JP4846231B2

JP4846231B2 - 液晶表示装置

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Publication number: JP4846231B2
Application number: JP2004322539A
Authority: JP
Inventors: 恵二多胡
Original assignee: Toshiba Mobile Display Co Ltd
Current assignee: Japan Display Central Inc
Priority date: 2003-11-21
Filing date: 2004-11-05
Publication date: 2011-12-28
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Also published as: JP2005173564A

Description

本発明は、アレイ基板と対向基板との間に液晶層が介挿された液晶表示装置に関する。

従来、この種の液晶表示装置は、透明電極が設けられたアレイ基板を備えており、このアレイ基板には、このアレイ基板の透明電極が設けられた側に、対向基板に設けた反射電極側を対向させて配設されている。さらに、アレイ基板の透明電極と対向基板の反射電極との間には、液晶層が介挿されている。

また、この液晶表示装置の画像を表示する画像表示エリアの各画素には、光を反射させて画像を表示する反射表示部と、光を透過させて画像を表示する透過表示部とのそれぞれが形成されている。ここで、反射表示部は、各画素における反射電極に対向した部分であり、透過表示部は、各画素における反射電極が設けられていない部分である。

さらに、この液晶表示装置の液晶層には、液晶分子が封止されている。そして、この液晶表示装置では、液晶分子の配向方向および屈折率のそれぞれが異なることを利用して、反射電極と透明電極とで液晶モードを変化させたり、この液晶モードによる屈折率の相異を利用してリタデーションの値を変化させたりすることによって、反射表示部にて画像を表示させる反射モードと、透光表示部にて画像を表示させる透過モードとでの明るさをより大きくする構成が知られている（特許文献１参照。）。
特開２００３−６６４７３号公報（第４−５頁、図１−図３）

しかしながら、上述の液晶表示装置では、反射電極と透明電極とで液晶モードを変化させたり、リタデーションの値を変化させたりして、反射モードおよび透過モードそれぞれの明るさをより大きくしているに過ぎない。このため、液晶層の液晶分子が液晶表示装置の厚さ方向に向けて駆動されるに過ぎないので、この液晶表示装置の画像表示エリアでの透過視野角が狭いという問題を有している。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、透過視野角を広くできる液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明は、アレイ基板と、このアレイ基板に対向して配設された対向基板と、この対向基板および前記アレイ基板の間に介挿され、前記アレイ基板および前記対向基板のそれぞれの面内方向に向けて駆動される液晶分子を備えた液晶層とを有する液晶表示装置であって、光を反射して画像を表示する反射表示部と、光を透過して画像を表示する透過表示部とを具備し、前記アレイ基板は、前記液晶層に対向して配設され、前記透過表示部に対向した部分の前記液晶層の配向軸と直交する遅相軸を有する裏側位相差板と、前記液晶層に対向して配設された裏側偏光板とを備え、前記対向基板は、前記液晶層に対向して配設された表側位相差板と、前記液晶層に対向して配設された表側偏光板とを備え、前記表側位相差板の面内方向の複屈折位相差と前記裏側位相差板の面内方向の複屈折位相差との和は、前記透過表示部に対向した部分の前記液晶層の複屈折位相差と略一致し、前記反射表示部に対向した部分の前記液晶層と前記表側位相差板との間には、入射する光の波長の４分の１の位相差が設けられ、前記表側位相差板の遅相軸と前記裏側位相差板の遅相軸とは、略一致し、前記表側位相差板の遅相軸および前記裏側位相差板の遅相軸のそれぞれと前記液晶層の配向軸とがなす角度は、略直角で、前記表側偏光板の透過軸と前記裏側偏光板の透過軸とがなす角度は、略直角で、前記表側偏光板の透過軸と前記液晶層の配向軸とがなす角度は、略４５度であるものである。

そして、対向して配設された対向基板とアレイ基板との間に介挿した液晶層の液晶分子が、アレイ基板および対向基板のそれぞれの面内方向に向けて駆動されるから、この液晶分子をより効率良く駆動できるため、透過視野角が広くなる。

本発明によれば、液晶層の液晶分子をアレイ基板および対向基板のそれぞれの面内方向に向けて駆動させることにより、この液晶分子をより効率良く駆動できるから、透過視野角を広くできる。

以下、本発明の液晶表示装置の第１の関連技術の構成を図１ないし図８を参照して説明する。

図１ないし図８において、１は半透過型の液晶表示装置で、この液晶表示装置１は、ノーマリーブラック表示の半透過型液晶ディスプレイ(Liquid Crystal Display:ＬＣＤ)であり、矩形平板状の液晶セル２を備えている。この液晶セル２の中央部には、画像を表示する矩形状の表示領域としての画像表示エリア３が形成されている。この画像表示エリア３には、矩形状の絵素としての複数の画素４がマトリクス状に形成されている。すなわち、この画像表示エリア３は、複数の画素４の駆動によって画像が表示される領域である。

そして、これら複数の画素４のそれぞれには、光の反射にて画像を表示させる反射部としての反射表示部である光反射画像表示領域５と、光を透過させて画像を表示させる透過部としての透過表示部である光透過画像表示領域６とのそれぞれが形成されている。言い換えると、これら複数の画素４のそれぞれは、光反射画像表示領域５と光透過画像表示領域６とのそれぞれを併せ持っている。よって、一つの画面である画像表示エリア３には、光反射画像表示領域５を有する画素４と、光透過画像表示領域６を有する画素４とのそれぞれを併せ持った構造とされている。

さらに、液晶セル２は、矩形平板状のアレイ基板11を有している。このアレイ基板11は、略透明な矩形平板状の絶縁基板としての透光性基板であるガラス基板12を備えている。このガラス基板12の一主面である非観察面側に位置する裏面上には、位相差板としての矩形平板状の裏側位相差板13が取り付けられている。そして、この裏側位相差板13は、ガラス基板12の裏面を覆っている。

さらに、この裏側位相差板13上である裏面には、矩形平板状の裏側偏光板14が取り付けられている。この裏側偏光板14は、裏側位相差板13の裏面を覆っており、ガラス基板12の裏面側に離間されて設置された図示しないバックライトからの光を偏光させる。ここで、これら裏側位相差板13および裏側偏光板14は、この裏側偏光板14の透過軸Ａと裏側位相差板13の光軸としての遅相軸Ｂとがなす角が４５°となるように設定されている。

また、液晶セル２のガラス基板12の他主面である観察面側に位置する表面上には、図示しないアンダーコート層が積層されて成膜されている。このアンダーコート層上には、矩形平板状の島状である反射板15が積層されて成膜されている。この反射板15は、各画素４の光反射画像表示領域５にのみ形成されている。また、このアンダーコート層上には、スイッチング素子としての図示しない薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:ＴＦＴ)が形成されている。この薄膜トランジスタは、画像表示エリア３の各画素４毎に形成されている。

また、この反射板15を含むアンダーコート層上には、絶縁層としての透明樹脂層16が積層されて成膜されている。この透明樹脂層16上には、略櫛歯状の櫛歯ＩＴＯ(Indium Tin Oxide)電極としての画素電極である透明画素電極17が積層されて成膜されている。この透明画素電極17は、透明樹脂層16によって反射板15に対して絶縁されており、この反射板15の上側に位置している。

そして、この透明画素電極17は、図２に示すように、複数の細長帯状の導電性を有する電極部としての配線部18を有している。これら配線部18は、アレイ基板11の面内方向としての面方向、すなわちこれら配線部18の幅方向に沿って互いに等間隔に平行に離間された状態で、透明樹脂層16上に縞状に形成されている。さらに、これら配線部18は、各画素４の光反射画像表示領域５側から光透過画像表示領域６側に向かう方向に長手方向を沿わせた状態で設けられている。そして、これら配線部18は、これら配線部18それぞれの長手方向における一端部および他端部のいずれかを、これら配線部18の幅方向に向けて交互に各画素４内から外側に向けて突出させている。

また、これら配線部18における各画素４内から外側へと突出させた端部の反対側に位置する端部は、これら各画素４内に位置している。また、各画素４の光透過画像表示領域６から外側に向けて突出した配線部18の端部は、この光透過画像表示領域６内にて屈曲されて互いに連結されている。さらに、これら配線部18を備えた透明画素電極17を含む透明樹脂層16上には、配向膜19が積層されて成膜されている。

そして、この配向膜19に対向する位置には、矩形平板状の対向基板21が対向して配設されている。この対向基板21上には、電極が形成されていない。さらに、この対向基板21は、略透明な矩形平板状の絶縁基板としての透光性基板であるガラス基板22を備えている。このガラス基板22の一主面である観察面側に位置する表面には、矩形平板状の表側偏光板23が取り付けられている。この表側偏光板23は、ガラス基板22の裏面を覆っており、このガラス基板22の表面側および裏面側から入射する光を偏光させる。ここで、この表側偏光板23と裏側偏光板14とは、この表側偏光板23の透過軸Ｃと裏側偏光板14の透過軸Ａとのなす角度が９０°となるように設定されている。言い換えると、これら表側偏光板23および裏側偏光板14は、表側偏光板23の透過軸Ｃの角度と裏側偏光板14の透過軸Ａの角度との差が９０°となるように設定されている。

さらに、対向基板21のガラス基板22におけるアレイ基板11に対向した側の他主面である非観察面側に位置する裏面には、カラーフィルタ(Color Filter:ＣＦ)層24が各画素４毎にマトリクス状に積層されて設けられている。このカラーフィルタ層24は、アレイ基板11の各薄膜トランジスタによる透明画素電極17の駆動にてカラー画像を表示させる。

また、このカラーフィルタ層24は、所定の色である１組の色単位、例えば赤(Red:Ｒ)、緑(Green:Ｇ)および青(Blue:Ｂ)の３色のいずれかの発色特性を有するように構成されている。すなわち、このカラーフィルタ層24は、反射板15にて反射された光が透過することにより、このカラーフィルタ層24を透過する光を着色された色に光スイッチングさせて、１組の色単位である赤、緑および青の異なる３色を３画素４毎に表示させる。

さらに、これら各カラーフィルタ層24上である裏面には、島状の複数の段差部としての複数の突起25が各画素４毎に積層されて成膜されている。これら複数の突起25は、アレイ基板11の反射板15の大きさに等しい上面視略矩形状に形成されている。また、これら複数の突起25それぞれは、アレイ基板11に対向基板21を対向させて取り付けた状態で、このアレイ基板11の各反射板15に対向して、これら各反射板15を覆う位置に設けられている。さらに、これら複数の突起25を含むカラーフィルタ層24上には、配向膜26が積層されて成膜されている。

ここで、複数の突起25は、カラーフィルタ層24と配向膜26との間に設けられており、これらカラーフィルタ層24と配向膜26との間に間隙を形成させている。言い換えると、これら複数の突起25は、光反射画像表示領域５での液晶層31の厚さを、光透過画像表示領域６での液晶層31の厚さよりも薄くするために設けられている。

そして、対向基板21には、この対向基板21の配向膜26側をアレイ基板11の配向膜19側に対向させた状態で、アレイ基板11が重ね合わされて取り付けられている。このとき、このアレイ基板11の各反射板15が対向基板21の各突起25に対向するように取り付けられている。そして、このアレイ基板11の配向膜19と対向基板21の配向膜26との間には、透過する光を変調させる光変調層としての液晶層31が挟持されて挟み込まれた状態で介挿されて封止されている。

ここで、この液晶層31は、ネマティック液晶であり、ホモジアス配向されている。さらに、この液晶層31は、この液晶層31における各画素４の光透過画像表示領域６に対向した部分の厚さと、この液晶層31における各画素４の光反射画像表示領域５に対向した部分の厚さとが、１：１以上２：１以下となるように構成されている。

また、この液晶層31は、各画素４の光透過画像表示領域６に対向した部分の液晶層31の位相差値とアレイ基板11の裏側位相差板13の位相差値とが一致しているとともに、この位相差値が液晶層31および裏側位相差板13へと入射する光の波長λの４分の１(λ／４)以上２分の１(λ／２)以下となるように構成されている。

そして、この液晶層31には、複数の液晶分子32が、アレイ基板11および対向基板21それぞれの長手方向および幅方向のそれぞれを含む二次元的な方向である面方向としての同一面内方向に向けて駆動可能に封止されている。なお、この液晶層31のすぐ下側に裏側位相差板13が配置されている。ここで、この液晶層31内の複数の液晶分子32は、アレイ基板11の透明画素電極17を複数の配線部18にて櫛歯状に形成したことによって、液晶層31に横方向の電界が印加可能となったことにより、面内駆動が可能とされている。

さらに、この液晶層31は、各画素４の光透過画像表示領域６に対向した部分の液晶層31の液晶分子32の光軸方位である配向軸Ｄが、アレイ基板11の裏側位相差板13の遅相軸Ｂと直交するように構成されている。また、この液晶層31は、各画素４の光反射画像表示領域５に対向した部分の液晶層31の位相差が、この液晶層31に入射する光の波長λの４分の１(λ／４)となるように構成されている。さらに、この液晶層31は、電圧を印加せずに黒表示させた場合における、この液晶層31の配向軸Ｄ方位と、裏側位相差板13の遅相軸Ｂの角度との差が９０°となるように設定されている。

次に、上記第１の関連技術の液晶表示装置の作用について説明する。

まず、液晶表示装置１の各画素４の光透過画像表示領域６に対向した部分の液晶層31の位相差値をλ／２とし、これら各画素４の光反射画像表示領域５に対向した部分の液晶層31の位相差値をλ／４とするとともに、裏側位相差板13の位相差値をλ／２とする。

この状態で、電圧無印加時において、各画素４の光反射画像表示領域５では、図７に示すように、表側偏光板23を通過した外光Ｌ_１が液晶層31でλ／４の位相差が与えられることによって円偏光された後に反射板15にて反射される。

そして、この反射板15にて反射された円偏光Ｌ_２は、再び液晶層31でλ／４の位相差が与えられることによって、表側偏光板23を通過した直後の光とは９０°偏光方向が異なる直線偏光となる。

このため、この光は、表側偏光板23によって吸収されて、各画素４の光反射画像表示領域５が黒表示となる。

一方、電圧無印加時において、各画素４の光透過画像表示領域６では、図３および図５に示すように、バックライトから裏側偏光板14へと入射した光Ｌ_３が、この裏側偏光板14の透過軸Ａ方向と一致した方向のみ通過することによって直線偏光となる。

このとき、裏側位相差板13の遅相軸Ｂと液晶層31の液晶分子32の光軸としての配向軸Ｄとがなす角が９０°であり、これら裏側位相差板13と液晶層31との位相差値が一致していることにより、この位相差値が打ち消される。

この結果、裏側偏光板14を通過した直線偏光は、裏側位相差板13および液晶層31にて位相差が与えられることなく、表側偏光板23へと達する。

このとき、この直線偏光の偏光方向と表側偏光板23の透過軸Ｃとが９０°異なるため、この直線偏光が表側偏光板23にて吸収されて、各画素４の光透過画像表示領域６が黒表示となる。

次いで、電圧を印加すると、透明画素電極17の配線部18によって各画素４に面方向である横方向に沿った電界が形成されることにより、液晶層31の液晶分子32の配向軸Ｄの方位角方位が変化する。

このとき、液晶分子32の配向方向が４５°ずれて、表側偏光板23の透過軸Ｃと一致あるいは直交する状態となったときに、各画素４の光反射画像表示領域５では、図８に示すように、表側偏光板23に入射した外光が、この表側偏光板23の透過軸Ｃ方向と一致した方向の偏光成分のみ通過することによって直線偏光となる。

さらに、この直線偏光の偏光方向と液晶層31の配向軸Ｄ方向とが一致あるいは直交しているため、この直線偏光に位相差が生じず、この直線偏光のまま、反射板15にて反射された後、そのまま再び表側偏光板23を透過することによって、各画素４の光反射画像表示領域５が白表示となる。

一方、電圧印加時において、光透過画像表示領域６では、図４および図６に示すように、バックライトから裏側偏光板14へと入射した光が、この裏側偏光板14にて直線偏光となる。

この後、この直線偏光の偏光方向と光軸のなす角が４５°で、かつ位相差値がλ／２の裏側位相差板13を通過することによって、この直線偏光の偏光方向が９０°回転する。

このとき、この直線偏光の偏光方向が表側偏光板23の透過軸Ｃ方向と一致しているため、この直線偏光が表側偏光板23を通過することによって、各画素４の光透過画像表示領域６が白表示となる。

この結果、電圧無印加時である黒表示の電圧と白表示の電圧との間では、透過率および反射率を連続的に変化できるため、各画素４の光反射画像表示領域５および光透過画像表示領域６のそれぞれにおいて階調表示が可能となる。

上述したように、上記第１の関連技術によれば、細長帯状の複数の配線部18を各画素４毎に幅方向に向けて等間隔に離間させて形成し、これら配線部18にて構成された透明画素電極17を各画素４毎に櫛歯状にした。この結果、これら透明画素電極17の配線部18間に電界を形成することによって、各画素４のそれぞれに横方向に沿った電界を形成できる。したがって、液晶層31の複数の液晶分子32を横方向に向けて駆動できるから、これら複数の液晶分子32をより効率良く駆動できる。よって、各画素４内の光反射画像表示領域５および光透過画像表示領域６のそれぞれにおける透過視野角をより広くできる。

次に、本発明の第２の関連技術を図９を参照して説明する。

この図９に示す液晶表示装置１は、基本的には図１ないし図８に示す液晶表示装置１と同様であるが、アレイ基板11のガラス基板12と裏側位相差板13との間、および対向基板21のガラス基板22と表側偏光板23との間に、副位相差板としての裏側λ／２板41と表側λ／２板42とをそれぞれ介挿させて配設したものである。

そして、これら裏側λ／２板41と表側λ／２板42とのそれぞれは、波長分散の補償用に設けられたものである。また、これら裏側λ／２板41と表側λ／２板42とのそれぞれは、これら裏側λ／２板41と表側λ／２板42との光軸がなす角が９０°に設定されている。ここで、裏側λ／２板41は、裏側偏光板14のすぐ内側に追加して配設されており、遅相軸の角度が１２０°と設定されている。また、表側λ／２板42は、表側偏光板23のすぐ内側に追加して配設されており、遅相軸の角度が３０°と設定されている。

さらに、裏側λ／２板41および表側λ／２板42は、この表側λ／２板42の軸角度と、裏側λ／２板41の軸角度との差が９０°となるように設定されている。また、これら裏側λ／２板41および表側λ／２板42は、この表側λ／２板42の位相差値と、裏側λ／２板41の位相差値とが一致するように構成されている。

一方、裏側位相差板13は、遅相軸Ｂの角度が４５°と設定されている。また、液晶層31の各液晶分子32は、電圧を印加させていない電圧無印加時での配向軸Ｄの角度が１３５°と設定されている。また、表側偏光板23は透過軸Ｃの角度が１５°と設定されているとともに、裏側偏光板14は透過軸Ａの角度が１０５°と設定されている。

したがって、各画素４の透明画素電極17の配線部18間に電界を形成することによって、各画素４のそれぞれに横方向に沿った電界を形成でき、液晶層31の複数の液晶分子32を横方向に向けて駆動できるから、上記第１の関連技術と同様の作用効果を奏することができる。

さらに、アレイ基板11のガラス基板12と裏側位相差板13との間、および対向基板21のガラス基板22と表側偏光板23との間のそれぞれに裏側λ／２板41と表側λ／２板42とを介挿させて配設したことにより、画像表示エリア３の各画素４での波長分散を補償できるから、これら各画素４内の光反射画像表示領域５および光透過画像表示領域６のそれぞれにおける透過視野角をより広くできる。

次に、本発明の第１の実施の形態を図１０ないし図１５を参照して説明する。

この図１０ないし図１５に示す液晶表示装置１は、基本的には図１ないし図８に示す液晶表示装置１と同様であるが、対向基板21のガラス基板22と表側偏光板23との間に、位相差板としての矩形平板状の表側位相差板51を介挿させて配設したものである。この液晶表示装置１は、電圧を印加していない状態が黒表示である。

ここで、この液晶表示装置１の液晶層31における各画素４の光透過画像表示領域６に対向した部分の厚さと、この液晶層31における各画素４の光反射画像表示領域５に対向した部分の厚さとが、１：１以上３：１以下となるように構成されている。また、この液晶層31における各画素４の光透過画像表示領域６に対向した部分は、この液晶層31に入射する光の測定波長が５５０ｎｍの場合に、面内方向の複屈折位相差としてのリタデーション(retardation)が１３０ｎｍ以上４００ｎｍ以下である。さらに、この液晶層31における各画素４の光反射画像表示領域５に対向した部分は、この液晶層31に入射する光の測定波長が５５０ｎｍの場合に、面内方向のリタデーションが１２０ｎｍ以上３００以下である。ここで、リタデーションとは、通常光線と異常光線との位相差をいい、位相遅れともいう。さらに、これら通常光線および異常光線は、異方性物質に入射する光が互いに直交する振動方向を有する２つの光に分解されて複屈折されて形成される。

一方、表側位相差板51および裏側位相差板13のそれぞれは、一軸性の位相差板である位相差フィルムである。さらに、この表側位相差板51の面内方向のリタデーションと裏側位相差板13の面内方向のリタデーションとの和は、液晶層31に入射する光の測定波長が５５０ｎｍの場合に、この液晶層31における各画素４の光透過画像表示領域６に対向した部分のリタデーションに対して±５ｎｍの範囲で略一致している。また、液晶層31における各画素４の光反射画像表示領域５に対向した部分の面内方向のリタデーションと、表側位相差板51の面内方向のリタデーションとの差は、液晶層31に入射する光の測定波長が５５０ｎｍの場合に、１２０ｎｍ以上１６０ｎｍ以下である。

さらに、表側位相差板51の遅相軸Ｇと裏側位相差板13の遅相軸Ｂとは、略一致している。そして、これら表側位相差板51の遅相軸Ｃおよび裏側位相差板13の遅相軸Ｂのそれぞれと液晶層31の液晶分子32の配向軸Ｄとがなす角は、略直角、すなわち９０゜±５゜の範囲である。また、表側偏光板23の透過軸Ｃと裏側偏光板14の透過軸Ａとがなす角は、略直角、すなわち９０゜±５゜の範囲である。さらに、表側偏光板23の透過軸Ｃと、液晶層31の液晶分子32の配向軸Ｄとがのなす角は、略４５゜、すなわち４５゜±５゜の範囲である。

また、光透過画像表示領域６に対向した部分の液晶層31の面内方向のリタデーションは、光反射画像表示領域５に対向した部分の液晶層31の面内方向のリタデーションと略等しいか大きい。すなわち、光透過画像表示領域６に対向した部分の液晶層31の面内方向のリタデーションは、光反射画像表示領域５に対向した部分の液晶層31の面内方向のリタデーション以上である。

次に、上記第１の実施の形態の液晶表示装置の作用について説明する。

まず、電圧無印加時において、各画素４の光反射画像表示領域５では、図１３に示すように、表側偏光板51を通過した後の外光Ｌ_１が表側位相差板51と光反射画像表示領域５に対向した部分の液晶層31とにて１４０ｎｍの位相差が与えられて円偏光とされた後に反射板15にて反射される。

そして、この反射板15にて反射された円偏光Ｌ_２は、再び光反射画像表示領域５に対向した部分の液晶層31と表側位相差板51とにてλ／４の位相差が与えられることによって、表側偏光板23を通過した直後の光とは９０゜偏光方向が異なる直線偏光となる。

一方、電圧無印加時において、各画素４の光透過画像表示領域６では、図１１に示すように、バックライトから裏側偏光板14へと入射した光Ｌ_３が、この裏側偏光板14の透過軸Ａ方向と一致した方向のみ通過することによって直線偏光となる。

このとき、表側位相差板51の遅相軸Ｇと裏側位相差板13の遅相軸Ｂとが一致しており、これら表側位相差板51の遅相軸Ｇおよび裏側位相差板13の遅相軸Ｂそれぞれの軸方向と液晶層31の液晶分子32の配向軸Ｄとがなす角が９０゜であり、これら表側位相差板51および裏側位相差板13のリタデーションの和と光透過画像表示領域６に対向した部分の液晶層31のリタデーションが一致していることにより、このリタデーションが打ち消される。

これにより、裏側偏光板14を通過した直線偏光は、裏側位相差板13、液晶層31および表側位相差板51にて位相差が与えられることなく、表側偏光板23へと達する。

このとき、この直線偏光の偏光方向と表側偏光板23の透過軸Ｃとが９０゜異なるため、この直線偏光が表側偏光板23にて吸収されて、各画素４の光透過画像表示領域６が黒表示となる。

次いで、電圧を印加すると、透明画素電極17の配線部18によって各画素４に横方向に沿った電界が形成されることにより、液晶層31の液晶分子32の配向軸Ｄの方位角方位が変化する。

これにより、図１２および図１４に示すように、光反射画像表示領域５および光透過画像表示領域６ともに黒表示状態からずれて、光を反射あるいは透過するようになるから、各画素４の光反射画像表示領域５および光透過画像表示領域６それぞれが中間調表示あるいは白表示となる。

ここで、光反射画像表示領域５および光透過画像表示領域６を併せ持つ半透過型の液晶表示装置１は、室内でバックライトを光源としており、屋外で外光を光源としている。このため、どのような状況においても視認性が良く、消費電力が小さいという利点がある。そして、この半透過型の液晶表示装置１は、近年、携帯電話機を中心にモバイル製品のディスプレイとして広く用いられており、広い視野角特性であることも要求されている。

従来の半透過型の液晶表示装置は、図２６に示すように、ほとんどが液晶分子61を極角方向に傾けて、法線方向のリタデーションを実行上低減あるいは増加させることによって、階調表示させている。すなわち、液晶分子の配向軸を法線方向に沿わせた状態から傾斜させて、階調表示をさせている。したがって、観察者の観る角度が法線方向からずれると、実行上のリタデーションが所望の値より大きくなったり小さくなったりしてしまい、実行上のリタデーションが所望の値からからずれてしまうから、表示画面の階調間の明るさが反転してしまう。

そこで、上述したように、液晶分子32を面内方向に駆動させる方式とすることにより、図１５示すように、液晶分子32の配向軸Ｄを水平にした状態から傾斜させて階調表示できるので、観察者の見る角度による液晶分子32の実行上のリタデーションのずれが少なくなるから、広い視野角特性を得ることができる。したがって、液晶表示装置１の透明画素電極17の配線部18間に電界を形成して、各画素４のそれぞれに横方向に沿った電界を形成させて、液晶層31の液晶分子32を面内駆動させる半透過型の液晶表示装置１とすることによって、透過視野角が広く高品位な特性を実現できるので、上記第１の関連技術と同様の作用効果を奏することができる。

次に、本発明の第２の実施の形態を図１６および図１７を参照して説明する。

この図１６および図１７に示す液晶表示装置１は、基本的には図１０ないし図１５に示す液晶表示装置１と同様であるが、図１６に示すように、アレイ基板11のガラス基板12と裏側位相差板13との間に、補償位相差板としての矩形平板状の視角補償位相差板52を介挿させて配設したものである。この視角補償位相差板52は、図１７に示すように、Ｘ軸方向の屈折率をＮ_ＸとしＹ軸方向の屈折率をＮ_ＹとしＺ軸方向の屈折率をＮ_Ｚとした場合に、Ｎ_Ｘ＝Ｎ_Ｙ＞Ｎ_Ｚの関係の屈折率異方性を有している。さらに、この視角補償位相差板52は、Ｎ_Ｘ＝Ｎ_Ｙであるから、面内方向のリタデーションが０で厚み方向にのみリタデーションを有する屈折率異方性を有している。

この結果、各画素４のそれぞれに横方向に沿った電界を形成させて、液晶層31の液晶分子32を面内駆動でき、透過視野角が広く高品位な特性を実現できるので、上記第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。

さらに、法線方向から傾いた場合に液晶層31、表側位相差板51および裏側位相差板13それぞれのリタデーションが実行上減少する。これに対し、視角補償位相差板52は、厚さ方向にリタデーションを有しているので、法線方向から傾くことによって実行上のリタデーションが増加する。このため、この視角補償位相差板52によって、液晶層31、表側位相差板51および裏側位相差板13それぞれのリタデーションの減少した分を補償できるから、上述した第１の実施の形態に示す液晶表示装置１よりも視野角を広くできる。

また、図１８に示す第３の実施の形態のように、表側位相差板51および裏側位相差板13の少なくともいずれかを、Ｘ軸方向の屈折率をＮ_ＸとしＹ軸方向の屈折率をＮ_ＹとしＺ軸方向の屈折率をＮ_Ｚとした場合に、Ｎ_Ｘ＞Ｎ_Ｙ，Ｎ_Ｘ＞Ｎ_Ｚの関係の屈折率異方性を有する二軸性の位相差板とすることもできる。この場合、これら表側位相差板51および裏側位相差板13の少なくともいずれかを二軸性とすることにより、上記第２の実施の形態と同様の視角補償効果を得ることができるから、視角補償位相差板52を設けることなく、上記第１の実施の形態に示す液晶表示装置１よりも視野角を広くできる。

なお、上記各実施の形態では、アレイ基板11の各画素４内の反射板15に対向させて突起25を設けた構成について説明したが、図１９に示す第４の実施の形態のように、アレイ基板11の反射板15上に突起25を積層させて成膜して、この突起25上に透明画素電極17および配向膜19のそれぞれを積層させて成膜させてもよい。

また、図２０に示す第５の実施の形態のように、対向基板21のカラーフィルタ層24上に設けた突起25上に反射板15を積層させて成膜して、この反射板15および突起25を含むカラーフィルタ層24上に配向膜26を積層させて成膜してもよい。さらに、図２１に示す第６の実施の形態のように、対向基板21のカラーフィルタ層24上に反射板15を設けるとともに、この反射板15上に突起25を設け、この突起25を含むカラーフィルタ層24上に配向膜26を積層させて成膜してもよい。

さらに、図２２ないし図２５に示す一参考技術のように、ノーマリーホワイト表示の液晶表示装置１とすることもできる。この場合、この液晶表示装置１の液晶層31の液晶分子32の配向軸Ｄと表側位相差板51の遅相軸Ｇおよび裏側位相差板13の遅相軸Ｂそれぞれとのなす角を４５°とする。この結果、各画素４の光反射画像表示領域５に対向する液晶層31と、これら各画素４の光透過画像表示領域６に対向する液晶層31とのそれぞれは、電圧無印加時に白表示で、電圧印加時に黒表示となる。したがって、上記第１の実施の形態の液晶表示装置１に比べ、液晶層31の液晶分子32の配向軸Ｄが４５゜異なっている。ここで、この液晶層31の液晶分子32の配向軸Ｄ以外は、上記第１の実施の形態の液晶表示装置１と同様である。

本発明の液晶表示装置の第１の関連技術を示す説明断面図である。同上液晶表示装置の一画素を示す説明上面図である。同上液晶表示装置の透過表示部で黒表示(電圧ＯＦＦ)させる場合の説明図である。同上液晶表示装置の透過表示部で白表示(電圧ＯＮ)させる場合の説明図である。同上液晶表示装置の透過表示部で黒表示(電圧ＯＦＦ)させる場合の説明図である。同上液晶表示装置の透過表示部で白表示(電圧ＯＮ)させる場合の説明図である。同上液晶表示装置の反射表示部で黒表示(電圧ＯＦＦ)させる場合の説明図である。同上液晶表示装置の反射表示部で白表示(電圧ＯＮ)させる場合の説明図である。本発明の第２の関連技術の液晶表示装置を示す説明断面図である。本発明の第１の実施の形態の液晶表示装置を示す説明断面図である。同上液晶表示装置の透過表示部で黒表示(電圧ＯＦＦ)させる場合の説明図である。同上液晶表示装置の透過表示部で白表示あるいは中間調表示(電圧ＯＮ)させる場合の説明図である。同上液晶表示装置の反射表示部で黒表示(電圧ＯＦＦ)させる場合の説明図である。同上液晶表示装置の反射表示部で白表示あるいは中間調表示(電圧ＯＮ)させる場合の説明図である。同上液晶表示装置の面内駆動する液晶分子の実行上のリタデーションの視角依存性を示す説明図である。本発明の第２の実施の形態の液晶表示装置を示す説明断面図である。同上液晶表示装置の補償位相差板の屈折率異方性を示す説明図である。本発明の第３の実施の形態の液晶表示装置の二軸性の位相差板あるいは表側位相差板の屈折率異方性を示す説明図である。本発明の第４の実施の形態の液晶表示装置を示す説明断面図である。本発明の第５の実施の形態の液晶表示装置を示す説明断面図である。本発明の第６の実施の形態の液晶表示装置を示す説明断面図である。本発明の一参考技術の液晶表示装置の透過表示部で中間調表示あるいは白表示(電圧ＯＦＦ)させる場合の説明図である。同上液晶表示装置の透過表示部で黒表示(電圧ＯＮ)させる場合の説明図である。同上液晶表示装置の反射表示部で中間調表示あるいは白表示(電圧ＯＦＦ)させる場合の説明図である。同上液晶表示装置の反射表示部で黒表示(電圧ＯＮ)させる場合の説明図である。従来の半透過型の液晶表示装置の液晶分子の実行上のリタデーションの視角依存性を示す説明図である。

符号の説明

１液晶表示装置
３表示領域としての画像表示エリア
４画素
５反射表示部としての光反射画像表示領域
６透過表示部としての光透過画像表示領域
11 アレイ基板
13 裏側位相差板
14 裏側偏光板
15 反射板
17 画素電極としての透明画素電極
21 対向基板
23 表側偏光板
31 液晶層
32 液晶分子
51 表側位相差板
52 補償位相差板としての視角補償位相差板

Claims

アレイ基板と、
このアレイ基板に対向して配設された対向基板と、
この対向基板および前記アレイ基板の間に介挿され、前記アレイ基板および前記対向基板のそれぞれの面内方向に向けて駆動される液晶分子を備えた液晶層とを有する液晶表示装置であって、
光を反射して画像を表示する反射表示部と、
光を透過して画像を表示する透過表示部とを具備し、
前記アレイ基板は、
前記液晶層に対向して配設され、前記透過表示部に対向した部分の前記液晶層の配向軸と直交する遅相軸を有する裏側位相差板と、
前記液晶層に対向して配設された裏側偏光板とを備え、
前記対向基板は、
前記液晶層に対向して配設された表側位相差板と、
前記液晶層に対向して配設された表側偏光板とを備え、
前記表側位相差板の面内方向の複屈折位相差と前記裏側位相差板の面内方向の複屈折位相差との和は、前記透過表示部に対向した部分の前記液晶層の複屈折位相差と略一致し、
前記反射表示部に対向した部分の前記液晶層と前記表側位相差板との間には、入射する光の波長の４分の１の位相差が設けられ、
前記表側位相差板の遅相軸と前記裏側位相差板の遅相軸とは、略一致し、
前記表側位相差板の遅相軸および前記裏側位相差板の遅相軸のそれぞれと前記液晶層の配向軸とがなす角度は、略直角で、
前記表側偏光板の透過軸と前記裏側偏光板の透過軸とがなす角度は、略直角で、
前記表側偏光板の透過軸と前記液晶層の配向軸とがなす角度は、略４５度である
ことを特徴とした液晶表示装置。
裏側位相差板と透過表示部に対向した部分の液晶層との位相差値は、入射する光の波長の４分の１以上２分の１以下である
ことを特徴とした請求項１記載の液晶表示装置。
反射表示部に対向した部分の液晶層の位相差は、入射する光の波長の４分の１である
ことを特徴とした請求項１または２記載の液晶表示装置。
透過表示部に対向する部分の液晶層の面内方向の複屈折位相差は、反射表示部に対向する部分の液晶層の面内方向の複屈折位相差以上である
ことを特徴とした請求項１記載の液晶表示装置。
裏側位相差板および表側位相差板の少なくともいずれか一方は、一軸性である
ことを特徴とした請求項１ないし４いずれか記載の液晶表示装置。
裏側位相差板および表側位相差板の少なくともいずれか一方は、二軸性である
ことを特徴とした請求項１ないし４いずれか記載の液晶表示装置。
表側偏光板と表側位相差板との間、前記表側位相差板と対向基板との間、裏側偏光板と前記表側位相差板との間、および裏側位相差板とアレイ基板との間の少なくともいずれかに設けられ、面内方向の複屈折位相差がほぼ０で厚み方向に複屈折位相差を有する補償位相差板を有している
ことを特徴とした請求項１ないし６いずれか記載の液晶表示装置。
反射表示部および透過表示部のそれぞれが形成された複数の画素を有し、これら複数の画素にて画像を表示する表示領域を具備した
ことを特徴とした請求項１ないし７いずれか記載の液晶表示装置。
反射表示部が設けられた複数の画素と、透過表示部が設けられた複数の画素とを有し、これら複数の画素にて画像を表示する表示領域を具備した
ことを特徴とした請求項１ないし７いずれか記載の液晶表示装置。
アレイ基板は、入射する光を反射する反射板、およびこの反射板の上側に絶縁されて配設され前記アレイ基板の面内方向に沿って互いに離間された島状の画素電極を備えた
ことを特徴とした請求項１ないし９いずれか記載の液晶表示装置。
液晶層は、ネマティック液晶である
ことを特徴とした請求項１ないし１０いずれか記載の液晶表示装置。