る値である。

【００６６】［試験装置の構成］ 液晶素子１の液晶分子のツイスト角＝２４０° 液晶素子１のΔｎｄ＝８００ｎｍ 前側偏光板１０の吸収軸１０ａの向き；液晶素子１の後
基板３の配向処理方向３ａに対し、液晶分子のツイスト
方向とは逆方向に４５°の方向 後側偏光板１１の吸収軸１１ａの向き；前記後基板３の
配向処理方向３ａに対し、前記液晶分子のツイスト方向
とは逆方向に２０°の方向 位相板１４の遅相軸１４ａの向き；前記後基板３の配向
処理方向３ａに対し、前記液晶分子のツイスト方向とは
逆方向に１４０°の方向 位相板１４のリタデーション＝６００ｎｍ すなわち、この試験装置は、上述した第１の実施例の試
験装置と同じ構成のものに、前記位相板１４を付加した
ものである。

【００６７】［反射表示］ オフ電圧印加時の出射率＝３１．０％ オン電圧印加時の出射率＝ ０．９％ コントラスト；３４ この反射表示におけるオフ電圧印加時およびオフ電圧印
加時の出射光の色度（ＣＩＥ色度図上での色度）は、オ
フ電圧印加時で、 ｘコーディネイト＝０．３０ ｙコーディネイト＝０．３３ であり、したがって、オフ電圧印加時の明表示は、上述
した第１の実施例の試験装置と同じ、無彩色点に近い白
の表示である。

【００６８】また、オン電圧印加時の色度は、 ｘコーディネイト＝０．２３ ｙコーディネイト＝０．１５ であり、上述した第１の実施例の試験装置に比べて、出
射光の帯色が改善されるとともに、出射率が０．９％と
低い（第１の実施例の試験装置では出射率＝１．７％）
ため、暗表示の帯色がさらに目立たない。

【００６９】そして、この試験装置の反射表示のときの
コントラストは３４であり、前記第１の実施例の試験装
置（コントラスト＝２７）に比べて十分に高いコントラ
ストが得られる。

【００７０】［透過表示］ オフ電圧印加時の出射率； １．４％ オン電圧印加時の出射率；１８．１％ コントラスト；１３ この透過表示におけるオフ電圧印加時およびオフ電圧印
加時の出射光の色度は、オフ電圧印加時で、 ｘコーディネイト＝０．２９ ｙコーディネイト＝０．１４ であり、前記第１の実施例の試験装置に比べて、出射光
の帯色が改善されるとともに、出射率が１．４％と低い
（第１の実施例の試験装置では出射率＝１．６％）た
め、暗表示の帯色がさらに目立たない。

【００７１】そして、この試験装置の透過表示のときの
コントラストは１３であり、前記第１の実施例の試験装
置（コントラスト＝１２）と同等以上のコントラストが
得られる。

【００７２】また、オン電圧印加時の色度は、 ｘコーディネイト＝０．３７ ｙコーディネイト＝０．３６ であり、したがって、前記第１の実施例の試験装置に比
べて、さらに白に近い明表示が得られる。

【００７３】なお、上述したように、前記液晶素子１の
液晶分子のツイスト角は２２０°〜２６０°の範囲、前
記液晶素子１のΔｎｄの値は６００ｎｍ〜９００ｎｍの
範囲、前記液晶素子１の前面側に配置された前側偏光板
１０の吸収軸１０ａの向きは、前記液晶素子１の後基板
３の配向処理方向３ａに対し、前記液晶分子のツイスト
方向とは逆方向に１０°〜８０°（より好ましくは２０
°〜７０°）の角度範囲の方向またはその方向に対して
ほぼ直交する方向、後側偏光板１１の吸収軸１１ａの向
きは、前記後基板３の配向処理方向３ａに対し、前記液
晶分子のツイスト方向とは逆方向に−１５°〜５５°
（より好ましくは−５°〜６０°）の角度範囲の方向、
前記位相板１４の遅相軸１４ａの向きは、前記液晶素子
の後基板の配向処理方向に対し、前記液晶分子のツイス
ト方向とは逆方向に９５°〜１７５°（より好ましくは
１０５°〜１６５°）の角度範囲の方向またはその方向
に対してほぼ直交する方向、前記位相板１４のリタデー
ションは３００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲であればよく、
この範囲であれば、上記試験装置とほとんど変わらない
出射率およびコントラストが得られる。

【００７４】また、この実施例の液晶表示装置は、液晶
素子１に、複数の画素にそれぞれ対応する赤、緑、青の
３色のカラーフィルタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂを備えさせたも
のであるため、各画素から前記カラーフィルタ６Ｒ，６
Ｇ，６Ｂの色に着色した赤、緑、青の着色光を出射さ
せ、フルカラー画像を表示することができる。

【００７５】なお、上述した第１および第２の実施例で
は、半透過反射膜１２を液晶素子１の後基板３の外面に
形成しているが、前記半透過反射膜１２は、前記液晶素
子１の後面側に配置された後側偏光板１１の前面に形成
してもよく、また、単体の半透過反射膜を用いて、それ
を前記液晶素子１と後側偏光板１１との間に挟持しても
よい。

【００７６】さらに、半透過反射膜は、前記液晶素子１
の後基板３の内面の配向処理面（配向膜８）と前記後側
偏光板１１との間であれば、前記液晶素子１の後基板３
の内面に設けてもよい。

【００７７】図５および図６はそれぞれこの発明の第３
および第４の実施例を示す液晶表示装置の一部分の断面
図であり、これらの実施例は、液晶素子１の後基板３の
内面に半透過反射膜を設けたものである。

【００７８】すなわち、図５に示した第３の実施例は、
液晶素子１の後基板３の内面に、アルミニウム等の高反
射率金属からなる粗い膜質の半透過反射膜１２ａを形成
し、この半透過反射膜１２ａを透明な絶縁膜１５で覆っ
て、この絶縁膜１５の上に電極５を設けるとともに、そ
の上に配向膜８を形成したものであり、他の構成は上述
した第２の実施例と同じである。

【００７９】また、図６に示した第４の実施例は、液晶
素子１の後基板３の内面に設けられた複数の電極５の上
にそれぞれ、アルミニウム等の高反射率金属からなる粗
い膜質の半透過反射膜１２ｂを形成し、その上に配向膜
８を形成したものであり、他の構成は上述した第２の実
施例と同じである。

【００８０】この第３および第４の実施例の液晶表示装
置は、液晶素子１の後基板３の内面に半透過反射膜１２
ａ，１２ｂを設けたものであるため、液晶素子１と後側
偏光板１１との間に半透過反射膜１２を設けた第１およ
び第２の実施例の液晶表示装置に比べて、反射表示のと
きの視差（半透過反射膜上の反射像と、前面に出射する
光像とのずれ）を少なくするとともに、反射表示をより
明るくすることができる。

【００８１】すなわち、液晶素子１と後側偏光板１１と
の間に半透過反射膜１２を設けた第１および第２の実施
例の液晶表示装置では、反射表示のときに、前面側から
入射し、前側偏光板１０と液晶素子１の液晶層９とを透
過した光が、前記液晶素子１の後基板３を透過して半透
過反射膜１２により反射され、その反射光が前記後基板
３を再び透過し、さらに前記液晶層９と前側偏光板１０
とを透過して前面に出射するため、前記後基板３の内面
（電極５との界面）および外面（半透過反射膜１２また
は空気層との界面）での光の屈折による迷光が生じ、そ
の分、前面に出射する光の強度が低下する。

【００８２】これに対して、液晶素子１の後基板３の内
面に半透過反射膜１２ａ，１２ｂを設けた第３および第
４の実施例の液晶表示装置は、前面側から入射し、前側
偏光板１０と液晶素子１の液晶層９とを透過した光が、
前記液晶素子１の後基板３の内面において半透過反射膜
１２ａ，１２ｂにより反射され、その反射光が前記後基
板３を通らずに前記液晶層９と前側偏光板１０とを透過
して前面に出射するため、前面に出射する光の強度を高
く保ち、反射表示をより明るくすることができる。

【００８３】さらに、上記第３および第４の実施例とを
比較すると、図５のように液晶素子１の後基板３の内面
に半透過反射膜１２ａを形成し、この半透過反射膜１２
ａを覆う絶縁膜１５の上に電極５を設けた第３の実施例
では、前記半透過反射膜１２ａへの入射光および反射光
が前記電極５を透過するが、ＩＴＯ等の透明導電膜から
なる前記電極５による光吸収および絶縁膜１５との界面
による光の散乱、反射が発生し、その分、前面に出射す
る光の強度が低下する。

【００８４】一方、図６のように液晶素子１の後基板３
の内面に設けられた複数の電極５の上にそれぞれ半透過
反射膜１２ｂを形成した第４の実施例では、前記半透過
反射膜１２ｂへの入射光および反射光が前記電極５を通
ることがなく、また光学的な界面が少なくなるため、前
面に出射する光の強度が高く、したがって、反射表示の
明るさを前記第３の実施例よりも明るくすることができ
る。

【００８５】なお、上記第１〜第４の実施例では、液晶
素子１にカラーフィルタ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂを備えさせて
いるが、この発明は、カラーフィルタを備えない液晶素
子を用いて白黒画像を表示するＳＴＮ方式の反射／透過
型液晶表示装置にも適用することができる。

【００８６】

【発明の効果】この発明の液晶表示装置は、液晶分子が
１８０°〜２７０°の範囲のツイスト角でツイスト配向
した液晶素子を挟んで前後一対の偏光板を配置し、前記
液晶素子の後基板の内面の配向処理面と後側偏光板との
間に半透過反射膜を設け、前記後側偏光板の背後にバッ
クライトを配置したものであるため、ＳＴＮ方式の反射
／透過型液晶表示装置であるが、外光を利用する反射表
示のときも、偏光板による余計な吸収を受けない十分な
強度の光を前面に出射し、明るい画面を得ることができ
る。

【００８７】この発明の液晶表示装置においては、前記
液晶素子の液晶分子のツイスト角を２２０°〜２６０°
の範囲、前記液晶素子の液晶の屈折率異方性Δｎと液晶
層厚ｄとの積Δｎｄの値を６００ｎｍ〜９００ｎｍの範
囲とし、前記液晶素子の前面側に配置された前側偏光板
の吸収軸の向きを、前記液晶素子の後基板の配向処理方
向に対し、前記液晶分子のツイスト方向とは逆方向に１
０°〜８０°の角度範囲の方向またはその方向に対して
ほぼ直交する方向、後側偏光板の吸収軸の向きを、前記
後基板の配向処理方向に対し、前記液晶分子のツイスト
方向とは逆方向に−１５°〜５５°の角度範囲の方向と
するのが好ましく、このようにすることにより、反射表
示をより明るくするとともに良好なコントラストを得る
ことができる。

【００８８】また、この発明の液晶表示装置において
は、前記液晶素子とその前面側に配置された前側偏光板
との間に位相板を配置するのが好ましく、このような構
成とすることにより、表示の帯色を補償することができ
る。

【００８９】このように前記液晶素子と前側偏光板との
間に位相板を配置する場合は、上述したように、前記液
晶素子の液晶分子のツイスト角を２２０°〜２６０°の
範囲、前記液晶素子のΔｎｄの値を６００ｎｍ〜９００
ｎｍの範囲とし、前側偏光板の吸収軸の向きを、前記液
晶素子の後基板の配向処理方向に対し、前記液晶分子の
ツイスト方向とは逆方向に１０°〜８０°の角度範囲の
方向またはその方向に対してほぼ直交する方向、後側偏
光板の吸収軸の向きを、前記後基板の配向処理方向に対
し、前記液晶分子のツイスト方向とは逆方向に−１５°
〜５５°の角度範囲の方向にするとともに、前記位相板
の遅相軸の向きを、前記液晶素子の後基板の配向処理方
向に対し、前記液晶分子のツイスト方向とは逆方向に９
５°〜１７５°の角度範囲の方向またはその方向に対し
てほぼ直交する方向とし、前記位相板のリタデーション
を３００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲に設定するのが好まし
く、このようにすることにより、表示の帯色をより効果
的に補償するとともに、反射表示のときのコントラスト
をさらに高くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例を示す液晶表示装置の
一部分の断面図。

【図２】第１の実施例における液晶素子の一対の基板の
配向処理方向と前側偏光板および後側偏光板の吸収軸の
向きを示す図。

【図３】この発明の第２の実施例を示す液晶表示装置の
一部分の断面図。

【図４】第２の実施例における液晶素子の一対の基板の
配向処理方向と前側偏光板およ配向処理方向と位相板の
吸収軸の向きを示す図。

【図５】この発明の第３の実施例を示す液晶表示装置の
一部分の断面図。

【図６】この発明の第４の実施例を示す液晶表示装置の
一部分の断面図。

【符号の説明】

１…液晶素子 ２，３…基板 ４，５…電極 ６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ…カラーフィルタ ７，８…配向膜 ９…液晶層 １０，１１…偏光板 １２…半透過反射膜 １３…バックライト １４…位相板

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】対向する内面それぞれに電極が形成される
   とともにその上に配向処理が施された前後一対の基板間
   に、液晶分子が１８０°〜２７０°の範囲のツイスト角
   でツイスト配向した液晶層が設けられた液晶素子を備
   え、前面側から入射する外光を利用する反射表示と、後
   面側から入射する照明光を利用する透過表示との両方の
   表示を行なう液晶表示装置において、 前記液晶素子を挟んで前後一対の偏光板が配置されると
   ともに、前記液晶素子の後基板の内面の配向処理面と前
   記液晶素子の後面側に配置された後側偏光板との間に半
   透過反射膜が設けられ、前記後側偏光板の背後に、前記
   液晶素子に向けて照明光を出射するバックライトが配置
   されていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】液晶素子の液晶分子のツイスト角が２２０
   °〜２６０°の範囲、前記液晶素子の液晶の屈折率異方
   性Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎｄの値が６００ｎｍ〜９
   ００ｎｍの範囲であり、前記液晶素子の前面側に配置さ
   れた前側偏光板の吸収軸の向きが、前記液晶素子の後基
   板の配向処理方向に対し、前記液晶分子のツイスト方向
   とは逆方向に１０°〜８０°の角度範囲の方向またはそ
   の方向に対してほぼ直交する方向、後側偏光板の吸収軸
   の向きが、前記後基板の配向処理方向に対し、前記液晶
   分子のツイスト方向とは逆方向に−１５°〜５５°の角
   度範囲の方向にあることを特徴とする請求項１に記載の
   液晶表示装置。
3. 【請求項３】液晶素子とその前面側に配置された前側偏
   光板との間に、位相板が配置されていることを特徴とす
   る請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 【請求項４】液晶素子の液晶分子のツイスト角が２２０
   °〜２６０°の範囲、前記液晶素子の液晶の屈折率異方
   性Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎｄの値が６００ｎｍ〜９
   ００ｎｍの範囲であり、前側偏光板の吸収軸の向きが、
   前記液晶素子の後基板の配向処理方向に対し、前記液晶
   分子のツイスト方向とは逆方向に１０°〜８０°の角度
   範囲の方向またはその方向に対してほぼ直交する方向、
   後側偏光板の吸収軸の向きが、前記後基板の配向処理方
   向に対し、前記液晶分子のツイスト方向とは逆方向に−
   １５°〜５５°の角度範囲の方向、位相板の遅相軸の向
   きが、前記液晶素子の後基板の配向処理方向に対し、前
   記液晶分子のツイスト方向とは逆方向に９５°〜１７５
   °の角度範囲の方向またはその方向に対してほぼ直交す
   る方向にあるとともに、前記位相板が、３００ｎｍ〜７
   ００ｎｍの範囲のリタデーションを有していることを特
   徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。