JP2003098523A

JP2003098523A - 半透過型液晶表示装置

Info

Publication number: JP2003098523A
Application number: JP2002094369A
Authority: JP
Inventors: Mariko Kawaguri; 真理子河栗; Hisahide Wakita; 尚英脇田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-07-17
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2003-04-03

Abstract

(57)【要約】【課題】高輝度かつ高コントラストな表示が可能であっ
て、安定して製造することが可能な半透過型液晶表示装
置を提供する。【解決手段】一対の基板およびそれらの間に挟持された
液晶層を有するパネルと、パネルのそれぞれの外面に配
された偏光板および位相差板とを備え、画素ごとに反射
表示用の領域と透過表示用の領域が設けられた半透過型
液晶表示装置において、液晶層中の液晶分子がねじれ角
θ_tが１５〜５０度のねじれネマティック配向を示すも
のであって、反射表示用の領域および透過表示用の領域
における液晶層の平均厚さｄと波長５５０ｎｍの光に対
する複屈折値Δｎの積Δｎ・ｄをそれぞれ最適な値に設
定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半透過型液晶表示
装置に関するものであって、より詳しくはその表示の輝
度およびコントラストを向上させるための改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶表示装置として、液晶材料に
より制御する光をバックライトより照射するいわゆる透
過型の液晶表示装置が一般的であったが、近年、モバイ
ル端末等の急速な普及に伴い、バックライトを用いない
ことから消費電力が小さい反射型液晶表示装置が注目さ
れている。反射型液晶表示装置は、外光を反射して表示
を行なうため、屋外等の外光が強い環境では充分な表示
性能を発揮するが、その一方で、暗い屋内や夜間では表
示の視認性が極端に低下する。

【０００３】そこで、従来の透過型液晶表示装置と反射
型液晶表示装置とを組み合わせた半透過型液晶表示装置
が提案されている。半透過型液晶表示装置は、画素ごと
に反射表示用の領域および透過表示用の領域が配された
パネルとバックライトとを有し、外光とバックライトの
照射光の双方を表示に用いる。したがって、暗いところ
でも非常に明るいところでも、すなわち屋内か屋外かに
よらず品位の高い表示が可能であって、さらに透過型液
晶表示装置と比べて消費電力が小さい。

【０００４】半透過型液晶表示装置の構成を図１に示
す。半透過型液晶表示装置１は、一対のガラス基板４ａ
および４ｂとそれらに挟持された液晶層６とを備え、パ
ネル１２には各画素に反射表示領域１３および透過表示
領域１４が設けられている。液晶層６の液晶材料は、両
基板上に配された、たとえばインジウム・スズ酸化物か
らなる一対の透明電極５ａおよび５ｂの間に電圧を印加
することにより駆動される。半透過型液晶表示装置をモ
バイル機器に用いるためには、広い温度範囲で保存や使
用が可能であって、さらに、駆動電圧もできるだけ低い
液晶材料が求められる。このような液晶材料は、一般に
そのΔｎ（複屈折値）が０．０７より大きい。

【０００５】基板４ｂの反射表示領域１３には、凹凸７
が設けられ、さらにそれを被覆してたとえばアルミニウ
ムからなる反射膜８が設けられる。太陽光や天井照明光
など、外部から入射した光は、図中矢印で示すように、
液晶層６を透過しさらに反射膜８で散乱反射した後、再
度液晶層６を透過して外部に出射され、表示に寄与す
る。一方、透過表示領域１４には、凹凸７および反射膜
８は設けられておらず、バックライト光源９から発せら
れ導光板１１より照射された光は、液晶層６を透過した
後、外部に出射されて表示に寄与する。

【０００６】一般に、液晶表示装置では、リタデーショ
ン（複屈折率位相差）に起因したコントラストの低下や
画素の色つきを防止するための対策が施される。反射型
や透過型の液晶表示装置においても、リタデーションに
起因した画素の色つきやコントラストの低下は重要な問
題であるが、反射型と透過型の双方の機能を備えた半透
過型液晶表示装置では、周囲の環境によらず外部から入
射した光とバックライトが発した光の双方が表示に用い
られることから、反射表示領域と透過表示領域の表示色
の差が表示画像の質、特にコントラストおよび輝度に及
ぼす影響をも考慮する必要がある。

【０００７】コントラストの低下や画素の色つきを防止
するために、偏光板、位相差板、液晶層を構成する液晶
材料およびその配向を、微細な反射表示用領域と透過表
示用領域とで使い分けることは困難であって、現実的で
はない。そこで、安価かつ容易であることから一般的に
なっている手段が、位相差板によるリタデーションの補
償である。たとえば、図に示すように、位相差板３ａ、
３ｂ、１０ａおよび１０ｂが、パネル１２と偏光板２ａ
および２ｂとの間に配される。特開２０００−３５５７
０号公報には、図１に示すものと同様であって、パネル
の表裏にいわゆるλ／２板とλ／４板を偏光板の内側に
配した半透過液晶表示パネルが開示されている。なお、
液晶層としては垂直配向の場合についてのみ詳述されて
いる。

【０００８】特開２０００−１８７２２０号公報には、
半透過型液晶表示パネルの表裏両側に、偏光板と位相差
板が設けられ、さらにその反射表示用領域と透過表示用
領域においてそれぞれ最適なリタデーション値が設定さ
れた半透過型液晶表示装置が開示されている。すなわ
ち、同公報では、反射表示領域と透過表示領域でセルギ
ャップを異ならせてそれぞれ最適なリタデーション値を
設定し、反射表示、透過表示とも同時に黒表示を可能と
し、さらに白表示および階調表示も可能にしている。

【０００９】しかしながら、同公報により最適とされた
リタデーション値を満たす半透過型液晶表示装置を作製
してその特性を評価したところ、ツイスト角を５０度以
上とすると、反射表示領域の透過率が低く、明るい表示
が得られなかった。また、ツイスト角を５０度以下にす
ると、一般的なΔｎが０．０７５以上の液晶材料を用い
た場合には、反射表示領域のセルギャップ（液晶層厚）
は３μｍ以下に薄くする必要がある。このようにセルギ
ャップが小さいと、安定した製造が困難になる。また、
パネルを指で押したときにショートが発生し易いといっ
た信頼性の観点からも問題がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点を
解決するためのものであり、高輝度で高コントラストな
表示が可能であって、さらに安定して製造することがで
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。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明では、明るくコン
トラストの優れた表示を可能にするため、その透過表示
領域および反射表示領域における液晶層のΔｎ・ｄ、す
なわち液晶層の厚さｄと液晶材料の複屈折値Δｎの積を
最適値に設定する。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明では、一対の基板およびそ
れらの間に挟持された液晶層を有するパネルと、パネル
のそれぞれの外面に配された偏光板および位相差板とを
備え、画素ごとに反射表示用の領域と透過表示用の領域
が設けられた半透過型液晶表示装置において、液晶層中
の液晶分子がねじれ角θ_tが１５〜５０度のねじれネマ
ティック配向を示すものであって、反射表示用の領域に
おける液晶層の平均厚さｄと波長５５０ｎｍの光に対す
る複屈折値Δｎの積Δｎ・ｄを

【００１３】

【数３】

【００１４】とし、透過表示用の領域における液晶層の
平均厚さｄと波長５５０ｎｍの光に対する複屈折値Δｎ
の積Δｎ・ｄを

【００１５】

【数４】

【００１６】とする。

【００１７】好ましい態様においては、パネルの両面に
それぞれ前記位相差板を２枚配し、そのうち表示のため
に光を出射する側の面には、リターデーション値が２３
０〜２４０ｎｍの第１位相差板と、その下層に積層して
リターデーション値が１４０〜１５０ｎｍの第２位相差
板とを配する。より好ましくは、前記パネルの表示のた
めに光を出射する側の面に配された第１位相差板の遅相
軸とそれと同面に配された偏光板の透過軸とのなす角度
を１６〜２４度とし、第１位相差板の遅相軸と第２位相
差板の遅相軸とのなす角度を５９〜６６度とする。パネ
ルの他方の側の面には、リターデーション値が１３０〜
１４５ｎｍの第３位相差板と、その上層にそれに積層し
たリターデーション値が２６５〜２８０ｎｍの第４位相
差板とを配する。第４位相差板の遅相軸とそれと同面に
配された偏光板の透過軸とのなす角度を１０〜２５度ま
たは６５〜８０度とし、第３位相差板の遅相軸と第４位
相差板の遅相軸とのなす角度を１０〜２５度または５５
〜６５度とする。パネルの表裏に配される位相差板に
は、それぞれリターデーション値が１４７〜１６０ｎｍ
であって、波長が長いほど光の複屈折が大きい逆波長分
散フィルムが用いられる。

【００１８】他の好ましい態様においては、パネルの光
を出射する側の面に配された偏光板の透過軸と同側の前
記位相差板の遅相軸とのなす角度を２５〜３５度とし、
パネルの他方の側の偏光板の透過軸と位相差板の遅相軸
とのなす角度を３５〜４５度とする。パネルの両側に配
される位相差板には、たとえばリタデーション値が互い
に等しいものを用いる。

【００１９】本発明の他の半透過型液晶表示装置では、
一対の基板およびそれらの間に挟持された液晶層を有す
るパネルと、前記パネルのそれぞれの外面に配された偏
光板および位相差板とを備えた半透過型液晶表示装置に
おいて、液晶層の液晶分子をそのねじれ角θ_tが１５〜
５０度のねじれネマティック配向を示すものとし、パネ
ルの両側に配された一対の偏光板の吸収軸のなす角度を
８０〜１１０度とする。好ましくは、パネルの表示のた
めに光を出射する側には、位相差板と偏光板が、その遅
相軸と吸収軸とのなす角度が２５〜３５度となるよう配
され、他方の側には位相差板と前記偏光板が、その遅相
軸および吸収軸のなす角度が５０〜６０度となるよう配
される。パネルの両面に配される位相差板には、たとえ
ばそれぞれリタデーション値が１４０〜１６０ｎｍの単
一の位相差板が用いられる。

【００２０】

【実施例】本発明では、Ｂｅｒｒｅｍａｎｎの４×４マ
トリスク理論に基づいたシミュレーションによって、Δ
ｎ・ｄの適性値を予測したのち、実際にその条件に基づ
いた半透過型液晶表示装置を組み立てて評価した。以
下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。

【００２１】《実施例１》図１に示す半透過型液晶表示
装置において、液晶層６中の液晶材料のツイスト角を６
２度、４５度または２０度に固定し、偏光板２ａの配置
角ω₀と、位相差板３ａおよび３ｂの配置角ω₁およびω
₂と、それらのリターデーション値Ｒ₁およびＲ₂と、位
相差板１０ａおよび１０ｂの配置角ω₃およびω₄と、そ
れらのリターデーション値Ｒ₃およびＲ₄と、液晶層６の
複屈折値Δｎと厚さ（セルギャップ）ｄの積Δｎ・ｄと
をパラメータとして、Ｂｅｒｒｅｍａｎｎの４×４マト
リスク理論に基づいたシミュレーションで、高輝度およ
び高コントラストであって、色付きの小さい白黒表示が
得られる構成を求めた。

【００２２】ここで、図２に示すように、配置角ωのそ
れぞれは、パネルの表側すなわち画像表示面を正視した
ときの水平右方向を０度として、時計と反対周りを正と
してその角度を定義した。液晶分子の配向は、−９０度
すなわち垂直の下方向がツイスト角の中心として、時計
回りに変化させる。例えば、４５度ツイストなら基板４
ａ側の液晶分子の初期配向方向は−１１２．５度であっ
て、基板４ｂ側の液晶分子の初期配向方向は−６７．５
度である。また、２０度ツイストなら基板４ａ側が−１
００度であって、基板４ｂ側が−８０度である。

【００２３】まず、反射表示において、高輝度かつ高コ
ントラストであって、色つきの小さい表示が可能な偏光
板２ａおよび２ｂと位相差板３および１０の構成を求め
た。ここで、反射膜８の反射率は１００％に設定し、偏
光板２ａの透過率を往復で３１．７％に設定した。液晶
材料のΔｎは０．０７５とした。評価の基準として、明
るさ（反射率）が３０％以上（変調効率で約９５％以
上）であって、コントラスト比が３０以上を良としたと
ころ、ツイスト角が２０〜６２度のいずれの角度におい
ても、反射率、コントラスト比ともこの条件を満たす構
成が存在した。

【００２４】次に、反射表示におけるシュミレーション
に基づいて表側の位相差板３ａおよび３ｂと偏光板２ａ
の条件を設定し、それに基づいて裏面側の位相差板１０
ａおよび１０ｂと偏光板２ｂの好ましい条件を求めた。
得られたシュミレーション結果によると、コントラスト
比が２００以上である構成では、ツイスト角を６２度と
すると透過率が１５％となる。また、４５度ツイストお
よび２０度ツイストでは、透過率はそれぞれ約２５％お
よび３０％となる。ツイスト角が５０度以下では、透過
率が２０％以上であって反射表示および透過表示の双方
で明るい表示が可能な構成が得られるが、５０度より大
きくなると透過率は２０％以下となり、いずれの構成に
よっても明るい表示が得られない。従って、ツイスト角
は５０度以下がよいと考えられる。

【００２５】表１に示す構成で、セルギャップｄを変化
させた場合の、反射表示領域の反射率および透過表示領
域の透過率を図３に示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】図３に示すように、セルギャップが２．６
μｍであると、０Ｖから１Ｖまで約３１％で略一定の反
射率となり、さらにより高い電圧の印加によって最大の
変調率が得られる。消費電力の低い、駆動電圧が２．５
ＶのＬＳＩをソースドライバに用いるためには、白表示
のときの電圧と黒表示のときの電圧の差を２．５Ｖ以下
にする必要がある。したがって、白表示の電圧が１Ｖで
あれば、黒表示のときの電圧は３．５Ｖ以下とすべきで
ある。セルギャップがこの値より小さくなるにつれ、反
射率は下がっていき、セルギャップが２μｍでは２５％
となる。さらに小さくなると急激に反射率は下がり、１
μｍではわずかに１０％をも下回ってしまう。一方、セ
ルギャップが２．６μｍより大きくなると、例えば３μ
ｍと４μｍの特性曲線に示されているように、０Ｖにお
ける反射率は徐々に下がっていくものの、ピークの反射
率は３１％と、セルギャップが２．６μｍの場合と同等
の高い値を示す。したがって、白表示の電圧をこの極大
値を示す１．４Ｖ程度に設定すれば、セルギャップが
２．６μｍの場合と同様に明るい白から３．５Ｖ近辺の
黒表示まで良好な階調表示が可能である。

【００２８】セルギャップが４μｍを超えると、０Ｖで
の反射率はセルギャップの増加につれて上昇するもの
の、たとえば５μｍ厚の特性曲線より明らかなように、
反射率曲線は、電圧の上昇に伴って一旦極小値を示した
後に極大値を示すようになる。このようないわゆる波打
ちが生じてくると、表示に色味の変化が大きくなり、視
野角も狭くなるのであまり好ましくない。したがって、
セルギャップの好ましい範囲としては、図中実線で示
す、２．６〜４．０μｍとなる。ここで用いた液晶材料
のΔｎは０．０７５なので、Δｎ・ｄとしては２００〜
３００ｎｍが好ましい。実際の液晶パネルにおいては、
反射膜には散乱反射のために図１に示すように凹凸７が
設けられるため、セルギャップの小さい領域（すなわち
凸部を含む領域）でも反射率の高い２．６μｍ以上を確
保するためには、凹凸が形成された領域を含めたセルギ
ャップの平均を３．０〜３．６μｍとするのが最も好ま
しい。以上のように、３．０μｍ以上のセルギャップで
あっても、良好な表示が可能であることが推測される。

【００２９】次に、同様にツイスト角を２０度としたパ
ネルでの透過表示領域におけるΔｎ・ｄと表示特性の関
係について説明する。表１の構成でセルギャップを変化
させたときの電圧−透過率特性を図４に示す。０〜１Ｖ
での透過率は、セルギャップが３μｍであれば１６％と
低いものの、５μｍまではセルギャップの上昇につれて
上昇する。セルギャップが４μｍでは透過率は２６％と
なり、４．６〜５μｍでは３０％弱の最大値まで上昇す
る。セルギャップがこれより大きくなると、０〜１Ｖで
の透過率は低くなるものの、より高い電圧を印加する
と、４．６〜５μｍにおける最大値とほぼ同等のピーク
値を示す。したがって、透過表示領域のセルギャップが
４μｍ以上あれば、２６％以上の高い透過率が得られ、
明るい表示が可能になる。望ましくは最大透過率が得ら
れる４．６〜６μｍがよい。Δｎ・ｄに換算すると３４
５〜４５０ｎｍとなる。

【００３０】ツイスト角を４５度として、以下の表２に
示す構成で同様にシュミレーションを行った。

【００３１】

【表２】

【００３２】シュミレーションにより得られたツイスト
角が４５度の場合の反射表示特性は、２０度の場合とほ
ぼ同等であったが、良好な反射表示特性が得られるセル
ギャップの範囲がやや狭まり、平均セルギャップで３．
２〜４．０μｍ、すなわちリターデーション値で２４０
〜３００ｎｍとなった。シュミレーションにより得られ
た透過表示特性を図５に示す。透過率の最大値は、４．
４μｍまでセルギャップを大きくするにつれて大きくな
り、セルギャップが４．４μｍでは、２４％強に達す
る。セルギャップを５μｍとすると曲線に小さなピーク
が現れ始め、セルギャップを５．８μｍより大きくする
と透過率の最大値を示すピークの値も下がり始める。最
大透過率よりやや小さい範囲も含めて、セルギャップと
しては、図中実線で示す４．２〜６．０μｍ、Δｎ・ｄ
では３１５〜４５０ｎｍが好ましい。

【００３３】ツイスト角をより小さい１５度としてもほ
ぼ同様の表示特性が得られるが、ツイスト角を小さくす
ると、そのためにセルギャップを小さくする必要があ
る。ホモジニアス配向（ツイスト角０度）の場合には、
反射領域の良好な品位を得るための液晶層のΔｎ・ｄは
１４０ｎｍ強、セルギャップで２．０μｍ程度まで薄く
する必要がある。生産性の低下を避けるためには、ツイ
スト角はちいさくとも１５度である。したがって、ツイ
スト角は１５〜５０度が好ましい。ツイスト角を１５、
２０、２５、・・・、４５または５０度として、反射表
示領域において、コントラスト比が３０以上である領域
をシュミレーションにより求めたところ、以下の二式を
満たす領域となった。

【００３４】

【数５】

【００３５】透過表示領域のΔｎ・ｄとしては、３１５
〜４５０ｎｍであれば、良好な白黒の階調表示が得られ
る。

【００３６】上記のシュミレーション結果に基づいて、
実際に反射表示領域のセルギャップをそれぞれ２．４、
２．８、・・・、４．８または５．２μｍとした半透過
型液晶表示装置を組み立てて、その表示特性を評価し
た。位相差板３および１０には、いずれもノルボルネン
系樹脂からなる日東電工株式会社製のアートンフィルム
を用い、液晶材料には、フッ素系のポジ型ネマチック液
晶の混合物でΔｎが０．０７５のものを用いた。

【００３７】実際に組み立てた液晶表示装置では、コン
トラストが計算の半分程度になること、高透過率偏光板
を用いたことから計算値より２割程度高い明るさが得ら
れたこと以外は、シュミレーションとほぼ結果が一致し
た。その結果を図６に示す。反射率が３０％以上とコン
トラスト比が３０以上の双方を満たすものを○とし、い
ずれか一方のみを満たすものを△とし、双方とも満たさ
ないものを×とした。図６より、実際に良好な反射表示
が可能なΔｎ・ｄの値は、ツイスト角が１５〜２０度に
おいては１９５〜３５０ｎｍであり、ツイスト角が２０
〜３５度においては２２５〜３３０ｎｍであり、ツイス
ト角が３５〜４５度においては２４０〜３００ｎｍであ
ることが分かる。

【００３８】同様に、透過表示領域のセルギャップを変
化させた半透過型液晶表示パネルを組み立てて、その透
過表示特性を評価したところ、明るさやコントラスト比
の絶対値にシュミレーションからのずれは認められたも
のの、Δｎ・ｄが３４５〜４５０ｎｍであれば、良好な
表示特性が得られた。

【００３９】反射表示領域および透過表示領域でそれぞ
れリタデーション値が上記条件を満たす半透過型カラー
液晶表示装置では、バックライトを点灯時に明るくコン
トラストが高い高品位の画像が得られるとともに、バッ
クライトを消灯時には対角５ｃｍの液晶パネルで１０ｍ
Ｗを切る低電力で良好な画質の画像が観察された。すな
わち、外光の下でも暗いところでも環境によらず広い色
再現範囲が得られた。

【００４０】偏光板および位相差板の構成は、以下のよ
うにして決定される。まず、表側の位相差板３について
は、偏光板２ａと隣接する第１の位相差板３ａは、リタ
デーション値が２７５ｎｍであるいわゆるλ／２板より
も、小さいリターデーション値を持つものが優れる。そ
の最適値は２３５ｎｍであるが、２３０〜２４０ｎｍで
あればよい。パネル１２側の第２の位相差板３ｂは、λ
／４（１３７．５ｎｍ）相当か少し大きい値、たとえば
１４０ｎｍから１５０ｎｍが好ましい。偏光板２ａと第
１位相差板３ａは、偏光板２ａの透過軸と第１位相差板
３ａの遅相軸のなす角度が、１６〜２４度、最適には２
０度になるよう配される。さらに第１位相差板３ａと第
２位相差板３ｂは、互いの遅相軸のなす角度が大きくな
るほど明るくなるがコントラストが下がってくることか
ら、５９〜６６度とすることが好ましい。

【００４１】位相差板１０については、パネル１２に近
い第３の位相差板１０ａはλ／４相当か少し小さい方が
よく、１３０〜１４５ｎｍとすることが好ましい。第４
の位相差板１０ｂはλ／２に近い２６５〜２８０ｎｍの
リターデーション値を有するものよい。第３の位相差板
１０ａの遅相軸と第４の位相差板１０ｂの遅相軸のなす
角度は、５５〜６５度、あるいは２５〜３５度とすると
よい。第２の偏光板２ｂの遅相軸と第４の位相差板１０
ｂの遅相軸のなす角度は１０〜２５度、あるいは６５〜
８０度とするとよい。上記範囲から外れると、大抵はコ
ントラストが非常に低くなったり、あるいは反射率や透
過率が下がってしまう等表示品位が下がるので、液晶層
のリターデーションと共に、位相差板、偏光板の配置角
やリターデーションも重要である。液晶層が捩れ配向を
取っているため、その構成パラメータの最適化はねじれ
のない場合と比べて非常に複雑で、容易ではなく、ま
た、構成パラメータによって大きく表示特性が変わって
くる。

【００４２】《実施例２》本実施例では、パネルの表裏
に配する位相差板をそれぞれ一枚にした例について説明
する。図７に、本実施例の半透過型液晶表示装置を示
す。パネル１２の表裏にそれぞれ配された位相差板２３
および２０は、ともに波長が大きくなるとΔｎ・ｄも大
きくなるいわゆる逆波長分散型の位相差板（ＷＲＦ位相
差板）である。すなわち、一般に用いられているポリカ
ーボネートからなるそれと逆の波長分散特性を示す。こ
のような逆波長分散型位相差板は、たとえば帝人（株）
などから入手可能である。

【００４３】ツイスト角が２０度の場合を検討したとこ
ろ、位相差板のΔｎ・ｄは、表側、裏側ともにλ／４
（１３７．５ｎｍ）よりやや大きい値を持つものがよ
く、最適には１５２ｎｍであった。１４７ｎｍ〜１６０
ｎｍであれば、透過表示においてコントラスト比が２０
０以上で、透過率が２６％以上の良好な特性が得られ、
反射表示においても３０％以上の反射率と５０以上の高
いコントラストが得られる。例えばλ／４に近い１４２
ｎｍでは、黒状態が十分沈む電圧が５ボルト近くと高く
なり、電圧が高くとも問題ない車載用などでは使える
が、モバイル機器用としては、上記の範囲が好ましい。
表裏の位相差板の位相差がほぼ等しいと、よりコントラ
ストの高い表示が可能となった。表側の偏光板２３の遅
相軸角度は、−３〜７度、最適には２度である。表側の
位相差板２３はその遅相軸と偏光板２ａの透過軸とのな
す角度を２５〜３５度、最適には約３０度とする。さら
に、裏側偏光板の透過軸と裏側の位相差板の遅相軸がな
す角度は、３５〜４５度度が良かった。なお、このとき
の液晶層のΔｎ・ｄに関しては、実施例１とほとんど同
じ範囲が適していた。最適の構成を表３に示す。

【００４４】

【表３】

【００４５】《実施例３》本実施例では、従来より広く
用いられているポリカーボネートからなる位相差板を、
実施例２と同様にパネルの表裏にそれぞれ１枚ずつ配し
た構成において、最適条件を検討した。ツイスト角が２
０度の場合、位相差板のΔｎ・ｄは、表側、裏側ともに
λ／４（１３７．５ｎｍ）よりやや大きい値を持つもの
がよく、１４０ｎｍ〜１６０ｎｍであれば、コントラス
ト比の高い表示が得られた。透過においては、リターデ
ーション値が大きくなるほどコントラスト比が下がる傾
向が見られ、１４０ｎｍでは１２２４となり、１６０ｎ
ｍでは６６１となった。しかし、リターデーションが大
きくなると黒表示可能な電圧（黒の沈む電圧）が下が
り、１６０ｎｍでは３Ｖになる。したがって、コントラ
スト比が若干低下するものの低電圧化が可能となり、省
電力化に貢献できる。

【００４６】一方、反射においては、１４０〜１６０ｎ
ｍで３０％以上の高い反射率と５０以上の高いコントラ
ストが得られ、１５２ｎｍでは２５３と高いコントラス
ト比が得られた。上記範囲を外れると、コントラスト比
が１０近くに低下した。すなわち、反射表示領域のリタ
デーション値を１４０〜１６０ｎｍとすることで、コン
トラスト比が飛躍的に向上する。

【００４７】さらに、パネルの表裏の偏光板をそれらの
吸収軸のなす角度を０度付近から１８０度まで変化させ
ると、図８に示すように、９０度付近において黒の沈み
が大きくなり、コントラスト比が高くなることが明らか
になった。また、この角度を９０度付近とすることで、
黒表示可能な電圧も８０度で２．９Ｖ、９０度で３．２
Ｖと低電圧化でき、モバイル機器に適用するためには有
効である。１１０度を越えると電圧が３．５Ｖ以上とな
る。もちろん、反射特性とのγ特性、ＶＴカーブと適合
させる必要があるが、透過重視の場合は特にコントラス
ト比が重要なため、８０度以上角度をつけることで計算
上のコントラストを５００以上、さらに最適な設定では
１０００倍近いコントラスト比にできるのは有用であ
る。

【００４８】実際に表示装置を組み立てたところ、開口
率の制限やその他のロスでコントラスト比は理論値より
も半分以下に低下するものの、高コントラスト比のパネ
ルが得られた。パネル表側の位相差板と位相差板がその
遅相軸と吸収軸のなす角度が２５〜３５度、最も好まし
くは３２度になるよう配された場合に優れた表示が得ら
れた。また、パネル裏側の偏光板の吸収軸と位相差板の
遅相軸がなす角度は、５０度から６０度が良かった。以
上の範囲を外れると黒の沈みが悪くなりコントラストが
低下した。なお、このときの液晶層のΔｎ・ｄに関して
は、実施例１とほとんど同じ範囲が適していた。最適の
構成を表４に示す。

【００４９】

【表４】

【００５０】

【発明の効果】本発明によると、反射表示と透過表示と
もに高品位の表示が可能な、低消費電力で高品位の半透
過型液晶を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の半透過型液晶表示装置の要
部を示す概略した縦断面図である。

【図２】同実施例において、偏光板の配置角、位相差板
の配置角および液晶のツイスト角の関係を示す図であ
る。

【図３】同シュミレーションで得られたツイスト角２０
度の半透過型液晶表示装置におけるセルギャップと反射
率の関係を示す特性図である。

【図４】同セルギャップと透過率の関係を示す特性図で
ある。

【図５】ツイスト角４５度の半透過型液晶表示装置にお
けるセルギャップと透過率の関係を示す特性図である。

【図６】同液晶層のリタデーション値と反射表示特性の
関係を示す特性図である。

【図７】本発明の他の実施例の半透過型液晶表示装置の
要部を示す概略した縦断面図である。

【図８】偏光板−位相差板の相対位置とパネルの透過率
との関係を示す特性図である。

【符号の説明】

１液晶表示素子２ａ、２ｂ偏光板３、３ａ、３ｂ、１０、１０ａ、１０ｂ、２０、２３
位相差板４ａ、４ｂガラス基板５ａ、５ｂ透明電極６液晶層７凹凸８反射膜９バックライト光源１１導光板１２パネル１３反射表示領域１４透過表示領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H088 EA16 EA31 GA02 HA10 HA11 HA15 HA18 HA22 KA07 KA11 KA17 KA18 KA30 MA02 MA06 MA16 2H091 FA01X FA08X FA11X FD04 FD06 FD10 FD12 FD22 FD23 KA02 KA03 LA17 LA18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の基板および前記基板間に挟持され
た液晶層を有するパネルと、前記パネルのそれぞれの外
面に配された偏光板および位相差板とを具備し、画素ご
とに反射表示用の領域と透過表示用の領域を備えた半透
過型液晶表示装置であって、前記液晶層中の液晶分子が
ねじれ角θ_tが１５〜５０度のねじれネマティック配向
を示し、前記反射表示用の領域における前記液晶層の平均厚さｄ
と波長５５０ｎｍの光に対する複屈折値Δｎの積Δｎ・
ｄが【数１】を満たし、前記透過表示用の領域における前記液晶層の
平均厚さｄと波長５５０ｎｍの光に対する複屈折値Δｎ
の積Δｎ・ｄが【数２】を満たす半透過型液晶表示装置。
【請求項２】前記パネルの両面にそれぞれ前記位相差
板が２枚配され、表示のために光を出射する側の面に、
リターデーション値が２３０〜２４０ｎｍの第１位相差
板と、前記第1位相差板の下層に積層されたリターデー
ション値が１４０〜１５０ｎｍの第２位相差板とが配さ
れた請求項１記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項３】前記パネルの表示のために光を出射する
側の面に配された偏光板の透過軸と前記第１位相差板の
遅相軸とのなす角度が１６〜２４度であって、前記第１
位相差板の遅相軸と第２位相差板の遅相軸とのなす角度
が５９〜６６度である請求項２記載の半透過型液晶表示
装置。
【請求項４】前記パネルの他方の側の面に、リターデ
ーション値が１３０〜１４５ｎｍの第３位相差板と、前
記第３位相差板に積層してその上層に配されたリターデ
ーション値が２６５〜２８０ｎｍの第４位相差板とを備
えた請求項３記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項５】前記パネルの他方の側の面に配された偏
光板の透過軸と前記第４位相差板の遅相軸とのなす角度
が１０〜２５度または６５〜８０度であって、前記第３
位相差板の遅相軸と第４位相差板の遅相軸とのなす角度
が１０〜２５度または５５〜６５度である請求項４記載
の半透過型液晶表示装置。
【請求項６】前記パネルの表裏に配された前記位相差
板のそれぞれが、１４７〜１６０ｎｍのリターデーショ
ン値を有し、波長が長いほど光の複屈折が大きい逆波長
分散フィルムからなる請求項１記載の半透過型液晶表示
装置。
【請求項７】前記パネルの光を出射する側の面に配さ
れた偏光板の透過軸と同側の前記位相差板の遅相軸との
なす角度が２５〜３５度であって、前記パネルの他方の
側の前記偏光板の透過軸と前記位相差板の遅相軸とのな
す角度が３５〜４５度である請求項１記載の半透過型液
晶表示装置。
【請求項８】前記パネルの両側に配された前記位相差
板のリタデーション値が互いに等しい請求項８記載の半
透過型液晶表示装置。
【請求項９】一対の基板および前記基板間に挟持され
た液晶層を有するパネルと、前記パネルのそれぞれの外
面に配された偏光板および位相差板とを具備し、前記液
晶層の液晶分子がねじれ角θ_tが１５〜５０度のねじれ
ネマティック配向を示し、前記パネルの両側に配された
一対の前記偏光板の吸収軸のなす角度が８０〜１１０度
である半透過型液晶表示装置。
【請求項１０】前記パネルの表示のために光を出射す
る側の前記位相差板および前記偏光板は、その遅相軸と
吸収軸とのなす角度が２５〜３５度に設定され、他方の
側の前記位相差板および前記偏光板は、その遅相軸と吸
収軸とのなす角度が５０〜６０度に設定された請求項９
記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項１１】前記パネルの両面に配された前記位相
差板のそれぞれが、リタデーション値が１４０〜１６０
ｎｍの単一の位相差板からなる請求項９記載の半透過型
液晶表示装置。