JP5405128B2 - 半透過型液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、反射表示領域と透過表示領域との双方によって画像を表示する半透過型液晶表示装置に関するものである。

現在、液晶表示装置は、モニター、プロジェクタ、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）などの電子機器に幅広く利用されている。このような液晶表示装置には、反射型、透過型、半透過型の３種類がある。

このうち半透過型の液晶表示装置は、屋内などの比較的に暗い照明下では、バックライト光を利用して透過表示を行う一方、屋外などの比較的に明るい照明下では、照明光を利用して反射表示を行うものである。これにより、周囲の明るさに拘らず、コントラスト比の高い表示を実現できる。すなわち、半透過型の液晶表示装置は、屋内外を問わず、あらゆる照明下（光環境下）での表示が可能であるため、携帯電話、ＰＤＡ、デジタルカメラ等のモバイル機器に多く搭載されてきている。

このような半透過型液晶表示装置では、液晶パネルに、反射モードに使用される反射領域（反射表示領域）と、透過モードに使用される透過領域（透過表示領域）という２種類の表示領域が形成されている。

標準的な半透過型液晶表示装置においては、反射表示領域において正しい白黒表示を行うために液晶層の表側（外部光が入射する側）にλ／４波長板（以下、単にλ／４板と呼ぶ）を設ける必要が生ずる（例えば、特許文献１の〔従来の技術〕参照）。また、透過表示領域においては、上記のように液晶層の表側に設けたλ／４板の影響をキャンセルするために、液晶層の裏側にもう一つのλ／４板を設ける必要が生ずる。

さらに、このλ／４板が完全に理想的なものであれば問題はないのだが、通常、波長によって特性が異なり、波長分散が生じてしまう。この影響により、反射表示領域における色味（色度）に変化が生じてしまう。この色味の変化とは、例えば、黒が青色味がかった色に表示されてしまったり、白が黄色味がかった色に表示されてしまったりすることをいう。

このような色味の変化を補正するために、特許文献１には、液晶層を挟んで設けられた２枚の偏光板を有している構成において、各偏光板と液晶層との間に、さらに位相差補償手段（λ／２板）を設け、色味の補正を行うという技術が開示されている。

また、特許文献２には、反射型または半透過型の液晶表示装置において液晶層の黄色味を補償するために、反射電極上に光学薄膜を配置するという技術が開示されている。さらに、特許文献３には、反射機能を備えた液晶表示装置において、液晶層を挟んで設けられた第１電極と第２電極との電気的特性をそろえるために、第１電極を、反射層を直接覆って形成された透明材料からなる薄膜電極とする構成が開示されている。そして、この薄膜電極の厚さを変化させることで、反射表示の色づきや反射率の低下を防止することが記載されている。

上記のように、反射機能を有する液晶表示装置において、反射表示の色づきを改善する技術について様々な検討がなされている。
日本国公開特許公報「特開２００３−１４９６３６公報（公開日：２００３年５月２１日）」 日本国公開特許公報「特開２００１−６６５８５公報（公開日：２００１年３月１６日）」 日本国公開特許公報「特開２００３−２５５３７８公報（公開日：２００３年９月１０日）」

ところで、反射表示機能と透過表示機能とをともに備えた半透過型液晶表示装置においては、反射表示の色づきなどを改善して反射表示の表示品位を向上させることに加え、透過表示における表示品位を維持することも重要な課題となる。

しかしながら、上記の各特許文献に記載の技術においては、反射表示における表示品位の向上を図ることについては検討されているが、透過表示の表示品位については考慮されていない。そのため、λ／２板をさらに設けるなどして位相差板の数を増やすことで、反射表示領域における色みについては補正できるものの、透過表示領域におけるコントラストの低下の問題が発生してしまう。

これについて、特許文献１に開示された液晶表示装置を例に挙げて説明する。特許文献１に記載された液晶表示装置には、液晶層を挟んで２枚の偏光板が設けられており、さらに、液晶層と各偏光板との間に、反射表示を実現するための位相差補償板および反射表示の色づきを補正するためのλ／２板という２種類の位相差板がそれぞれ設けられた構成を有している。つまり、この液晶表示装置には、２枚の偏光板および４枚の位相差板という合計６枚の光学フィルムが設けられている。

このような構成を有する半透過型液晶表示装置では、透過表示は、全ての光学フィルムを通してなされることになる。この場合、各位相差板の位相差の値や貼り付け角度のバラツキなどが少なからず発生することにより、特に透過表示においてコントラストの低下が顕著となってしまう。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、色度補正用の位相差板を使用することなく反射表示領域における色づきを防止し、これにより透過表示領域におけるコントラストの低下を抑えることの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。

本発明にかかる半透過型液晶表示装置は、上記の課題を解決するために、反射表示領域と透過表示領域との双方によって画像を表示する液晶パネルを備えた半透過型液晶表示装置において、上記液晶パネルは、入射する外部光を反射するための反射電極と、反射表示を行うために液晶層に対して外部光が入射する側に配置された位相差板とを有しており、上記反射電極上には、上記位相差板によって生ずる波長分散を抑制する薄膜が設けられていることを特徴としている。

本明細書において、半透過型液晶表示装置とは、透過モードと反射モードとで表示を行う液晶表示装置のことを意味する。

本発明の半透過型液晶表示装置においては、反射表示領域において正しい白黒表示を行うために、液晶層に対して外部光が入射する側（液晶層の表側）にλ／４板などの位相差板が設けられている。さらに、本発明の半透過型液晶表示装置には、反射電極上に、上記位相差板によって生ずる波長分散を抑制する薄膜が設けられている。この薄膜は、波長分散を抑制することによって、反射表示の色度のずれを補正する（例えば、黒表示時の青色味を抑える、または、白表示時の黄色味を抑える）ことができる。つまり、上記薄膜は反射表示における色度補正の役割を果たしている。

上記の構成によれば、透過表示領域内に、波長分散を補正するためにλ／２板などの位相差板をさらに設ける必要がなくなるため、透過表示が位相差板の影響を受けることがなく、位相差板を追加したことが原因で起こるコントラストの低下を防止することができる。これにより、透過表示領域におけるコントラストの低下を抑えつつ、反射表示領域における波長分散による色づきを防止することができる。

これに対して、本発明の半透過型液晶表示装置においては、反射電極上に色度補正用の薄膜が形成されているため、反射領域に対してのみ薄膜の影響が及び、透過領域に対しては薄膜の影響は及ばない。したがって、透過領域におけるコントラストの低下を防ぐことができる。

本発明の半透過型液晶表示装置において、上記薄膜は、黒表示時に反射表示が青色に色づくことを防止するものであることが好ましい。

上記の構成によれば、上記位相差板による波長分散が原因で、黒表示時に反射表示が青色に色づくことを防止することができる。なお、反射表示が青色に色づくことを防止するために、上記薄膜として、例えば、黒表示時に青色波長（波長４５０ｎｍ）の透過率が９７％以下となるものを使用することができる。

本発明の半透過型液晶表示装置において、上記薄膜は、ＩＺＯ、ＩＴＯ、ＭｏＮ、ＳｉＯ_２、および窒化シリコンからなる群から選択される材料で形成されていてもよい。

本発明の半透過型液晶表示装置において、上記反射電極は、Ａｌで形成されており、上記薄膜は、ＩＺＯまたはＭｏＮで形成されていることが好ましい。

上記の構成によれば、Ａｌで形成されている反射電極と、上記材料で形成されている薄膜とを、硝酸、リン酸、酢酸、および水を混合して得られるエッチング溶液（特許文献４：特開２００５−３１６３９９公報（２００５年１１月１０日公開）：参照）で同時にエッチングすることができるため、反射電極と薄膜とを一括でパターン形成できるという、製造工程上の利点が得られる。

本発明の半透過型液晶表示装置において、上記薄膜がＩＺＯで形成されているとき、上記薄膜の厚さは、１００〜３００Åであることが好ましい。

上記の構成によれば、薄膜がＩＺＯで形成されているとき、薄膜の厚さを１００Å以上とすることで、反射表示における色づきをより効果的に防止することができる。また、薄膜の厚さを３００Å以下とすることで、白表示における光の透過率の低下を抑えることができる。

本発明の半透過型液晶表示装置において、上記薄膜がＭｏＮで形成されているとき、上記薄膜の厚さは、２０〜８０Åであることが好ましい。

上記の構成によれば、薄膜がＭｏＮで形成されているとき、薄膜の厚さを２０Å以上とすることで、反射表示における色づきをより効果的に防止することができる。また、薄膜の厚さを８０Å以下とすることで、白表示における光の透過率の低下を抑えることができる。

本発明の半透過型液晶表示装置において、上記位相差板は、λ／４波長板であることが好ましい。

上記の構成によれば、λ／４波長板（λ／４板）が設けられていることにより、反射表示領域において正しい白黒表示を行うことができる。

本発明の半透過型液晶表示装置は、上記液晶層を挟んで上記位相差板とは反対側にもう一つの位相差板を有しているとともに、２枚の偏光板をさらに有しており、外部光が入射する側から、上記偏光板、上記位相差板、上記液晶層、上記もう一つの位相差板、および上記偏光板がこの順に配置されていることが好ましい。

上記の構成によれば、もう一つの位相差板を有していることによって、透過表示領域において反射表示を行うための位相差板によって発生する位相差をキャンセルすることができる。

本発明の半透過型液晶表示装置において、上記位相差板はλ／４波長板であり、上記液晶層に対して外部光が入射する側に配置された上記偏光板および上記λ／４波長板は、上記λ／４波長板の遅相軸が、上記偏光板の偏光吸収軸から反時計回りに４５度ずれてそれぞれ配置されていることが好ましい。

上記の構成によれば、反射表示において正しい白黒表示を実現することができる。

本発明の半透過型液晶表示装置において、上記液晶層を挟んで設けられた２枚の上記位相差板の各遅相軸は、同じ側から見た場合に互いに９０度ずれて配置されているとともに、上記液晶層を挟んで設けられた２枚の偏光板の各偏光吸収軸は、同じ側から見た場合に互いに９０度ずれて配置されていることが好ましい。

上記の構成によれば、透過表示において表側に設けられた位相差板（液晶層に対して、外部光が入射する側に配置された位相差板）の影響を、裏側に設けられた位相差板によってキャンセルすることができる。

上記の半透過型液晶表示装置において、上記偏光板と上記位相差板との間、および、上記もう一つの位相差板と上記偏光板との間には、視野角補正用の複屈折層がそれぞれ設けられていてもよい。

上記の構成によれば、複屈折層が設けられていることによって、液晶表示装置の視野角を改善することができる。

本発明のさらに他の目的、特徴、および優れた点は、以下に示す記載によって十分わかるであろう。また、本発明の利益は、添付図面を参照した次の説明で明白になるであろう。

図２に示す液晶表示装置に備えられた液晶セルの構成を示す断面図である。 図２は、本発明の一実施の形態にかかる液晶表示装置の概略構成と、この液晶表示装置に設けられた偏光板および位相差板の軸角度の一例を示す模式図である。（ａ）は、本発明の一実施の形態にかかる液晶表示装置の概略構成を示す。（ｂ）は、（ａ）の液晶表示装置において、液晶セルの表側に設けられた偏光板および位相差板の軸角度の一例を示す。（ｃ）は、（ａ）の液晶表示装置において、液晶セルの裏側に設けられた偏光板および位相差板の軸角度の一例を示す。 図３は、液晶表示装置の第１の従来構成と、この液晶表示装置に設けられた偏光板および位相差板の軸角度の一例を示す模式図である。（ａ）は、液晶表示装置の第１の従来構成を示す。（ｂ）は、（ａ）の液晶表示装置において、液晶セルの表側に設けられた偏光板および位相差板の軸角度の一例を示す。（ｃ）は、（ａ）の液晶表示装置において、液晶セルの裏側に設けられた偏光板および位相差板の軸角度の一例を示す。 図４は、液晶表示装置の第２の従来構成と、この液晶表示装置に設けられた偏光板および位相差板の軸角度の一例を示す模式図である。（ａ）は、液晶表示装置の第２の従来構成を示す。（ｂ）は、（ａ）の液晶表示装置において、液晶セルの表側に設けられた偏光板および位相差板の軸角度の一例を示す。（ｃ）は、（ａ）の液晶表示装置において、液晶セルの裏側に設けられた偏光板および位相差板の軸角度の一例を示す。 図５は、液晶表示装置の黒表示時の反射分光を示すグラフである。（ａ）および（ｂ）は、図２（ａ）に示す本発明の液晶表示装置の黒表示時の反射分光を示すグラフである。なお、（ａ）は、色度補正用薄膜がＩＺＯで形成されている場合であり、（ｂ）は、色度補正用薄膜がＭｏＮで形成されている場合である。（ｃ）は、従来構成の液晶表示装置の黒表示時の反射分光を示すグラフである。 図６は、反射電極の分光を示すグラフである。なお、（ａ）は、色度補正用薄膜がＩＺＯで形成されている場合であり、（ｂ）は、色度補正用薄膜がＭｏＮで形成されている場合である。 液晶表示装置の反射表示の色度の測定方法を示す模式図である。 液晶表示装置の透過表示のコントラストの測定方法を示す模式図である。 図９は、本発明の他の実施の形態にかかる液晶表示装置の概略構成と、この液晶表示装置に設けられた偏光板および位相差板の軸角度を示す模式図である。（ａ）は、本発明の他の実施の形態にかかる液晶表示装置の概略構成を示す。（ｂ）は、（ａ）の液晶表示装置において、液晶セルの表側に設けられた偏光板および位相差板の軸角度を示す。（ｃ）は、（ａ）の液晶表示装置において、液晶セルの裏側に設けられた偏光板および位相差板の軸角度を示す。 図１０は、液晶表示装置の第３の従来構成と、この液晶表示装置に設けられた偏光板および位相差板の軸角度の一例を示す模式図である。（ａ）は、液晶表示装置の第３の従来構成を示す。（ｂ）は、（ａ）の液晶表示装置において、液晶セルの表側に設けられた偏光板および位相差板の軸角度を示す。（ｃ）は、（ａ）の液晶表示装置において、液晶セルの裏側に設けられた偏光板および位相差板の軸角度を示す。

符号の説明

１０ 液晶セル
１３ 液晶層
３２ 反射電極
３３ 色度補正用薄膜（薄膜）
Ａ 反射表示（領域）
Ｂ 透過表示（領域）
ａ 反射領域
ｂ 透過領域
４０ 液晶パネル（本実施の形態）
４０ａ 液晶パネル（他の実施形態）
４１ａ 表側λ／４板（反射表示を行うための位相差板）
４１ｂ 裏側λ／４板
４３ａ 表側偏光板
４３ｂ 裏側偏光板
５０ バックライト
４０ｂ 液晶パネル（第１の従来構成）
４０ｃ 液晶パネル（第２の従来構成）
４０ｄ 液晶パネル（第３の従来構成）
４２ａ 表側λ／２板（色度補正用の位相差板）
４２ｂ 裏側λ／２板
４５ａ 表側複屈折層（複屈折層）
４５ｂ 裏側複屈折層（複屈折層）

本発明の一実施形態について図面に基づいて説明すると以下の通りである。なお、本発明はこれに限定されるものではない。

本実施の形態にかかる液晶表示装置は、反射表示領域と透過表示領域との双方によって画像を表示する半透過型液晶表示装置である。すなわち、本実施の形態の液晶表示装置では、屋内などの比較的に暗い照明下では、主としてバックライト光を利用した透過表示により画像を表示する一方、屋外などの比較的に明るい照明下では、バックライトを消して周囲光を利用した反射表示により主に画像表示を行う。

まず、本実施の形態の液晶表示装置の構成について説明する。

図２（ａ）には、液晶表示装置の概略構成を示す。この図に示すように、液晶表示装置には、液晶パネル４０の一方の面（これを裏面とする）側にバックライト５０が設けられている。液晶パネル４０は、液晶層を有する液晶セル１０が、表側偏光板４３ａと裏側偏光板４３ｂとの間に挟みこまれた構成を有している。ここで、表側とは、液晶セル１０へ外部光が入射する側のことをいい、裏側とは、バックライトが設けられている側のことをいう。

さらに、液晶セル１０と表側偏光板４３ａとの間には、反射表示を実現するための位相差板として表側λ／４板４１ａが設けられているとともに、液晶セル１０と裏側偏光板４３ｂとの間には、もう一つの位相差板として裏側λ／４板４１ｂが設けられている。

λ／４板４１ａおよび４１ｂは、自身を透過する光の偏光状態を変化させるものである。偏光板４３ａおよび４３ｂは、特定の偏光成分の光だけを透過させるものである。

液晶セル１０内のＴＦＴ基板上には、反射電極３２が形成されており、ここへ入射した外部光を反射することで反射表示を行う。また、反射電極３２上には、ＩＺＯ，ＭｏＮ，ＩＴＯ，ＳｉＮなどの材料からなる色度補正用薄膜（薄膜）３３がさらに形成されている。この色度補正用薄膜３３については、後ほど詳しく説明する。

本実施の形態の液晶表示装置において、例えば垂直配向方式の液晶表示モードでは、この表側λ／４板４１ａによって、例えば、液晶セル１０が電圧無印加状態にある場合には、表側偏光板４３ａから入射した外部光は、表側λ／４板４１ａおよび位相差０の液晶層を往復で通過することによって、表側偏光板４３ａの透過方位に対して９０度ずれた直線偏光となるため、表側偏光板４３ａを通過できずに黒表示となる。一方、液晶セル１０が電圧印加状態にある場合には、表側偏光板４３ａから入射した外部光は、表側λ／４板４１ａおよび位相差λ／４の液晶層を往復で通過することによって、表側偏光板４３ａの透過方位と平行な直線偏光となるため、表側偏光板４３ａを通過して白表示となる。このように、表側λ／４板４１ａが設けられていることにより、反射表示領域において正しい白黒表示を行うことができる。

また、反射電極３２が設けられていない領域では、液晶セル１０の裏面側に設けられたバックライト５０の照射光により透過表示を行う。なお、裏側λ／４板４１ｂは、この透過表示において表側λ／４板４１ａによる位相差への影響をキャンセルするため（つまり、変化した偏光状態を元に戻すため）に設けられている。

上記の構成により、本実施の形態の液晶表示装置は、反射表示Ａと透過表示Ｂの両方で画像を表示することができる。

図２（ｂ）には、図２（ａ）の液晶パネル４０が有している表側偏光板４３ａおよび表側λ／４板４１ａの軸角度（図面を正面から見た場合の右側を０度とし、これを基準とした反時計回りの角度）を示す。この図に示されるように、表側偏光板４３ａの偏光吸収軸は２７度であり、表側λ／４板４１ａの遅相軸は７２度である。このように、表側λ／４板４１ａの遅相軸は、表側偏光板４３ａの偏光吸収軸から＋４５度ずれて配置されている。これにより、反射表示において正しい白黒表示を実現することができる。

また、図２（ｃ）には、図２（ａ）の液晶パネル４０が有している裏側偏光板４３ｂおよび裏側λ／４板４１ｂの軸角度（図面を正面から見た場合の右側を０度とし、これを基準とした反時計回りの角度）を示す。この図に示されるように、裏側偏光板４３ｂの偏光吸収軸は６３度であり、裏側λ／４板４１ｂの遅相軸は１８度である。このように、裏側λ／４板４１ｂの遅相軸は、裏側偏光板４３ｂの偏光吸収軸から−４５度ずれて配置されている。

なお、図２（ｂ）および図２（ｃ）に示す各偏光板および位相差板の光学軸は、ともに各板の表面からの軸角度である。つまり、図２（ｂ）に示す表側の偏光板および位相差板については、表示面から見た場合の角度を表記しているが、図２（ｃ）に示す裏側の偏光板および位相差板については、バックライト側から見た場合の角度を表記している。したがって、表裏の各板を、同じ側から見た場合には、各偏光吸収軸および各遅相軸が、表裏で９０度ずれている。これにより、透過表示において表側λ／４板４１ａの影響をキャンセルすることができる。

続いて、液晶セル１０のより具体的な構成について、図１を用いて説明する。図１に示すように、液晶セル１０は、対向基板１１とＴＦＴ基板１２との間に、液晶層１３を挟んだ構成を有している。

対向基板１１は、ガラス基板２１の内側にカラーフィルタ２２を備え、カラーフィルタ２２の内側にＩＴＯ膜２３をさらに備えた構成である。

カラーフィルタ２２は、自身を透過する光の色を選択するものである。すなわち、カラーフィルタ２２は、上記した反射領域ａおよび透過領域ｂ毎に、赤色（Ｒ）フィルタ，青色（Ｂ）フィルタ，緑色（Ｇ）フィルタの３つのフィルタを有している。そして、各Ｒ〜Ｇフィルタは、それぞれ、入射光の赤色成分，青色成分，緑色色成分のみを透過させるようになっている。

また、カラーフィルタ２２は、反射領域ａおよび透過領域ｂの双方において、同一の色材で構成されており、また、その膜厚もほぼ等しくなっている。カラーフィルタ２２内における画素間に対応する部分には、ブラックマトリクスＢＭが設けられている。

本液晶表示装置における１画素の領域は、図１に示す反射領域ａと透過領域ｂとを組み合わせた部分である。ここで、反射領域ａは、反射表示に使用される画素領域（反射表示領域）であり、透過領域ｂは、透過表示に使用される画素領域（透過表示領域）である。

なお、本実施の形態では、反射領域ａと透過領域ｂとにおいて、同一のカラーフィルタを使用しているが、本発明は必ずしもこのような構成には限定されず、反射領域専用のカラーフィルタおよび透過領域専用のカラーフィルタをそれぞれ設けることもできる。

一方、ＴＦＴ基板１２は、ガラス基板２８上に、ＴＦＴ２４、絵素電極２５、ソース信号線２６、層間絶縁膜２７などが、それぞれパターニングされて形成されている。これらのパターニングされた各部材上には、感光性アクリル樹脂、有機絶縁膜などの透明樹脂からなる***部３１が部分的に形成されており、***部３１上には、反射電極３２および色度補正用薄膜３３がこの順で積層されている。

反射電極３２は、光反射機能を有する電極であり、Ａｌ，Ｍｏなどの金属から構成される。反射電極３２は、Ｍｏ層とＡｌ層の積層構造を有していてもよい。また、色度補正用薄膜３３は、ＩＺＯ，ＭｏＮ，ＩＴＯ，ＳｉＮｘ，ＳｉＯ_２などの材料からなる薄膜である。

***部３１は、反射領域ａにおける反射電極３２の下層に配され、反射電極３２を形成するための台となるものである。また、本実施の形態の液晶表示装置では、この***部３１により、反射領域ａに対応する液晶層１３と透過領域ｂに対応する液晶層１３との間で厚み（セル厚）を変えている。

色度補正用薄膜３３は、表側λ／４板４１ａによって生ずる波長分散を抑制するものである。これにより、表側λ／４板４１ａを備えたことによって発生する波長分散により、反射表示に色づきが生じ、黒表示が青色味がかって表示されることを防止することができる。本実施の形態の液晶表示装置においては、透過領域ｂ内には色度補正用薄膜３３が形成されておらず、反射領域ａ（すなわち、反射電極３２が形成されている領域）のみに対して色度補正用薄膜３３が形成されている。これにより、透過表示におけるコントラストの低下を招くことなく、反射表示における色づきを防止することができる。

この点について、比較のために、従来の半透過型液晶表示装置の構成について説明する。図３（ａ）には、第１の従来構成を示す。図４（ａ）には、第２の従来構成を示す。なお、これらの図では、説明の便宜上、本実施の形態の液晶表示装置と同じ機能を有する部材には、同じ名称、同じ番号を付している。また、同じ番号の部材については、その説明を省略する。

図３（ａ）に示す液晶表示装置に備えられた液晶パネル４０ｂは、表側λ／４板４１ａを備えたことによって発生する反射表示の色づきを補正するために、表側偏光板４３ａと表側λ／４板４１ａとの間に、表側λ／２板４２ａを備えている。また、透過表示における表側λ／２板４２ａによる位相差への影響をキャンセルするため（つまり、変化した偏光状態を元に戻すため）に、裏側偏光板４３ｂと裏側λ／４板４１ｂとの間に、裏側λ／２板４２ｂがさらに設けられている。

このように第１の従来構成においては、反射電極に積層して設けられた色度補正用薄膜の代わりにλ／２板が設けられている。

図３（ｂ）には、図３（ａ）の液晶パネル４０ｂが有している表側偏光板４３ａ、表側λ／２板４２ａ、および表側λ／４板４１ａの軸角度（図面を正面から見た場合の右側を０度とし、これを基準とした反時計回りの角度）を示す。

また、図３（ｃ）には、図３（ａ）の液晶パネル４０ｂが有している裏側偏光板４３ｂ、裏側λ／２板４２ｂ、および裏側λ／４板４１ｂの軸角度（図面を正面から見た場合の右側を０度とし、これを基準とした反時計回りの角度）を示す。この図に示されるように、裏側偏光板４３ｂの偏光吸収軸は６５度であり、裏側λ／４板４１ｂの遅相軸は１７０度であり、裏側λ／２板４２ｂの遅相軸は５０度である。このように、裏側偏光板４３ｂの偏光吸収軸に対して、裏側λ／４板４１ｂおよび裏側λ／２板４２ｂの遅相軸が表側とは逆の向きにずれて配置されている。

なお、図３（ｂ）および図３（ｃ）に示す各偏光板および位相差板の光学軸は、ともに各板の表面からの軸角度である。つまり、図３（ｂ）に示す表側の偏光板および位相差板については、表示面から見た場合の角度を表記しているが、図３（ｃ）に示す裏側の偏光板および位相差板については、バックライト側から見た場合の角度を表記している。したがって、表裏の各板を、同じ側から見た場合には、各吸収軸および各遅相軸が、表裏で９０度ずれている。これにより、透過表示において表側λ／４板４１ａの影響をキャンセルすることができる。なお、吸収軸と遅相軸とは、波長分散を最適化するために調整しているので、これらの図に示す構成では、吸収軸と遅相軸とは、必ずしも４５度ずれた関係になっていない。

図４（ａ）に示す液晶パネル４０ｃを備えている液晶表示装置は、反射表示の色づきを補正するための構成が設けられていない半透過型液晶表示装置の一例である。つまり、第２の従来構成では、色度補正用薄膜およびλ／２板の何れも備えられていない。

図４（ｂ）には、図４（ａ）の液晶パネル４０ｃが有している表側偏光板４３ａおよび表側λ／４板４１ａの軸角度（図面を正面から見た場合の右側を０度とし、これを基準とした反時計回りの角度）を示す。

また、図４（ｃ）には、図４（ａ）の液晶パネル４０ｃが有している裏側偏光板４３ｂおよび裏側λ／４板４１ｂの軸角度（図面を正面から見た場合の右側を０度とし、これを基準とした反時計回りの角度）を示す。

第２の従来構成にかかる液晶パネル４０ｃにおける偏光板および位相差板の配置の仕方は、本実施の形態にかかる液晶パネル４０と同じである。

ここで、本実施の形態の液晶パネル４０、第１の従来構成の液晶パネル４０ｂ、および第２の従来構成の液晶パネル４０ｃについて、反射色度および透過コントラストを測定した結果を示す。

まず、測定の方法を図７および図８を用いて説明する。図７には、反射色度測定の様子を示す。この図に示すように、反射色度の測定は、液晶表示装置のバックライトを消灯した状態で、色度測定装置６０としてＣＭ−２００２（ミノルタ社製、測定モード：ＳＣＥモード）を使用して実施した。

また、図８には、透過コントラスト測定の様子を示す。この図に示すように、透過コントラストの測定は、液晶表示装置のバックライトを点灯した状態で、コントラスト測定装置７０としてＢＭ−５（トプコン社製、測定モード：受光角１度）を使用して実施した。

なお、この測定実験に使用した各液晶表示装置における液晶の複屈折率Δｎは、０．０９８であり、反射領域ａの液晶セルのセル厚ｄ１は１．７μｍ、透過領域ｂの液晶セルのセル厚ｄ２は３．４μｍであった。

また、表１〜３には、各実験に使用した液晶パネルを構成する各部材のリタデーション値を示す。表１には、液晶パネル４０における各部材のリタデーション値を示す。

表２には、液晶パネル４０ｂにおける各部材のリタデーション値を示す。

表３には、液晶パネル４０ｃにおける各部材のリタデーション値を示す。

反射色度の測定結果を図５（ａ）〜図５（ｃ）に示す。図５（ａ）および図５（ｂ）は、図２（ａ）に示す本発明の液晶表示装置の黒表示時の反射光の色度を測定した結果（つまり、黒表示の分光特性）を示すグラフであり、図５（ｃ）は、各従来構成の液晶表示装置の黒表示時の反射光の色度を測定した結果を示すグラフである。なお、図５（ａ）は、色度補正用薄膜が様々な膜厚のＩＺＯで形成されている場合であり、図５（ｂ）は、色度補正用薄膜が様々な膜厚のＭｏＮで形成されている場合である。

また、図６（ａ）および図６（ｂ）は、図５（ａ）および図５（ｂ）にそれぞれ対応した液晶パネルにおいて、反射電極に各薄膜を設けたときの反射電極自体の反射分光を示す。

まず、図５（ｃ）に示す第１の従来構成と第２の従来構成とを比較すると、色度補正用の部材を有していない第２の従来構成では、色度補正用のλ／２板を有している第１の従来構成と比較して、波長４００ｎｍ付近の青色光の透過率が充分に落ち込んでいない。これにより、第２の従来構成では黒表示が青色味を帯びてしまう。一方、第１の従来構成では、色度補正用のλ／２板を備えていることによって、波長４５０ｎｍ付近（４００〜５００ｎｍ）の青色光の透過率を低く抑え、反射表示の色づきを防止することができる。

このことから、本実施の形態の液晶表示装置においても、第１の従来構成と同程度の結果が得られれば、λ／４板が原因で起こる色づきを効果的に防ぐことができることがわかる。

続いて、ＩＺＯからなる色度補正用薄膜３３を反射電極３２上に設けた場合について検討する。図５（ａ）に示すように、反射電極上にＩＺＯ膜を積層することによって、第２の従来構成と比較して波長４００〜５００ｎｍの光の透過率を低くすることができる。これにより、反射領域において黒表示が青色味を帯びることを抑制することができる。

なお、図５（ａ）を参照すれば、ＩＺＯ膜の厚さが１００Å以上であれば、波長４００〜５００ｎｍの光の透過率をより効果的に抑えることができることがわかる。また、図６（ａ）を参照すれば、ＩＺＯ膜の厚さが３００Å以下であれば、可視光の全波長領域にわたって白表示における光の透過率の低下を抑えることができる。このことから、色度補正用薄膜３３がＩＺＯからなる場合、膜厚は１００〜３００Åであることがより好ましい。

次に、ＭｏＮからなる色度補正用薄膜３３を反射電極３２上に設けた場合について検討する。図５（ｂ）に示すように、反射電極上にＭｏＮ膜を積層することによって、第２の従来構成と比較して波長４００〜５００ｎｍの光の透過率を低くすることができる。これにより、反射領域において黒表示が青色味を帯びることを抑制することができる。

なお、図５（ｂ）を参照すれば、ＭｏＮ膜の厚さが２０Å以上であれば、波長４００〜５００ｎｍの光の透過率をより効果的に抑えることができることがわかる。また、図６（ｂ）を参照すれば、ＭｏＮ膜の厚さが８０Å以下であれば、可視光の全波長領域にわたって白表示における光の透過率の低下を抑えることができる。このことから、色度補正用薄膜３３がＭｏＮからなる場合、膜厚は２０〜８０Åであることがより好ましい。

なお、上記薄膜の厚さは、本発明の一例であり、本発明において色度補正用薄膜の厚さは上記のような範囲には限定はされない。膜厚の好ましい範囲を他の方法で規定することもできる。例えば、反射表示領域において黒表示時における波長４５０ｎｍの光の透過率が９７％以下となるように色度補正用薄膜の厚さを設定することもできる。但し、少しでも青色の光の透過率が低下するのであれば、色度補正の効果は得られるため、本発明は上記のようなものに必ずしも限定はされない。

次に、透過コントラストの測定結果を表４に示す。

表４は、本実施の形態の液晶表示装置（本発明）、第１の従来構成の液晶表示装置、および第２の従来構成の液晶表示装置について、それぞれサンプル数２０個を図８に示すコントラスト測定装置７０によって透過コントラストを測定し、コントラストの平均値、最大値、および最小値を示したものである。なお、ここでは、本発明の液晶表示装置として、厚さ２５０ÅのＩＺＯからなる色度補正用薄膜を有している装置を使用した。

表４に示すように、反射表示の色づきを防止するために２枚のλ／２板を余分に備えている第１の従来構成では、第２の従来構成と比較してコントラストが低下していることがわかる。一方、同じく反射表示の色づきを防止するために反射電極上に色度補正用薄膜が積層されている本発明の液晶表示装置においては、第２の従来構成と同等の透過コントラストを得ることができた。また、表には示していないが、本実施の形態の液晶表示装置は、従来構成と比較して、個々の装置ごとのコントラストのバラツキを小さくすることもできた。

以上のように、本実施の形態の液晶表示装置では、第１の従来構成の場合に発生するコントラスト低下の問題、および、第２の従来構成の場合に発生する反射表示の色づきの問題を、ともに解消することができることがわかる。つまり、本実施の形態の液晶表示装置は、透過領域には色度補正用の薄膜を形成せず、反射電極のみに対して色度補正用の薄膜を積層することで、透過表示におけるコントラストの低下を招くことなく、反射表示における色づきを防止することができる。

続いて、本実施の形態の液晶表示装置の製造方法について説明する。

本実施の形態の液晶表示装置は、従来の半透過型液晶表示装置の製造方法に基本的に準じて製造することができる。なお、反射電極３２上に積層する色度補正用薄膜３３は、スパッタリングあるいはＣＶＤなどを利用して成膜した後、エッチングなどによってパターン形成することで形成することができる。

色度補正用薄膜３３の材料としては、黒表示時に反射表示が青色味を帯びることを抑制するように色度を補正することができるものであれば特に限定はされない。このような材料としては、ＩＺＯ、ＩＴＯ、ＭｏＮ、ＳｉＯ_２、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）などが挙げられる。

上記の材料のうち、ＩＺＯ、ＩＴＯ、ＭｏＮなどの金属含有材料は、スパッタリングなどによって成膜することができる。一方、ＳｉＯ_２、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）などのシリコン含有材料は、ＣＶＤ法などによって成膜することができる。

ところで、反射電極３２がＡｌで形成されている場合（Ｍｏ層にＡｌ層が積層されている場合を含む）、色度補正用薄膜３３は、ＩＺＯまたはＭｏＮで形成されていることが好ましい。これは、エッチング液として、特許文献４に記載されている第一のエッチング液（硝酸、リン酸、酢酸、および水の混合液）を使用すれば、Ａｌからなる反射電極３２と、色度補正用薄膜３３とを一括でエッチングすることができるからである。このように、色度補正用薄膜３３がＩＺＯまたはＭｏＮで形成されていれば、製造工程上の利点が得られる。

続いて、本発明の他の実施形態について説明する。図９（ａ）には、本発明の他の実施形態にかかる液晶表示装置の概略構成を示す。この液晶表示装置は、偏光板とλ／４板との間に視野角補正用の複屈折層がさらに設けられている点のみが、図２（ａ）に示す液晶表示装置とは異なっている。そのため、ここでは、上述の構成と同じ構成については、同じ名称および番号をつけてその説明を省略し、異なる構成についてのみ説明をする。なお、複屈折層については、液晶表示装置の視野角を改善するために従来から一般的に使用されているものを、本願発明でも同様に適用することができる。

図９（ａ）に示す液晶パネル４０ａには、表側偏光板４３ａと表側λ／４板４１ａとの間に表側複屈折層４５ａが設けられており、裏側偏光板４３ｂと裏側λ／４板４１ｂとの間に裏側複屈折層４５ｂが設けられている。他の構成については、図２（ａ）に示す液晶パネル４０と同じである。

図９（ｂ）には、図９（ａ）の液晶パネル４０ａが有している表側偏光板４３ａ、表側λ／２板４２ａ、および表側λ／４板４１ａの軸角度（図面を正面から見た場合の右側を０度とし、これを基準とした反時計回りの角度）を示す。また、図９（ｃ）には、図９（ａ）の液晶パネル４０ａが有している裏側偏光板４３ｂ、裏側λ／２板４２ｂ、および裏側λ／４板４１ｂの軸角度（図面を正面から見た場合の右側を０度とし、これを基準とした反時計回りの角度）を示す。

これらの軸角度は、図２（ａ）に示す本発明の液晶パネル４０の軸角度と全て同じである。したがって、図２（ｂ）および図２（ｃ）と同様に、図９（ｂ）および図９（ｃ）に示す各偏光板および位相差板の光学軸は、ともに各板の表面からの軸角度である。つまり、図９（ｂ）に示す表側の偏光板および位相差板については、表示面から見た場合の角度を表記しているが、図９（ｃ）に示す裏側の偏光板および位相差板については、バックライト側から見た場合の角度を表記している。

ここで、比較のために、複屈折層を有する従来の半透過型液晶表示装置の構成（第３の従来構成）について説明する。図１０（ａ）には、第３の従来構成を示す。

図１０（ａ）に示す液晶表示装置に備えられた液晶パネル４０ｄは、表側λ／４板４１ａを備えたことによって発生する反射表示の色づきを補正するために、表側偏光板４３ａと表側λ／４板４１ａとの間に、表側λ／２板４２ａを備えている。また、透過表示における表側λ／２板４２ａによる位相差への影響をキャンセルするため（つまり、変化した偏光状態を元に戻すため）に、裏側偏光板４３ｂと裏側λ／４板４１ｂとの間に、裏側λ／２板４２ｂがさらに設けられている。

このように第３の従来構成においては、反射電極に積層して設けられた色度補正用薄膜の代わりにλ／２板が設けられている。それ以外の構成については、図９（ａ）に示す液晶表示装置と同じである。

図１０（ｂ）には、図１０（ａ）の液晶パネル４０ｄが有している表側偏光板４３ａ、表側λ／２板４２ａ、および表側λ／４板４１ａの軸角度（図面を正面から見た場合の右側を０度とし、これを基準とした反時計回りの角度）を示す。また、図１０（ｃ）には、図１０（ａ）の液晶パネル４０ｄが有している裏側偏光板４３ｂ、裏側λ／２板４２ｂ、および裏側λ／４板４１ｂの軸角度（図面を正面から見た場合の右側を０度とし、これを基準とした反時計回りの角度）を示す。

これらの軸角度は、図３（ａ）に示す従来の液晶パネル４０ｂの軸角度と全て同じである。したがって、図３（ｂ）および図３（ｃ）と同様に、図１０（ｂ）および図１０（ｃ）に示す各偏光板および位相差板の光学軸は、ともに各板の表面からの軸角度である。つまり、図１０（ｂ）に示す表側の偏光板および位相差板については、表示面から見た場合の角度を表記しているが、図１０（ｃ）に示す裏側の偏光板および位相差板については、バックライト側から見た場合の角度を表記している。

また、表５には、液晶パネル４０ａを構成する各部材のリタデーション値を示す。なお、ここに示すリタデーション値は、一例であり、これに限定はされない。

以上のように、図９（ａ）に示す液晶表示装置には、第３の従来構成において設けられている、色度を補正するためのλ／２板の代わりに、反射電極のみに対して色度補正用薄膜が設けられている。そのため、色度補正用薄膜が透過表示のコントラストを低下させることなく、反射表示における色づきを補正することができる。

なお、色度補正用薄膜の好ましい材料、膜厚などについては、図２（ａ）に示す液晶表示装置と同じである。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

また、本発明は、上記した主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈されるべきではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更、プロセスは、全て本発明の範囲内のものである。

本発明によれば、透過表示におけるコントラストの低下を招くことなく、反射表示の色づきを防止することができるため、表示品位の高い半透過型液晶表示装置を提供することができる。本発明の半透過型液晶表示装置は、ＰＤＡ、携帯電話などのモバイル機器、テレビジョンセットなどのＡＶ機器、パーソナルコンピュータなどのＯＡ機器といった各種電子機器の表示装置に適用できる。

Claims (7)

1. 反射表示領域と透過表示領域との双方によって画像を表示する液晶パネルを備えた半透過型液晶表示装置において、
   上記液晶パネルは、入射する外部光を反射するための反射電極と、反射表示を行うために液晶層に対して外部光が入射する側に配置された位相差板とを有しており、
   上記反射電極上には、ＭｏＮで形成され、膜厚が２０〜８０Åの薄膜が設けられており、
   上記薄膜は、反射表示領域にのみ設けられており、透過表示領域には設けられていないことを特徴とする半透過型液晶表示装置。
2. 上記反射電極は、Ａｌで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半透過型液晶表示装置。
3. 上記位相差板は、λ／４波長板であることを特徴とする請求項１に記載の半透過型液晶表示装置。
4. 上記液晶層を挟んで上記位相差板とは反対側にもう一つの位相差板を有しているとともに、
   ２枚の偏光板をさらに有しており、
   外部光が入射する側から、上記偏光板、上記位相差板、上記液晶層、上記もう一つの位相差板、および上記偏光板がこの順に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の半透過型液晶表示装置。
5. 上記位相差板はλ／４波長板であり、
   上記液晶層に対して外部光が入射する側に配置された上記偏光板および上記λ／４波長板は、
   上記λ／４波長板の遅相軸が、上記偏光板の偏光吸収軸から反時計回りに４５度ずれて配置されていることを特徴とする請求項４に記載の半透過型液晶表示装置。
6. 上記液晶層を挟んで設けられた２枚の上記位相差板の各遅相軸は、同じ側から見た場合に互いに９０度ずれて配置されているとともに、
   上記液晶層を挟んで設けられた２枚の偏光板の各偏光吸収軸は、同じ側から見た場合に互いに９０度ずれてそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項４に記載の半透過型液晶表示装置。
7. 上記偏光板と上記位相差板との間、および、上記もう一つの位相差板と上記偏光板との間には、視野角補正用の複屈折層がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項４に記載の半透過型液晶表示装置。

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