JP3076242B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
り、反射型液晶表示素子を用いた投射型液晶表示装置の
高コントラスト化に関する。
リーンに光を投射して表示を行うため屋内の照明光下で
表示を認識するに充分な明るさが必要であり、消費電力
を増大せずに表示の明るさを増大するためには開口率を
増大する必要もある。開口率増大のためには、TFT
(Thin Film Transistor)の上部も反射電極で覆い表
示に使うことのできる反射型液晶表示素子が適してい
る。そして、従来の投射型液晶表示装置では、液晶層に
ツイステッドネマチック液晶を用い、液晶層の前後に2
枚の偏光板を設置して表示を行っている。
で表示を認識するのに充分な明るさが得られない。偏光
板の代わりにダイクロミックプリズムを用いても、同様
にして充分な明るさが得られない。そこで、特開昭64-7
021号公報では、液晶層と下側基板の間に反射板を設置
している。以下、この様な構成の液晶表示装置を反射板
内蔵型液晶表示装置と呼称する。
内蔵型液晶表示装置では、液晶層を通過した光の偏光状
態の波長分散が大きいため、高コントラストの表示を得
るためには液晶層を通過した光の偏光状態を全可視波長
に渡って制御しなければならない。しかし、特開昭64-7
021号公報では波長分散の制御方法については記載され
ていない。以上の様な理由から、反射板内蔵型液晶表示
装置は高開口率であるため屋内の照明光下で表示を認識
するに充分な明るさが得られる潜在能力を有しているの
で、充分な明るさとコントラスト比を両立させることに
課題があった。
ラスト比が両立し、視認性の優れた液晶表示装置を提供
することにある。
晶表示装置の特徴は、偏光板と位相板と液晶層と反射板
とを並設し該反射板で透過光を反射させる投射光学系を
有する液晶表示装置において、前記位相板は、当該位相
板のリタデーションと該リタデーションの波長分散の勾
配とが自由に設定可能なる位相板1,2から成り、前記
位相板1の前記勾配は前記液晶層の前記勾配よりも大き
く設定し、前記位相板2の前記勾配は前記液晶層の前記
勾配よりも小さく設定して、前記液晶層と前記位相板
1,2の三者を組み合わせた前記投射光学系におけるリ
タデーション合成値の波長分散を、(0.25+0.5n)λの
関係式で表わされるリタデ−ション曲線に漸近させたこ
とにある。
偏光板と2枚の位相板と上側基板と液晶層と駆動装置と
反射板を兼ねた下側基板とが順次積層されて、かつ、前
記偏光板の吸収軸方向と前記液晶層の前記偏光板に隣接
する側の配向方向とが非平行の関係にある液晶表示装置
であって、それぞれ位相板1,2とする前記2枚の位相
板は、前記透過光の波長400(nm)から700(nm)の範囲にお
ける、前記液晶層と組み合わせたリタデ−ション合成値
の波長分散が、(0.25+0.5n)λの関係式で表わされる
リタデ−ション曲線に実質的に近似するように設定され
ている、それぞれのリタデ−ションの波長分散を有する
点にある。
晶層と反射板とを並設し該反射板で透過光を反射させる
投射光学系を有する液晶表示装置において、前記位相板
は、当該位相板のリタデーションと該リタデーションの
波長分散の勾配とが自由に設定可能なる位相板1,2か
ら成り、前記位相板1の前記勾配は前記液晶層の前記勾
配よりも大きく設定し、前記位相板2の前記勾配は前記
液晶層の前記勾配よりも小さく設定して、前記液晶層と
前記位相板1,2の三者を組み合わせた前記投射光学系
におけるリタデーション合成値の波長分散を、(0.25+
0.5n)λの関係式で表わされるリタデ−ション曲線に漸
近させたことにある。ただし、nは整数、λは透過光の
波長(nm)である。
さとコントラスト比が両立し、視認性の優れた液晶表示
装置を提供する。
て、図面を参照し説明する。図1は、本発明による一実
施例の液晶表示装置の画素構造を示す図である。本発明
による反射板内蔵型液晶表示素子の断面図の1例を示し
ている。自然光である光源光を偏光に変える偏光手段に
は、偏光板を用いている。下側基板上にTFTがあり、
同じく下側基板上にある反射板を兼ねる画素電極に接続
されている。液晶層はネマチック液晶から成り、上側基
板近傍及び下側基板近傍における液晶層の配向方向は等
しく、ツイスト角は0°である。上側基板上には位相板
1,2と偏光板とが積層されている。
光の偏光状態に関する構成要素を示す図である。すなわ
ち、図1から光の偏光状態に関与する構成要素だけを抜
き出し、簡略化して描いたのものである。図2におい
て、上から順に、偏光板、位相板1,2、液晶層、反射
板が光の偏光状態に関与する。位相板1,2の遅相軸
は、液晶層の配向方向と平行または直交である。偏光板
の吸収軸(または、透過軸)は、位相板の遅相軸および液
晶層の配向方向と45°を成すものとする。尚、位相板
1,2と液晶層の波長λにおける各リタデ−ションを、
それぞれΔndPH1(λ),ΔndPH2(λ),ΔndLC(λ)とし
て、図2中に併記した。
光板、位相板1、位相板2、液晶層の順に通過し、反射
板で反射され、今度は、液晶層、位相板2、位相板1、
偏光板の逆順に通過して使用者に達する。この過程にお
ける光の偏光状態の変化は、次の図3の光学系における
偏光状態の変化と等価であるとして置き換えることがで
きる。
す図である。すなわち、偏光板1,2の透過軸は平行で
あり、液晶層、位相板1、位相板2の各リタデーション
は、図2における各リタデーションの2倍とするもので
ある。そして、図3の光学系を用いて、反射板内蔵型液
晶表示素子を高コントラスト化するための条件、即ち暗
表示の反射率を低減する条件を考察する。図3の光学系
の、波長λの光の反射率R(λ)は次式で表わされる。 R(λ)=0.5(1+cos(4πΔnd"(λ)/λ))………………………(数1) ここで、 Δnd"(λ)は、後述する液晶層、位相板1、位
相板2の各リタデーションの合成値である。
波長のほぼ全域、即ち400nmから700nmにおいて、R(λ)
が0に近づけばよい。つまり、可視波長の400nmから700
nmの範囲において、暗表示時に液晶層に印加する電圧を
VBとすると、VB印加時の液晶層、位相板1、位相板2
の各リタデーションを合成したのリタデーション合成値
Δnd"(λ)が、次式のΔnd'(λ)を実質的に満足すればよ
く、即ち、(数1)式の第2項がほぼ(−1)となって、R
(λ)が0に近づくと言える。 Δnd'(λ)=(0.25+0.5n)λ ………………………………………(数2) ただし、nは整数である。
デーションが波長に比例して増大する波長分散特性曲線
(以下、波長分散とも略称する)を示している。また、n
が0よりも小さい場合には、リタデーションが波長に比
例して減少する波長分散を示している。 また、これま
でに知られている透明な複屈折媒体(即ち、位相板、液
晶層など)のリタデーションは全て正であり、 かつ、波
長の増大と共に減少する波長分散を示している。
(数2)式を満足するリタデーションの実現を試みる。波
長λにおけるリタデーションが それぞれΔnd1(λ)、Δ
nd2(λ)である透明複屈折媒体1,2(Δnd1(λ)>Δnd2
(λ))を遅相軸が平行になる様に積層した場合、 2つの
透明複屈折媒体のリタデーション合成値Δnd"(λ)は次
式の様になる。
Δnd"(λ)=Δnd1(λ)+Δnd2(λ)…………………………………(数3) 遅相軸が直交する様に積層した場合には、Δnd"(λ)
は、次式の様になる。 Δnd"(λ)=Δnd1(λ)−Δnd2(λ)…………………………………(数4) 透明複屈折媒体1,2の各リタデーションの波長分散が
互いに異なる場合、リタデーション合成値Δnd"(λ)の
波長分散は、透明複屈折媒体1,2の何れとも異なる。
分散は、透明複屈折媒体1,2の各リタデーションと、
各リタデーションの波長分散の勾配と、積層方法(遅相
軸が平行または直交させる積層方法)の違いとを適宜、
組み合わせ設定することにより制御できる。以上の様な
リタデーションの合成則を利用することにより、リタデ
ーション合成値Δnd"(λ)の波長分散を(数2)式に近付
けることができる。
長分散を実現するためには、透明複屈折媒体1,2の各
リタデーションの波長分散の勾配を、一方の勾配は極度
に急に、他方の勾配は極度に平坦にしなければならな
い。或いはまた、透明複屈折媒体1,2の各リタデーシ
ョンを大きくしなければならないと言える。
は、透明複屈折媒体の一方は液晶層になり、他方が位相
板になる。しかしながら、表示特性を保持するために
は、液晶層のリタデーションの波長分散の勾配は極端に
急にも平坦にもできない。また、液晶層のリタデーショ
ンは大きくもできない。従って、位相板を1枚しか用い
ない場合には、位相板のリタデーションの波長分散の勾
配は液晶層のそれよりも大きいか小さいかのいずれかの
一方にしか設定することができない。その結果、リタデ
ーション合成値の波長分散を、(数2)式に充分に近付け
ることはできないと言える。
を用いるので、位相板1の勾配は液晶層の勾配よりも大
きく(急に)設定し、位相板2の勾配は液晶層の勾配より
も小さく(平坦に)設定して、液晶層と2枚の位相板の三
者を組み合わせた投射光学系におけるリタデーション合
成値の波長分散を、 (数2)式の(0.25+0.5n)λの関係
式で表わされるリタデ−ション曲線に漸近させることが
できると言える。換言すれば、前述のように、透明複屈
折媒体1,2としての位相板1,2の各リタデーション
の波長分散の勾配は、 一方の勾配は液晶層のそれより
も極度に急に(大きく)、 他方の勾配は液晶層のそれよ
りも極度に平坦に(小さく)しなければならないことにな
る。
明する。図4は、2つの透明複屈折媒体の場合のリタデ
ーションの合成について説明する図である。 図5は、
図4の場合のリタデーション合成値の波長分散と1/4波
長のリタデーション曲線とを比較して説明する図であ
る。従来技術の2つの透明複屈折媒体としての液晶層と
1枚の位相板とのリタデーション合成値の波長分散を1/
4波長のリタデーション曲線と比較した場合の例が示さ
れている。
の波長分散の勾配が最も急なポリサルホンを用いる。
暗表示における液晶層の波長550(nm)におけるリタデー
ションを200nm、位相板の波長550(nm)におけるリタデー
ションを62.5nmとする。位相板を遅相軸が液晶配向方向
に対して直交する様に設置する。この時、リタデーショ
ン合成値は、図4中の斜線部になる。これを書き直した
のが図5である。
「n=0の場合」のリタデーションの波長分散、 すなわ
ち、(数1)式においてR(λ)が0となる、1/4波長のリ
タデーション曲線を併記した。図5から明らかな様に、
位相板を1枚しか用いない場合、リタデーション合成値
の波長分散は、(数2)式に充分に近づかないものである
ことが判る。
ン合成値の波長分散を(数2)式に近付けるために、位相
板を2枚使用した。すなわち、リタデーションと、リタ
デーションの波長分散の勾配とを自由に変えられない液
晶層の代わりに、位相板を1枚追加し、これらを自由に
変えられる位相板を2枚とすることにより、広い範囲で
調整することを可能として、 三者のリタデーション合
成値の波長分散を1/4波長のリタデーション曲線に漸近
させたものである。謂わばフィッティングのために調整
するパラメータを1つから2つに増やしたことに等しい
と言える。
は、液晶層と駆動装置と偏光板と2枚の位相板と上側,
下側の2枚の透明なる基板から構成され、2枚の基板
は、表示電極と配向膜とを備えており、下側基板の表示
電極は反射板を兼ねており、下側基板の表示電極は、駆
動装置としてのアクティブ素子と接続されており、2枚
の基板は、液晶層を挾持して対向配置され、偏光板は上
側基板の上側に配置され、2枚の位相板は、偏光板と上
側基板の間に配置され、偏光板の吸収軸方向と上側基板
近傍における液晶層の配向方向との関係が平行でないも
のであって、2枚の位相板をそれぞれ位相板1,2と
し、nを整数,λを光の波長とすれば、駆動装置を用い
て液晶層に任意の電圧VBを印加した時に、 可視波長の
400nmから700nmの範囲において、位相板1と位相板2と
液晶層とのリタデ−ション合成値の波長分散が、 (0.25
+0.5n)λの関係式で表わされるリタデ−ション曲線に
実質的に近似することを特徴とする。
LC(λ)とし、2枚の位相板を位相板1及び2とし、各リ
タデーションをそれぞれ、ΔndPH1(λ)、ΔndPH2(λ)と
すると液晶層と位相板1,2のリタデーション合成値Δ
nd(λ)"は、次式で表わされる。 Δnd"(λ)=ΔndLC(λ)±ΔndPH1(λ)±ΔndPH2(λ)……………(数5) ただし、複号(±記号)は同順ではない。
は、位相板1,2の遅相軸が液晶層配向方向に対して平
行であれば+に、直交すれば−になる。液晶層と位相板
を2枚用いた時の各リタデーションの波長分散の1例を
図9に示す。図9は、本発明による一実施例の位相板
1,2と液晶層の各リタデーションの波長分散を示す図
である。位相板1及び位相板2は、ポリサルホン製の位
相板及びポリビニルアルコール製位相板とし、 それら
の波長550(nm)におけるリタデーションは331nmおよび40
8nmとした。また、位相板1は、遅相軸が液晶配向方向
に直交する様に配置し、位相板2は、遅相軸が液晶配向
方向に平行になる様に配置した。そして、液晶層の波長
550(nm)におけるリタデーションは60nmにした。その結
果を、図10に示している。
表示時の液晶層とのリタデーション合成値の波長分散と
1/4波長のリタデーション曲線とを示す図である。 図1
0に示す様に、リタデーション合成値の波長分散(特性
曲線)は、(数2)式と同様に波長と共に増大し、波長550
nmで1/4波長のリタデーション曲線と一致し、他の可視
波長域(400nmから700nmの範囲)で、 1/4波長のリタデー
ション曲線にほぼ近似する漸近線となっている。
液晶層の配向方向に対して平行または直交の2種類しか
ない。従って、位相板を3枚以上用いると、この内の少
なくとも2枚は遅相軸が互いに平行になることになり、
遅相軸が互いに平行な2枚の位相板は1枚の位相板で置
き換えることができる。従って、位相板を3枚以上用い
ても、実質的な効果は2枚の場合と大きな差は無く、リ
タデーション合成値は図10に示した以上には、(数2)
式に近づかない。コストの増大を考慮すると、位相板の
数は2枚が最適である。
た場合、(数1)、(数2)式は、それぞれ(数6)、(数7)
式になる。 R(λ)=0.5(1−cos(4πΔnd"(λ)/λ))………………………(数6) Δnd'(λ)=0.5nλ …………………………………………………(数7) これは、ダイクロミックプリズムでは、光の通過方向が
変われば透過偏光成分の振動方向が90°回転することに
よる。ただし、この場合でも前述の議論が同様に成立
ち、コントラスト比の増大のためには位相板の数は2枚
が最適である。
充分に小さければ、温度変化に伴うコントラスト比の変
化も小さくなる。例えば、温度変化により液晶層のリタ
デーションが5%変化する場合、 液晶層のリタデーシ
ョンが200nmであればリタデーションの変化量は10nmで
あるが、液晶層のリタデーションが40nmであればリタデ
ーションの変化量は僅か2nmになる。
値において暗表示する設定とすることが、温度変化に伴
う液晶層のリタデーションの変化を抑えることになり、
従って温度変化によるコントラスト比の低下が抑えられ
ることになると言える。換言すれば、暗表示時の液晶層
の波長550(nm)におけるリタデーションを小さくするこ
とが、温度変化によるコントラスト比の低下を回避する
要件であると言える。そして、液晶層のリタデーション
が充分にかつ適切に低い値である、例えば、40(nm)にお
いて暗表示する設定とすると、表1,2にて示し後述す
るように、位相板2の波長550(nm)におけるリタデーシ
ョンが、位相板1の波長550(nm)におけるリタデーショ
ンよりも大きくなるという知見を得た。換言すれば、位
相板2の波長550(nm)におけるリタデーションを位相板
1の波長550(nm)におけるリタデーションよりも大きく
なるように設定すれば、 液晶層の波長550(nm)における
リタデーションが、課題を解決するための適正な低い値
になると言える。
リタデーションの印加電圧依存性を示す図である。図示
した様に、液晶層のリタデーションは印加電圧によって
変化する。図6の縦軸は、印加電圧0Vにおける値で割
った液晶層のリタデーションであり、液晶層のリタデー
ションは、1Vから2Vにかけて急激に減少する。従っ
て、2Vよりも高電圧側において暗表示を行えば、温度
に依らず高いコントラスト比の表示が得られる。
て、実施例を用いて説明する。 「実施例1」図1は、本実施例1の液晶表示装置の1画
素とその周辺の構成の1例を示す平面図でもある。そし
て、図7は、図1の液晶表示装置のA−A’で切断した
画素構造を示す断面図である。図8は、図1の液晶表示
装置のB−B’で切断した画素構造を示す断面図であ
る。実施例1の液晶表示装置の構成を説明する。
ガラス製であり、上下に酸化シリコン層を備えている。
ゲート電極20は、スパッタ法で形成したアルミニウム膜
から成り、上側に陽極酸化アルミニウム膜を有する。絶
縁膜25は、膜厚2000Åの窒化シリコン膜であり、プラズ
マCVD法で形成した。TFTは、ゲート電極に対する
正のバイアス印加によりチャネル抵抗が小さくなり、バ
イアスゼロによりチャネル抵抗が大きくなる様に動作す
る。また、TFTは、ゲート電極20,絶縁膜25,i型半導
体層30から成る。
り、層厚は2000Åである。そのソース電極、ドレイン電
極と重なる部分の上方には、リンをドープしてN(+)型
非晶質シリコン半導体層とした。ソース電極40とドレイ
ン電極45は2層から成り、上方の層は、スパッタ法で形
成した層厚3000Åのアルミニウムであり、下方の層は、
同じくスパッタ法で形成した層厚600Åのクロムであ
る。 TFT上の平坦化膜50は、プラズマCVD装置で
形成した膜厚1μmの窒化シリコン膜である。
製であり、スルーホール55によりソース電極と接続し
た。有機配向膜60にはポリイミド系有機高分子を用い
た。液晶層70にはチッ素製HA-5073XXを用いた。 画素電
極における液晶層の厚さの最大値は3.0μm、電圧無印
加時における液晶層のリタデーションは0.25μmとし
た。上側基板80上の有機配向膜60は、下側基板上のもの
と同じである。上下の基板の有機配向膜は、配向処理方
向が互いに反平行であり、プレチルト角は5°である。
上側基板の共通透明画素電極75は、スパッタリングで形
成されたIndium-Tin-Oxide(ITO)膜からなり、膜厚は
1400Åである。上側基板80は、下側基板と同様無アルカ
リのホウケイサンガラス製であり、上下に酸化シリコン
層を備える。
ホン製位相板とポリビニルアルコール製位相板を用い
た。位相板1、位相板2、液晶層の各リタデーションの
波長分散を図9に示す。図9は、実施例1の位相板1,
2と液晶層のリタデーションの波長分散を示す図でもあ
る。 図9の縦軸は波長550nmの値で割った比で表わした
リタデーションである。位相板1及び位相板2のリタデ
ーションは、液晶層のリタデーションが小さい値になる
印加電圧3.0Vにおいて暗表示が得られる様に、 最小二
乗法を用いて決定した。以下、その方法について説明す
る。
長における液晶層、位相板1、位相板2のリタデーショ
ン合成値の差の二乗であり、リタデーション合成値の波
長分散と(数2)式の間のずれを表わしている。 Σ{Δnd'(λ)−Δnd"(λ)}2≡S …………………………………(数8) (数8)式内のΔnd"(λ)は、(数5)式と同様、液晶層、
位相板1、位相板2のリタデーション合成値であるが、
これを(数9)式の様に書き換えられる。 Δnd"(λ)=ΔndLC(λ)+RPH1×ΔndPH1(λ)/ΔndPH1(λ=550nm) +RPH2×ΔndPH2(λ)/ΔndPH2(λ=550nm) ……(数9) (数9)式中のRPH1、RPH2は、 波長550nmにおける位相
板1、位相板2の各リタデーションである。RPH1、R
PH2の符号は、位相板の遅相軸の向きに関係し、遅相軸
が液晶層の配向方向に平行な場合は+、直交する場合は
−である。
内の5波長(450nm、500nm、550nm、600nm、650nm)に対
しての和をとった。また、次の2式を満足するRPH1、
RPH2を求めた。
は、即ち、(数8)式のSを最小にし、かつ 波長550nmに
おいて、(数2)式を満足する(一致する)位相板1、位相
板2と液晶層のリタデーション合成値を与えるものであ
る。
の波長550nmにおけるリタデーションは、50(nm)であ
り、この値と、n=0を代入し((0.25)λ、すなわち、
4分の1波長)、(数8)〜(数11)式を計算したところ、
RPH1=-331nm、RPH2=408nmであった。 これ
に従って、位相板1、位相板2の各リタデーションは33
1nm、408nmと設定した。また、位相板1、位相板2は、
それぞれの遅相軸が液晶層の配向方向にそれぞれ直交、
平行になる様に設置した。また、偏光板95は、その吸収
軸が液晶配向方向に対して45°を成す様に配置した。
2と液晶層のリタデーション合成値を図10に示す。
図10は、実施例1における位相板1,2と暗表示時
の液晶層とのリタデーション合成値と、1/4波長のリタ
デーション曲線とを示す図でもある。
は、 波長550nmにおいて4分の1波長になり、他の可視
波長域(400nmから700nmの範囲)で4分の1波長のリタデ
ーション曲線に近い値となって、実質的に近似している
と言える。この実質的とは、製作公差を含めて、十分に
優れた視認性が得られる実用上の範囲にあることを意味
するものである。
せ、20℃において反射率の印加電圧依存性を測定した結
果を図11に示す。図11は、実施例1における反射率
の印加電圧依存性を示す図である。反射率は、印加電圧
3.0Vにおいて0.15%であり、コントラスト比は100:1
以上であった。因みに、従来のコントラスト比は28:1
である。以上の実施例1において、リタデーションの波
長分散が、互いに異なる位相板1,2を用いて、位相板
1,2と液晶層との各リタデーションの合成値を、全可
視波長において4分の1波長に充分近い値にすることに
より、高コントラスト比の表示が得られた。
表示装置と同じものにおいて、 液晶層の波長550(nm)に
おけるリタデーションを200nmとし、位相板1,2の波
長550(nm)におけるリタデーションをそれぞれ322nm、42
0nmとした。 印加電圧3.0Vにおける位相板1、位相板
2と液晶層とのリタデーション合成値を図12に示す。
図12は、実施例2における位相板1,2と、暗表示時
の液晶層とのリタデーション合成値と1/4波長のリタデ
ーション曲線とを示す図である。合成値は、波長550nm
において4分の1波長になり、 他の可視波長域(400nm
から700nmの範囲)でもこれに近い値になって、実質的に
近似している。
℃において反射率の印加電圧依存性を測定した結果を図
13に示す。図13は、実施例2における反射率の印加
電圧依存性を示す図である。反射率は、印加電圧3.0V
において0.14%であり、コントラスト比は100:1以上
であった。
互いに異なる位相板1,2を用いて位相板1,2と液晶
層のリタデーションの合成値を全可視波長において4分
の1波長に充分近い値にすることにより、高コントラス
ト比の表示が得られた。
いて、 液晶層の波長550(nm)におけるリタデーションを
200nmとし位相板1,2の波長550(nm)におけるリタデー
ションをそれぞれ386nm、333nmとした。 印加電圧1.0V
における位相板1、位相板2と液晶層のリタデーション
の合成値を図14に示す。図14は、実施例3における
位相板1,2と、暗表示時の液晶層とのリタデーション
合成値と1/4波長のリタデーション曲線とを示す図であ
る。合成値は、波長550nmにおいて4分の1波長にな
り、 他の可視波長域(400nmから700nmの範囲)でもこれ
に近い値になって、実質的に近似している。
℃において反射率の印加電圧依存性を測定した結果を図
15に示す。図15は、実施例3における反射率の印加
電圧依存性を示す図である。 反射率は印加電圧1.0Vに
おいて0.16%であり、コントラスト比は100:1以上で
あった。
互いに異なる位相板1,2を用いて位相板1,2と液晶
層のリタデーションの合成値を全可視波長において4分
の1波長に充分近い値にすることにより、高コントラス
ト比の表示が得られた。
0(nm)におけるリタデーションは、位相板2の波長550(n
m)におけるリタデーションよりも大きくなっていて、
後述する実施例5,6,8,9に比べて、 温度変化による
コントラスト比の低下が見られるが従来技術に比べれば
問題のないレベルである。
いて、温度を0℃から50℃まで変えて表示特性を測定し
た。その結果を図16に示す。 図16は、 実施例4に
おける明表示反射率、暗表示反射率、コントラスト比の
温度依存性を示す図である。特に高温側においてコント
ラスト比が低下するものの、 上記温度範囲において70:
1以上の高コントラスト比の表示が得られた。
いて、(数2)式中のnが 4から 0の場合について、R
PH1とRPH2を求めた。その結果を表1に示す。
PH2の符号は+であり、RPH2の絶対値はRPH1の絶対値
よりも大きい。
長分散の勾配が急な位相板を位相板1に用い、液晶層よ
りもリタデーションの波長分散の勾配が平坦な位相板を
位相板2に用い、(数2)式中のnを0以上として、本発
明の液晶表示装置を設計した場合、位相板1は遅相軸が
液晶層配向方向に直交する様に設置し、位相板2は遅相
軸が液晶層配向方向と平行になる様に設置し、位相板2
のリタデーションを位相板1よりも大きくすると、高コ
ントラスト比の表示が得られる。
いて、(数2)式中のnが−1から−4の場合について、
RPH1とRPH2を求めた。その結果を表1に示す。
PH2の符号は−であり、RPH2の絶対値はRPH1の絶対値
よりも大きい。
長分散の勾配が急な位相板を位相板1に用い、液晶層よ
りもリタデーションの波長分散の勾配が平坦な位相板を
位相板2に用い、(数2)式中のnを−1以下として、本
発明の液晶表示装置を設計した場合、位相板1は遅相軸
が液晶層配向方向と平行になる様に設置し、位相板2は
遅相軸が液晶層配向方向に直交する様に設置し、位相板
2のリタデーションを位相板1よりも大きくすると、高
コントラスト比の表示が得られる。
いて、偏光板をダイクロミックプリズムに替えた場合で
ある。すなわち、 (0.5n)λの関係式で表わされるリタ
デ−ション曲線に実質的に近似するように設定する場合
である。 (数8)式中のΔnd'(λ)を(数7)式で定義され
るリタデーションの波長分散とし、n=0(0波長)とし
て、RPH1とRPH2を求めたところ、表2に示すように、
RPH1=-21nm、RPH2=-29nmであった。
けるリタデーションを21nm、29nmとし、液晶層よりもリ
タデーションの波長分散の勾配が急な位相板を位相板1
に用い、液晶層よりもリタデーションの波長分散の勾配
が平坦な位相板を位相板2に用い、(数7)式中のn=0
として、いずれも遅相軸が液晶配向方向に直交する様に
配置した。
℃において反射率の印加電圧依存性を測定したところ、
反射率は印加電圧3.0Vにおいて0.12%であり、 コント
ラスト比は100:1以上であった。
互いに異なる位相板1,2を用いて位相板1,2と液晶
層のリタデーションの合成値を全可視波長において0波
長に充分近い値にすることにより、高コントラスト比の
表示が得られた。
いて、(数7)式中のnが 4から 1の場合について、R
PH1とRPH2を求めた。その結果を表2に示す。
PH2の符号は+であり、RPH2の絶対値はRPH1の絶対値
よりも大きい。
長分散の勾配が急な位相板を位相板1に用い、液晶層よ
りもリタデーションの波長分散の勾配が平坦な位相板を
位相板2に用い、(数7)式中のnを1以上として、本発
明の液晶表示装置を設計した場合、位相板1は遅相軸が
液晶層配向方向に直交する様に設置し、位相板2は遅相
軸が液晶層配向方向と平行になる様に設置し、位相板2
のリタデーションを位相板1よりも大きくすると、高コ
ントラスト比の表示が得られる。
いて、(数7)式中のnが−1から−4の場合について、
RPH1とRPH2を求めた。その結果を表2に示す。
PH2の符号は−であり、RPH2の絶対値はRPH1の絶対値
よりも大きい。
長分散の勾配が急な位相板を位相板1に用い、液晶層よ
りもリタデーションの波長分散の勾配が平坦な位相板を
位相板2に用い、(数7)式中のnを−1以下として、本
発明の液晶表示装置を設計した場合、位相板1は遅相軸
が液晶層配向方向と平行になる様に設置し、位相板2は
遅相軸が液晶層配向方向に直交する様に設置し、位相板
2のリタデーションを位相板1よりも大きくすると、高
コントラスト比の表示が得られる。
て位相板2を除き、 位相板1の波長550(nm)におけるリ
タデーションを174nmとした。印加電圧3.0Vにおける位
相板1と液晶層とのリタデーション合成値を、図17に
示す。 合成値は波長550nmでは4分の1波長になってい
るが、他の可視波長域では4分の1波長から大きく離れ
ている。この液晶表示装置に駆動装置を組合せ、20℃に
おいて反射率の印加電圧依存性を測定した結果を、図1
8に示す。 反射率は、印加電圧3.0Vにおいて1.05%で
あり、コントラスト比は28:1であった。以上の様に、
位相板が1枚ではリタデーションの合成値を全可視波長
において4分の1波長に充分近い値にすることはでき
ず、高コントラスト比の表示も得られないものであっ
た。
とのリタデーション合成値が全可視波長域に渡って4分
の1波長に近い値になり、高いコントラスト比の表示が
得られるので、高コントラスト比で高開口率の反射型液
晶表示装置が得られる。また、 本実施例の液晶層は「ホ
モジニアス配向を有する層構造」としたが、「捩じれを有
する層構造」としても、 偏光板に近接する側の液晶層配
向方向を基準として位相板遅相軸、偏光板透過軸を決定
することにより同様の効果が得られる。さらに、位相板
と偏光板は有機高分子膜に限らず、無機材料からなる位
相板、偏光板を用いても同様の効果が得られる。またさ
らに、アクティブ素子にポリシリコンTFTやMOSを
用いても同様の効果が得られる。
造を示す図である。
に関する構成要素を示す図である。
の合成について説明する図である。
と1/4波長のリタデーション曲線とを比較して説明する
図である。
ンの印加電圧依存性を示す図である。
構造を示す断面図である。
構造を示す断面図である。
の各リタデーションの波長分散を示す図である。
晶層とのリタデーション合成値の波長分散と1/4波長の
リタデーション曲線とを示す図である。
示す図である。
の液晶層とのリタデーション合成値の波長分散と1/4波
長のリタデーション曲線とを示す図である。
示す図である。
の液晶層とのリタデーション合成値の波長分散と1/4波
長のリタデーション曲線とを示す図である。
示す図である。
率、コントラスト比の温度依存性を示す図である。
晶層のリタデーション合成値の波長分散と1/4波長のリ
タデーション曲線とを示す図である。
す図である。
7':走査線、30:i型半導体層、35:基準電極、38:保
持容量、40:ソース電極、45:ドレイン電極、50:平坦
化膜、57:画素電極、55:スルーホール、60:有機配向
膜、70:液晶層、75:共通透明画素電極、80:上側基
板、95:偏光板、PH1:位相板1、PH2:位相板2
Claims (4)
- 【請求項1】透過光の進行方向に、偏光板と2枚の位相
板と上側基板と液晶層と駆動装置と反射板を兼ねた下側
基板とが順次積層されて、かつ、前記偏光板の吸収軸方
向と前記液晶層の前記偏光板に隣接する側の配向方向と
が非平行の関係にある液晶表示装置であって、 それぞれ位相板1,2とする前記2枚の位相板は、前記
透過光の波長400(nm)から700(nm)の範囲における、前記
液晶層と組み合わせたリタデ−ション合成値の波長分散
が、(0.25+0.5n)λの関係式で表わされるリタデ−シ
ョン曲線に実質的に近似するように設定されている、そ
れぞれのリタデ−ションの波長分散を有することを特徴
とする液晶表示装置。ただし、nは整数、λは透過光の
波長(nm)である。 - 【請求項2】 請求項1において、nが0以上であり、 前記位相板1のリタデーションの波長分散の勾配は前記
液晶層のそれよりも急であり、前記位相板2のリタデー
ションの波長分散の勾配は前記液晶層のそれよりも平坦
であり、 かつ、前記位相板1は当該位相板1の遅相軸が前記液晶
層の配向方向に直交になる様に配置されており、前記位
相板2は当該位相板2の遅相軸が前記液晶層の配向方向
に平行になる様に配置されており、 かつ、前記位相板2の波長550(nm)におけるリタデーシ
ョンは前記位相板1の波長550(nm)におけるリタデーシ
ョンよりも大きいことを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項3】 請求項1において、nは0よりも小さく、 前記位相板1のリタデーションの波長分散の勾配は前記
液晶層のそれよりも急であり、前記位相板2のリタデー
ションの波長分散の勾配は前記液晶層のそれよりも平坦
であり、 かつ、前記位相板1は当該位相板1の遅相軸が前記液晶
層の配向方向に平行になる様に配置されており、前記位
相板2は当該位相板2の遅相軸が前記液晶層の配向方向
に直交になる様に配置されており、 かつ、前記位相板2の波長550(nm)におけるリタデーシ
ョンは前記位相板1の波長550(nm)におけるリタデーシ
ョンよりも大きいことを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項4】 偏光板と位相板と液晶層と反射板とを並設
し該反射板で透過光を反射させる投射光学系を有する液
晶表示装置において、 前記位相板は、当該位相板のリタデーションと該リタデ
ーションの波長分散の勾配とが自由に設定可能なる位相
板1,2から成り、 前記位相板1の前記勾配は前記液晶層の前記勾配よりも
大きく設定し、前記位相板2の前記勾配は前記液晶層の
前記勾配よりも小さく設定して、前記液晶層と前記位相
板1,2の三者を組み合わせた前記投射光学系における
リタデーション合成値の波長分散を、 (0.25+0.5n)λの関係式で表わされるリタデ−ション
曲線に漸近させたことを特徴とする液晶表示装置。ただ
し、nは整数、λは透過光の波長(nm)である。
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-
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