WO2020084845A1 - 液晶表示装置 - Google Patents

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WO2020084845A1
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crystal display
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display device
quarter
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早田　祐二
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京セラ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a liquid crystal display device that can be suitably implemented as a display device for various electronic devices such as mobile phones.
  • Patent Document 1 A conventional technique for solving such a problem is described in Patent Document 1, for example.
  • a second optical compensation layer arranged in this order, and the first optical compensation layer imparts a phase difference of substantially 1/2 to the wavelength of the monochromatic light.
  • the compensation layer imparts a retardation of substantially 1/4 to the wavelength of monochromatic light
  • the hard coat layer has urethane acrylate, polyol (meth) acrylate, and an alkyl group containing two or more hydroxyl groups.
  • a polarizing plate with an optical compensation layer containing a (meth) acrylic polymer has been proposed.
  • the liquid crystal display device of the present disclosure is a birefringence control type liquid crystal display device that displays in normally white.
  • a liquid crystal display device includes a liquid crystal display panel having a liquid crystal layer and a light reflecting portion that reflects light that has entered from the display surface side and has passed through the liquid crystal layer, and a first liquid crystal display panel disposed on the display surface side of the liquid crystal display panel. And a half-wave plate and a first quarter-wave plate that are provided between the liquid crystal display panel and the first polarization plate in this order from the first polarization plate side.
  • the liquid crystal layer in the light reflecting portion has a phase difference smaller than 1/2 of the phase difference of the half-wave plate, and the first quarter-wave plate has liquid crystal molecules whose slow axis is when no electric field is applied.
  • the half-wave plate has nx1> nz1> ny1 where nx1 and ny1 are in-plane refractive indexes in the directions orthogonal to each other and nz1 is the refractive index in the thickness direction.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the liquid crystal display device of one embodiment when no electric field is applied and when an electric field is applied. It is a figure which shows the axial arrangement
  • FIG. 11 is a diagram for explaining operations of a liquid crystal display device of another embodiment when no electric field is applied and when an electric field is applied. It is a figure which shows the axial arrangement
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a diagram for explaining operations of the liquid crystal display device when no electric field is applied and when an electric field is applied.
  • FIG. 4 is a diagram showing an axial arrangement and a retardation value of the liquid crystal display device
  • FIG. 4 is a diagram showing a relationship between respective refractive indexes of the half-wave plate and the first quarter-wave plate of the present invention.
  • the liquid crystal display device 1 of the present embodiment shown in FIGS. 1 to 4 is a birefringence control type reflection type liquid crystal display device that displays normally white.
  • This liquid crystal display device 1 has a liquid crystal layer 2, and a liquid crystal display panel 5 having a light reflection layer 4 that reflects light that has entered from the display surface 3 side and passed through the liquid crystal layer 2, and a display of the liquid crystal display panel 5.
  • the first polarizing plate 6 arranged on the side of the surface 3 and the half-wave plate 7 and the first quarter-wave plate 8 arranged between the liquid crystal display panel 5 and the first polarizing plate 6.
  • a polarizing plate with an optical compensation layer for suppressing the above and an image display device using the same.
  • a technology that makes both the reflective area and the transmissive area normally white, and a technology that prevents black floating in a wide band on an electrically controlled birefringence (ECB) type liquid crystal display device and further improves the viewing angle Is not specifically proposed.
  • liquid crystal molecules are parallel to the surface of the substrate in a state where no electric field is applied to the liquid crystal layer (initial alignment state), and when the electric field applied to this liquid crystal layer is gradually increased, a certain threshold When the electric field is exceeded, the liquid crystal molecules start to rise gradually with respect to the surface of the substrate, and are driven in an operation mode in which the molecular orientation direction is perpendicular to the surface of the substrate at a high voltage.
  • a black level having a high display quality is realized in a wide band when an electric field is applied, black floating is suppressed, and a display quality is improved when no electric field is applied.
  • the purpose is to achieve a high white level.
  • the liquid crystal layer 2 in the light reflecting portion 47 has a phase difference smaller than 1/2 of the phase difference of the half-wave plate 7, and the slow axis of the first quarter-wave plate 8 is the one when no electric field is applied. It intersects with the alignment axis of liquid crystal molecules.
  • the half-wave plate 7 has nx1> nz1> ny1, where nx1 and ny1 are the refractive indices in the directions orthogonal to each other in the plane, and nz1 is the refractive index in the thickness direction.
  • nx2 and ny2 are the refractive indices in the directions orthogonal to each other and nz2 is the refractive index in the thickness direction.
  • the liquid crystal display panel 5 includes a first substrate 10, a light shielding layer 11, a color filter layer 12, a common electrode 13, a first alignment layer 14, a columnar portion 15, a liquid crystal layer 2, a second alignment layer 16, and a transparent electrode 17. , Fifth interlayer insulating layer 18, light reflecting layer 4, fourth interlayer insulating layer 19, drain electrode 20, source electrode 21, interlayer connecting portion 22, third interlayer insulating layer 23, second interlayer insulating layer 24.
  • the drain electrode 20, the source electrode 21, the interlayer connection portion 22, the channel portion 29, the semiconductor layer 30, and the gate electrode 31 described above constitute a thin film transistor (abbreviated as TFT) as an active element.
  • the drain electrode 20 is connected to the light reflection layer 4, which is a pixel electrode, by an interlayer connection portion 22 or the like.
  • the gate signal line connected to the gate electrode 31 is provided for each row in the pixel group arranged in a matrix, and the source signal line connected to the source electrode 21 is provided for each column in the pixel group arranged in a matrix. And a pixel is formed corresponding to each intersection of the gate signal line and the source signal line.
  • the first substrate 10 and the second substrate 28 are realized by glass substrates.
  • the light-shielding layer 11 constitutes a black matrix, is provided between pixels in a plan view seen from above in FIG. 1, and partitions each pixel.
  • the common electrode 13 is made of indium tin oxide (abbreviated as ITO) or the like and constitutes a transparent electrode layer.
  • the first alignment layer 14 and the second alignment layer 16 are made of polyimide or the like.
  • the fourth interlayer insulating layer 19 is made of acrylic resin or the like.
  • the first to third interlayer insulating layers 25, 24, 23 and the first and second gate insulating layers 26, 27 are made of silicon oxide (SiO) or silicon nitride (SiN).
  • the light reflection layer 4 is made of molybdenum (Mo), aluminum (Al), or the like, and has, for example, a configuration in which an Al layer is laminated on the Mo layer.
  • the thin film transistor has a semiconductor layer 30 made of amorphous silicon (a-Si), low-temperature polycrystalline silicon (LTPS), or the like, and is a three-terminal element including a gate electrode 31, a source electrode 21, and a drain electrode 20. Therefore, by applying a voltage of a predetermined potential (for example, 3V, 6V) to the gate electrode 31, a current flows through the semiconductor layer 30 (channel) between the source electrode 21 and the drain electrode 20, and a switching element (gate Function as a transfer element).
  • a predetermined potential for example, 3V, 6V
  • the liquid crystal display panel 5 is an electrically controlled birefringence (abbreviated as ECB) type, and the liquid crystal molecules are in an initial alignment state in which an electric field is not applied to the liquid crystal layer 2 and the liquid crystal molecules of the first and second substrates 10 and 28. Those subjected to a horizontal alignment treatment so as to be parallel to the surfaces facing each other are used.
  • the voltage applied to the liquid crystal display panel 5 is gradually increased, the liquid crystal molecules gradually start rising on the respective surfaces of the first and second substrates 10 and 28 when a certain threshold voltage is exceeded, At a high voltage equal to or higher than the specified value, the molecular orientation direction becomes perpendicular to the surfaces of the substrates 10 and 28.
  • liquid crystal is a refractive index anisotropic medium
  • the traveling speed differs between the light wave in the alignment axis direction of the liquid crystal molecules (X axis) and the light wave in the direction orthogonal to the alignment axis of the liquid crystal molecules (Y axis).
  • the refractive index of the light wave is different between the X axis and the Y axis.
  • the light waves that have entered the liquid crystal layer 2 and exited from the liquid crystal layer 2 have different velocities on the X axis and the Y axis, and thus have a phase shift between the X axis and the Y axis. This phase shift is called a phase difference or retardation.
  • the present inventor has found that the liquid crystal layer 2 has a phase difference of 1 ⁇ 2 wavelength plate 7 (1/2 wavelength. Is 550 nm, the phase difference is about 275 nm in the half-wave plate 7. In the case where the phase difference is smaller than half of 270 nm in the present embodiment (for example, 112 nm in the present embodiment), a normally white light is obtained. It was found that the tint (degree of whiteness) was good (close to achromatic).
  • the present inventor manufactured each sample of the liquid crystal display device of Example 1 and Comparative Example 1 in order to confirm that the visibility of normally white was improved.
  • the liquid crystal layer 2 had a retardation value of 112 nm, and a polarizing plate having a product name “TEG1465DUHC” manufactured by Nitto Denko Corporation was used as the first polarizing plate 6.
  • a product name “NAZ film” manufactured by Nitto Denko Corporation was used as the half-wave plate 7.
  • Nz1 (nx1-nz1) / (nx1-ny1).
  • a product name “Zeonor film” manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd. was used as the 1 ⁇ 2 wavelength plate 7.
  • Nz (nx-nz) / (nx-ny).
  • Example 1 and Comparative Example 1 as the first quarter-wave plate 8, a product name “Zeonor film” manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd. was used.
  • Nz2 (nx2-nz2) / (nx2-ny2).
  • CM-2600d manufactured by Konica Minolta Japan Co., Ltd. was used, and reflectance of black display when an electric field was applied and white when no electric field was applied. The display reflectance and the reflection contrast ratio were measured.
  • the reflectance of black display was 0.45%
  • the reflectance of white display was 17.5%
  • the reflection contrast ratio was 39: 1.
  • the reflectance for black display was 0.59%
  • the reflectance for white display was 17.8%
  • the reflection contrast ratio was 30: 1. From this, it was confirmed that the sample of Example 1 had good visibility in black display.
  • the retardation of the liquid crystal layer 2 was made smaller than 1/2 of the retardation of the half-wave plate 7, it was possible to obtain a white level with a high display quality and the visibility of white display was improved.
  • the retardation of the liquid crystal layer 2 is not less than 1 ⁇ 4 and not less than 1 ⁇ 2 of the retardation of the first 1 ⁇ 2 wavelength plate 7.
  • the retardation of the liquid crystal layer 2 is preferably set in the range of 1 ⁇ 4 or more and 4/9 or less of the retardation of the first 1 ⁇ 2 wavelength plate 7, and in this case, the display quality is further improved. It can have a high white level.
  • the half-wave plate 7 preferably has a refractive index in the plane orthogonal to each other of nx1 and ny1 (nx1> ny1), and when the refractive index in the thickness direction is nz1, it is smaller than ny1.
  • nz1 is set to be large (nx1> nz1> ny1)
  • the first quarter-wave plate 8 is a uniaxial film, and it is preferable that the in-plane refractive indices in the directions orthogonal to each other be nx2 and ny2, and that the thickness direction refractive index be nz2.
  • Nz2 (nx2-nz2) / (nx2-ny2) is set in the range of 0.8 or more and 1.2 or less.
  • a normally white display having a wider viewing angle and a higher display quality can be realized. That is, when an electric field is applied, a black level having a high display quality can be realized in a wide band to further suppress black floating, and when an electric field is not applied, a white level having a higher display quality can be realized.
  • the slow axis of the first quarter-wave plate 8 and the alignment axis of the liquid crystal molecules when no electric field is applied intersect at approximately 45 °.
  • approximately 45 ° means a range of about 45 ° ⁇ 5 °. Outside this range, problems such as black floating and lowering of contrast tend to occur.
  • linearly polarized light a2 passes through the half-wave plate 7 and the first quarter-wave plate 8, the linearly polarized light a2 becomes broadband circularly polarized light (which is referred to as circularly polarized light a3).
  • the phase difference of the liquid crystal layer 2 becomes 0, so that the broadband circularly polarized light a3 passes through the half-wave plate 7 and the first quarter-wave plate 8.
  • the reflected light also passes through the liquid crystal layer 2 as the broadband circularly polarized light a3 and is reflected by the light reflection layer 4.
  • the reflected light b4 of the broadband circularly polarized light a3 passes through the liquid crystal layer 2, the first quarter-wave plate 8 and the half-wave plate 7 again, and is a straight line orthogonal to the polarization direction of the first polarizing plate 6.
  • the polarized light b5 is obtained, and a black display with a high display quality, that is, a black display in which so-called black floating is suppressed can be obtained.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a liquid crystal display device 1a according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the liquid crystal display device 1a when no electric field is applied and when an electric field is applied.
  • 7 is a diagram showing the axial arrangement of the liquid crystal display device 1a.
  • the parts corresponding to those in the above-described embodiment are designated by the same reference numerals, and the duplicated description will be omitted.
  • the liquid crystal display device 1 a shown in FIG. 5 has the same phase difference between the liquid crystal layer 2 in the light reflecting section 47 and the liquid crystal layer 2 in the light transmitting section 46.
  • the liquid crystal display device 1 a of the present embodiment is arranged between the liquid crystal display panel 5 and the second polarizing plate 44, and the second polarizing plate 44 arranged on the side opposite to the display surface 43 of the liquid crystal display panel 5. And a second quarter-wave plate 45.
  • a light transmitting portion 46 that transmits light incident from the side opposite to the display surface 43 of the liquid crystal display panel 5 is provided in the liquid crystal layer 2, and is a so-called semi-transmissive type (a light reflecting portion and a light transmitting portion). It is realized as a liquid crystal display device including both. Basically, the backlight device is not required on the side opposite to the display surface 43, but it may be provided.
  • the second quarter-wave plate 45 its slow axis and the alignment axis of liquid crystal molecules when no electric field is applied intersect at approximately 45 °.
  • the above-mentioned approximately 45 ° means a range of about 45 ° ⁇ 5 °. Outside this range, there is a tendency for the problem of lowering of contrast to occur.
  • the liquid crystal display panel 5 includes a light transmission portion 46 in the liquid crystal layer 2 that transmits light incident from the side opposite to the display surface 43. Then, as shown in FIG. 6, when the electric field is not applied to the liquid crystal layer 2, the light incident from the side opposite to the display surface 43 of the liquid crystal display panel 5 is converted into linearly polarized light c 1 by the second polarizing plate 44. Become. The linearly polarized light c1 becomes circularly polarized light c2 when passing through the second quarter-wave plate 45.
  • the circularly polarized light c2 passes through the liquid crystal layer 2 to become linearly polarized light c3, and after passing through the first 1 ⁇ 4 wavelength plate 8 and the 1 ⁇ 2 wavelength plate 7, becomes circularly polarized light or elliptically polarized light c4.
  • the circularly polarized light or the elliptically polarized light c4 passes through only the light in the polarization direction of the first polarizing plate 6 and becomes a white display.
  • the angle ⁇ p1 of the absorption axis of the first polarizing plate 6 is 140 °.
  • As the second quarter-wave plate 45 a product name “Zeonor film” manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd. was used.
  • Nz (nx-nz) / (nx-ny).
  • a product name “TEG1465DUHC” manufactured by Nitto Denko Corporation was used.
  • the slow axis of the second quarter-wave plate 45 and the alignment axis of the liquid crystal molecules when no electric field is applied are approximately 45 °, and the slow axis of the second quarter-wave plate 50 and the first axis
  • the slow axis of the quarter-wave plate 8 is selected to be substantially parallel. As a result, it is possible to achieve a normally white, high display quality black level when an electric field is applied.
  • the above-mentioned approximately 45 ° means a range of about 45 ° ⁇ 5 °. Outside this range, there is a tendency for the problem of lowering of contrast to occur.
  • the phase difference of the light transmitting portion 46 is made larger than that of the light reflecting portion 47 so that the light transmitting portion 46 and the light reflecting portion 47 of the liquid crystal layer 2 have a multi-gap, that is, the liquid crystal layer 2 A layer thickness adjusting layer can be provided.
  • the phase difference of the liquid crystal layer 2 in the light transmitting section 46 can be made larger than that of the liquid crystal layer 2 in the light reflecting section 47. It is preferable to set the retardation of the liquid crystal layer 2 in the light transmitting portion 46 to a range of more than 1 time and less than 2 times the retardation of the liquid crystal layer 2 in the light reflecting portion 47.
  • the phase difference of the liquid crystal layer 2 in the light transmitting portion 46 is set to be in the range of 1 ⁇ 3 or more and 8/9 or less of the phase difference of the 1 ⁇ 2 wavelength plate 7.
  • the retardation of the liquid crystal layer 2 in the light transmitting portion 46 is less than 1 ⁇ 3 of the retardation of the half-wave plate 7, the transmittance and the contrast of the light transmitting portion 46 are likely to decrease. ..
  • the retardation of the liquid crystal layer 2 in the light transmitting portion 46 exceeds 8/9 of the retardation of the half-wave plate 7, the contrast tends to decrease in the light transmitting portion 46.
  • the phase difference of the liquid crystal layer 2 in the light transmitting portion 46 is set to be approximately twice the phase difference of the liquid crystal layer 2 in the light reflecting portion 47, and the phase difference of the liquid crystal layer 2 in the light transmitting portion 46 is set. It is preferable to set it in the range of 1 ⁇ 2 or more and 8/9 or less of the phase difference of the 1 ⁇ 2 wavelength plate 7.
  • Liquid crystal display device Liquid crystal layer 3 Display surface 4 Light reflection layer 5 Liquid crystal display panel 6 First polarizing plate 7 1/2 wavelength plate 8 First 1/4 wavelength plate 10 First substrate 11 Light shielding layer 12 Color Filter Layer 13 Common Electrode 14 First Alignment Layer 15 Columnar Part 16 Second Alignment Layer 17 Transparent Electrode 18 Fifth Interlayer Insulation Layer 19 Fourth Interlayer Insulation Layer 20 Drain Electrode 21 Source Electrode 22 Interlayer Connection 23 Third interlayer insulating layer 24 Second interlayer insulating layer 25 First interlayer insulating layer 26 Second gate insulating layer 27 First gate insulating layer 28 Second substrate 29 Channel part 30 Semiconductor layer 31 Gate electrode 43 Reversal Display surface 44 Second polarizing plate 45 Second quarter-wave plate 46 Light transmitting portion 47 Light reflecting portion

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Abstract

本開示は、ノーマリホワイトで表示を行う複屈折制御型の液晶表示装置に関し、広帯域で表示品位の高い黒レベルを実現して黒浮きを抑制し、さらに表示品位の高い白レベルを実現することができる。　ノーマリホワイトで表示を行う複屈折制御型の液晶表示装置において、光反射部４７を有する液晶表示パネル５と、表示面３側に配置される第１の偏光板６と、液晶表示パネル５と第１の偏光板６との間に設けられる、１／２波長板７及び第１の１／４波長板８とを備え、光反射部４７における液晶層２の位相差は１／２波長板７の位相差の１／２よりも小さく、第１の１／４波長板８の遅相軸は電界無印加時の液晶分子の配向軸と交差し、１／２波長板７の各方位の屈折率をｎｘ１，ｎｙ１，ｎｚ１とした場合にｎｘ１＞ｎｚ１＞ｎｙ１であり、第１の１／４波長板８の各方位の屈折率をｎｘ２，ｎｙ２，ｎｚ２とした場合にｎｘ２＞ｎｚ２＝ｎｙ２である。

Description

液晶表示装置
　本発明は、携帯電話機などの各種の電子機器の表示装置として好適に実施することができる液晶表示装置に関する。
　従来から、アクティブマトリクス型液晶表示装置において、黒表示時の液晶表示パネルの光透過率が極小にならず、表示品位の高いノーマリホワイトの黒レベルが得られない、いわゆる黒浮きの問題を解決する技術が求められている。
　このような問題を解決する従来技術は、たとえば特許文献１に記載されている。ハードコート層と、偏光子と、その遅相軸が偏光子の吸収軸に対して交差して配置された第１の光学補償層と、その遅相軸が偏光子の吸収軸に対して交差して配置された第２の光学補償層とをこの順に有し、第１の光学補償層が、単色光の波長に対して実質的に１／２の位相差を付与し、第２の光学補償層が、単色光の波長に対して実質的に１／４の位相差を付与し、ハードコート層が、ウレタンアクリレート、ポリオール（メタ）アクリレート、および、水酸基を２個以上含むアルキル基を有する（メタ）アクリルポリマーを含有する光学補償層付偏光板が提案されている。
特開２００７－１７１９４３号公報
　本開示の液晶表示装置は、ノーマリホワイトで表示を行う複屈折制御型の液晶表示装置である。液晶表示装置は、液晶層を有するとともに、表示面側から入射して液晶層を通過した光を反射する光反射部を有する液晶表示パネルと、液晶表示パネルの表示面側に配置される第１の偏光板と、液晶表示パネルと第１の偏光板との間に第１の偏光板の側から順に設けられる、１／２波長板及び第１の１／４波長板と、を備える。光反射部における液晶層は、その位相差が１／２波長板の位相差の１／２よりも小さく、第１の１／４波長板は、その遅相軸が電界無印加時の液晶分子の配向軸と交差している。１／２波長板は、その面内での互いに直交する方向の屈折率をそれぞれｎｘ１，ｎｙ１とし、その厚み方向の屈折率をｎｚ１とした場合、ｎｘ１＞ｎｚ１＞ｎｙ１である。第１の１／４波長板は、その面内での互いに直交する方向の屈折率をそれぞれｎｘ２，ｎｙ２とし、その厚み方向の屈折率をｎｚ２とした場合、ｎｘ２＞ｎｚ２＝ｎｙ２に設定される。
　本発明の目的、特色、および利点は、下記の詳細な説明と図面とからより明確になるであろう。
本発明の一実施形態の液晶表示装置の構成を示す断面図である。 一実施形態の液晶表示装置の電界無印加時及び電界印加時の動作を説明するための図である。 一実施形態の液晶表示装置の軸配置及び位相差値を示す図である。 一実施形態の液晶表示装置における１／２波長板及び第１の１／４波長板の各屈折率の関係を示す図である。 本発明の他の実施形態の液晶表示装置の構成を示す断面図である。 他の実施形態の液晶表示装置の電界無印加時及び電界印加時の動作を説明するための図である。 他の実施形態の液晶表示装置の軸配置及び位相差値を示す図である。
　図１は本発明の一実施形態の液晶表示装置の構成を示す断面図であり、図２は液晶表示装置の電界無印加時及び電界印加時の動作を説明するための図であり、図３は液晶表示装置の軸配置及び位相差値を示す図であり、図４は本発明の１／２波長板及び第１の１／４波長板の各屈折率の関係を示す図である。
　図１～図４に示す本実施形態の液晶表示装置１は、ノーマリホワイトで表示を行う複屈折制御型で反射型の液晶表示装置である。この液晶表示装置１は、液晶層２を有するとともに、表示面３側から入射して液晶層２を通過した光を反射する光反射層４を有する液晶表示パネル５と、液晶表示パネル５の表示面３側に配置される第１の偏光板６と、液晶表示パネル５と第１の偏光板６との間に配置される、１／２波長板７と第１の１／４波長板８とを備える。
　従来の技術では、薄型化に寄与し、耐擦傷性及び耐湿熱性に優れ、かつ、優れた視野角補償が行われ、広帯域の円偏光が得られ、熱ムラを防止し、黒表示における光漏れを抑制する光学補償層付偏光板及び、それを用いた画像表示装置を提供するものがある。しかし、反射領域と透過領域とを共にノーマリホワイトとする技術、また複屈折制御（Electrically　Controlled　Birefringence：略称ＥＣＢ）型の液晶表示装置に対する黒浮きを広帯域で防止し、さらに視野角を改善する技術については、具体的に提案されていない。
　複屈折制御型の液晶表示装置では、液晶層に電界を印加しない状態（初期配向状態）で液晶分子が基板の表面と平行であり、この液晶層に印加する電界を徐々に高くすると、ある閾値電界を超えたときに、液晶分子が基板の表面に対して徐々に立ち上がり始め、高電圧で分子配向方向が基板の表面に対して垂直になる動作モードで駆動される。
　本開示では、ノーマリホワイトで表示を行う複屈折制御型の液晶表示装置において、電界印加時には広帯域で表示品位の高い黒レベルを実現して黒浮きを抑制し、さらに電界無印加時には表示品位の高い白レベルを実現することを目的としている。
　光反射部４７における液晶層２は、その位相差が１／２波長板７の位相差の１／２よりも小さく、第１の１／４波長板８の遅相軸は電界無印加時の液晶分子の配向軸とは交差している。また、１／２波長板７は、その面内での互いに直交する方向の屈折率をそれぞれｎｘ１，ｎｙ１とし、その厚み方向の屈折率をｎｚ１とした場合、ｎｘ１＞ｎｚ１＞ｎｙ１であり、第１の１／４波長板８は、その面内での互いに直交する方向の屈折率をそれぞれｎｘ２，ｎｙ２とし、その厚み方向の屈折率をｎｚ２とした場合、ｎｘ２＞ｎｚ２＝ｎｙ２に設定される。これにより、視野角依存性を改善することができ、広視野角で表示品位の高いノーマリホワイトを実現することができる。
　液晶表示パネル５は、第１の基板１０、遮光層１１、カラーフィルタ層１２、共通電極１３、第１の配向層１４、柱状部１５、液晶層２、第２の配向層１６、透明電極１７、第５の層間絶縁層１８、光反射層４、第４の層間絶縁層１９、ドレイン電極２０、ソース電極２１、層間接続部２２、第３の層間絶縁層２３、第２の層間絶縁層２４、第１の層間絶縁層２５、第２のゲート絶縁層２６、第１のゲート絶縁層２７、第２の基板２８、チャネル部２９、半導体層３０及びゲート電極３１を備える。
　前述のドレイン電極２０、ソース電極２１、層間接続部２２、チャネル部２９、半導体層３０及びゲート電極３１は、アクティブ素子としての薄膜トランジスタ（Thin　Film　Transistor；略称ＴＦＴ）を構成する。ドレイン電極２０は、画素電極である光反射層４に層間接続部２２などによって接続される。ゲート電極３１に接続されるゲート信号線は、マトリックス状に配列された画素群において行ごとに設けられ、ソース電極２１に接続されるソース信号線は、マトリックス状に配列された画素群において列ごとに設けられ、ゲート信号線とソース信号線との各交差部に対応して画素がそれぞれ形成される。
　第１の基板１０及び第２の基板２８は、ガラス基板によって実現される。遮光層１１は、ブラックマトリクスを構成し、図１の上方から見た平面視において画素間に設けられ、各画素を区画している。共通電極１３は、酸化インジウムスズ(Indium　Tin　Oxide；略称ＩＴＯ）等から成り、透明電極層を構成している。第１の配向層１４及び第２の配向層１６は、ポリイミド等から成る。第４の層間絶縁層１９は、アクリル系樹脂等から成る。第１～第３の層間絶縁層２５，２４，２３ならびに第１及び第２のゲート絶縁層２６，２７は、酸化珪素（ＳｉＯ）または窒化珪素（ＳｉＮ）から成る。光反射層４は、モリブデン（Ｍｏ），アルミニウム（Ａｌ）等から成り、例えば、Ｍｏ層上にＡｌ層を積層した構成等である。
　薄膜トランジスタは、アモルファスシリコン(a-Si)、低温多結晶シリコン（Low-Temperature　Poly　Silicon；ＬＴＰＳ）などから成る半導体層３０を有し、ゲート電極３１、ソース電極２１、ドレイン電極２０の３端子素子であって、ゲート電極３１に所定電位の電圧(例えば、３Ｖ，６Ｖ)を印加することによって、ソース電極２１とドレイン電極２０との間の半導体層３０（チャネル）に電流を流す、スイッチング素子(ゲートトランスファ素子)として機能する。
　液晶表示パネル５は、複屈折制御（Electrically　Controlled　Birefringence；略称ＥＣＢ）型であり、液晶層２に電界が印加されていない初期配向状態で、液晶分子が第１及び第２の基板１０，２８の互いに対向する各表面と平行になるように水平配向処理を施したものを用いる。この液晶表示パネル５に印加する電圧を徐々に高くしていくと、ある閾値電圧を超えたときに液晶分子は第１及び第２の基板１０，２８の各表面に対して徐々に立ち上がり始め、規定値以上の高電圧で分子配向方向は各基板１０，２８の各表面に対して垂直になる。
　液晶は屈折率異方性媒質であるので、液晶分子の配向軸方向（Ｘ軸）の光波と、液晶分子の配向軸と直交方向（Ｙ軸）の光波では、進行速度が異なる。換言すると、Ｘ軸とＹ軸とでは光波の屈折率が異なる。Ｘ軸の屈折率（ｎｘ）とＹ軸の屈折率（ｎｙ）との差を複屈折率Δｎ（＝ｎｘ－ｎｙ）という。
　液晶層２に入射し、それから出射した光波は、Ｘ軸とＹ軸で速度が違うため、Ｘ軸とＹ軸で位相がずれる。この位相のずれを位相差またはリタデーション（Retardation）という。ここで、入射光の波長をλ、液晶層２の厚さをｄ、複屈折率をΔｎとすると、位相差δは、次式（１）で表わされる。また、Δｎ・ｄ（ｎｍ）でも表される。
　　δ＝２π・Δｎ・ｄ／λ・・・（１）
　本件発明者は、複屈折制御型であって、ノーマリホワイトの液晶表示装置１において、液晶層２の位相差が１／２波長板７の位相差（１／２波長である。例えば、波長が５５０ｎｍである場合、１／２波長板７で約２７５ｎｍの位相差となる。本実施形態では２７０ｎｍ）の１／２よりも小さい場合（例えば、本実施形態では１１２ｎｍ）に、ノーマリホワイトの色味（白さの程度）が良好である（無彩色に近い）ことを見出した。そして、この液晶表示パネル５に付加される１／２波長板７及び第１の１／４波長板８の遅相軸を所定の方向に配置することによって、ノーマリホワイトの色味と、電界印加時の黒色を改善することができることを見出した。
　本件発明者は、ノーマリホワイトの視認性が改善されていることを確認するために、実施例１及び比較例１の液晶表示装置の各サンプルを作製した。これらのサンプルにおいて、液晶層２の位相差値を１１２ｎｍとし、第１の偏光板６として日東電工株式会社製、製品名「ＴＥＧ１４６５ＤＵＨＣ」の偏光板を使用した。また、実施例１では、１／２波長板７として、日東電工株式会社製、製品名「ＮＡＺフィルム」を使用した。「ＮＡＺフィルム」の位相差値は２７０ｎｍで、ｎｘ１＞ｎｚ１＞ｎｙ１、Ｎｚ１＝０．５（ｎｘ１＝１．５２１９６，ｎｙ１＝１．５２，ｎｚ１＝１．５２０９８）である。ここで、Ｎｚ１＝（ｎｘ１－ｎｚ１）／（ｎｘ１－ｎｙ１）である。比較例１では、１／２波長板７として、日本ゼオン株式会社製、製品名「ゼオノアフィルム」を使用した。「ゼオノアフィルム」の位相差値は２７０ｎｍで、ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚ、Ｎｚ＝１．０（ｎｘ＝１．５２７９４、ｎｙ＝１．５２、ｎｚ＝１．５２）である。ここで、Ｎｚ＝（ｎｘ－ｎｚ）／（ｎｘ－ｎｙ）である。
　実施例１及び比較例１において、第１の１／４波長板８として、日本ゼオン株式会社製、製品名「ゼオノアフィルム」を使用した。「ゼオノアフィルム」の位相差値は１４０ｎｍで、ｎｘ２＞ｎｙ２＝ｎｚ２、Ｎｚ２＝１．０（ｎｘ２＝１．５２４２４、ｎｙ２＝１．５２、ｎｚ２＝１．５２）である。ここで、Ｎｚ２＝（ｎｘ２－ｎｚ２）／（ｎｘ２－ｎｙ２）である。そして、実施例１及び比較例１の各サンプルについて、コニカミノルタジャパン株式会社製の分光測色計「ＣＭ－２６００ｄ」を用いて、電界印加時の黒表示の反射率、電界無印加時の白表示の反射率、反射コントラスト比を計測した。
　実験の結果、実施例１のサンプルにおいては、黒表示の反射率が０．４５％、白表示の反射率が１７．５％、反射コントラスト比が３９：１であった。これに対して比較例１のサンプルにおいては、黒表示の反射率が０．５９％、白表示の反射率が１７．８％、反射コントラスト比が３０：１であった。これにより、実施例１のサンプルは、黒表示において良好な視認性が得られることが確認された。
　さらに、実施例１のサンプルにおいては、液晶表示装置の表示面３の正面より上下左右の斜め方向（表示面３に直交する線に対して約５０°傾斜した方向）から見た場合でも黒浮きが無く良好な視認性が得られた。これに対して、比較例１のサンプルにおいては、液晶表示装置の表示面３に直交する線に対して約５０°傾斜した方向から見た場合、黒浮きが発生し、反射コントラスト比の低下による視認性の低下が確認され、白表示時の視認方向に対する白色の色変化も大きかった。
　また、液晶層２の位相差を１／２波長板７の位相差の１／２よりも小さくすると、表示品位の高い白レベルにすることができ、白表示の視認性を向上することが確認された。ただし、１／２波長板７の位相差の１／４よりも小さい場合、例えば、液晶層２の位相差値を６５ｎｍとすると、白表示の反射率が低くなり、視認性が低下する傾向であった。したがって、液晶層２の位相差は、第１の１／２波長板７の位相差の１／４以上１／２よりも小さいことが好ましい。より好ましくは、液晶層２の位相差は、第１の１／２波長板７の位相差の１／４以上４／９以下の範囲に設定されていることがよく、この場合、さらに表示品位の高い白レベルにすることができる。
　図２、図３及び図４をも参照して、液晶表示パネル５を表示面３側から見たとき、すなわち液晶分子の電界無印加時の初期配向方向（＝ラビング方向）に直交する方向を基準軸（＝０°）とし、その基準軸から各軸までの反時計まわりの角度を遅相軸の角度とすると、第１の偏光板６の吸収軸の角度θｐ１は１４０°である。１／２波長板７の遅相軸の角度θｆ１は１２０°（位相差値Δｎｄ＝２７０ｎｍ）であり、第１の１／４波長板８の遅相軸の角度θｆ２は４５°（位相差値Δｎｄ＝１４０ｎｍ）である。
　また、１／２波長板７は、好ましくは、その面内での互いに直交する屈折率をそれぞれｎｘ１及びｎｙ１とし（ｎｘ１＞ｎｙ１）、その厚み方向の屈折率をｎｚ１とした場合、ｎｙ１よりもｎｚ１が大きく（ｎｘ１＞ｎｚ１＞ｎｙ１）設定され、Ｎｚ１＝（ｎｘ１－ｎｚ１）／（ｎｘ１－ｎｙ１）が、０を超え０．７以下の範囲に設定される。さらに好ましくは、Ｎｚ１＝（ｎｘ１－ｎｚ１）／（ｎｘ１－ｎｙ１）が、０．３以上０．７以下の範囲に設定される。これにより、さらに広視野角で表示品位の高いノーマリホワイトを実現することができる。
　また、第１の１／４波長板８は一軸性フィルムであり、好ましくは、その面内での互いに直交する方向の屈折率をそれぞれｎｘ２，ｎｙ２とし、その厚み方向の屈折率をｎｚ２とした場合、ｎｘ２＞ｎｚ２＝ｎｙ２に設定される。なお、一軸性フィルムにおいて、ｎｚ２＝ｎｙ２は、ｎｚ２とｎｙ２とが同一である場合だけでなく、ｎｚ２とｎｙ２とに微差がある場合、すなわち実質的に同一である場合も含む。そのような場合には、Ｎｚ２＝（ｎｘ２－ｎｚ２）／（ｎｘ２－ｎｙ２）が、０．８以上１．２以下の範囲に設定される。これによって、電界印加時に、液晶表示パネル５の表示面３の正面より上下左右の斜め方向（表示面３に直交する線に対して約５０°傾斜した方向）から見た場合の黒浮きを制御し、広視野角で表示品位の高い黒レベルの黒表示が得られ、ノーマリホワイトでの視野角依存性を改善することができる。
　また本開示の液晶表示装置は、図３に示すように、１／２波長板７の遅相軸（図３の例では、θｆ１＝１２０°）と第１の１／４波長板８の遅相軸（図３の例では、θｆ２＝４５°）とは、６０°以上９０°以下の交差角度で交差していることがよい。この場合、さらに広視野角で表示品位の高いノーマリホワイトを実現することができる。すなわち、電界印加時には広帯域で表示品位の高い黒レベルを実現して黒浮きをさらに抑制し、電界無印加時にはさらに表示品位の高い白レベルを実現することができる。上記の交差する角度が６０°未満である場合、黒レベルの低下という不具合が生じる傾向がある。上記の交差する角度が９０°を超える場合も、黒レベルの低下という不具合が生じる傾向がある。
　第１の１／４波長板８の遅相軸と電界無印加時の液晶分子の配向軸とは、略４５°で交差していることが良い。これによって、ノーマリホワイトで電界印加時の表示品位の高い黒レベルを実現することができる。上記の略４５°とは、４５°±５°程度の範囲を意味する。この範囲外では、黒浮きやコントラストの低下という不具合が生じる傾向がある。
　次に、液晶表示装置１の表示について図２により説明する。外部から液晶表示装置１の表示面３の側に入射したランダム偏光の光ａ１は、第１の偏光板６によって直線偏光（直線偏光ａ２とする）となる。直線偏光ａ２は、１／２波長板７と第１の１／４波長板８を通過すると広帯域の円偏光（円偏光ａ３とする）となる。
　液晶層２に電界が印加された状態では、液晶層２の位相差が０となるので、１／２波長板７と第１の１／４波長板８を通って、広帯域の円偏光ａ３となった光は、液晶層２も広帯域の円偏光ａ３のまま通過し、光反射層４で反射される。その広帯域の円偏光ａ３の反射光ｂ４は、再び液晶層２、第１の１／４波長板８、１／２波長板７を通過し、第１の偏光板６の偏光方向と直交する直線偏光ｂ５となり、表示品位の高い黒レベル、いわゆる黒浮きが抑制された黒表示を得ることができる。
　また、液晶層２に電界が印加されない状態では、液晶層２を通過し、直線偏光ａ４となり、この直線偏光ａ４のまま光反射層４で反射されて反射光ｂ１となる。直線偏光ａ４の反射光ｂ１は、再び液晶層２、第１の１／４波長板８、１／２波長板７を通過し、第１の偏光板６の偏光方向に平行な直線偏光ｂ３となり、白表示となる。
　図５は本発明の他の実施形態の液晶表示装置１ａを示す断面図であり、図６は液晶表示装置１ａの電界無印加時及び電界印加時の動作を説明するための図であり、図７は液晶表示装置１ａの軸配置を示す図である。なお、前述の実施形態と対応する部分には、同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。なお、図５に示す液晶表示装置１ａは、光反射部４７における液晶層２の位相差と光透過部４６における液晶層２の位相差が同じ構成である。
　本実施形態の液晶表示装置１ａは、液晶表示パネル５の反表示面４３側に配置される第２の偏光板４４と、液晶表示パネル５と第２の偏光板４４との間に配置される第２の１／４波長板４５とを備える。液晶表示装置１ａは、液晶表示パネル５の反表示面４３の側から入射した光を透過させる光透過部４６が液晶層２に設けられ、いわゆる半透過型（光反射部と光透過部との双方を備える）の液晶表示装置として実現される。基本的には、反表示面４３側にバックライト装置は不要であるが、あってもよい。
　第２の１／４波長板４５は、その遅相軸と電界無印加時の液晶分子の配向軸とは、略４５°で交差している。上記の略４５°とは、４５°±５°程度の範囲を意味する。この範囲外では、コントラストの低下という不具合が生じる傾向がある。
　次に、液晶表示装置１ａの表示について説明する。液晶表示パネル５は、反表示面４３側から入射した光を透過させる光透過部４６を液晶層２に有する。そして、図６に示すように、液晶層２に電界が印加されていない状態では、液晶表示パネル５の反表示面４３の側から入射した光は、第２の偏光板４４によって直線偏光ｃ１となる。この直線偏光ｃ１は、第２の１／４波長板４５を通過すると円偏光ｃ２となる。この円偏光ｃ２は、液晶層２を通過し、直線偏光ｃ３となり、第１の１／４波長板８及び１／２波長板７を通過した後、円偏光あるいは楕円偏光ｃ４となる。この円偏光あるいは楕円偏光ｃ４は、第１の偏光板６の偏光方向の光だけが通過して、白表示となる。
　また、液晶層２に電界が印加された状態では、反表示面４３側からの入射光は、第２の偏光板４４を通過し、直線偏光ｄ１となる。この直線偏光ｄ１の光は、第２の１／４波長板４５によって円偏光ｄ２となる。この円偏光ｄ２のままで液晶層２を通過し、第２の１／４波長板８及び１／２波長板７を通過した後、直線偏光ｄ３となる。この直線偏光ｄ３の偏光方向は、第１の偏光板６の偏光方向に直交する。これによって、直線偏光ｄ３は、第１の偏光板６から外部に出射せず、表示品位の高い黒表示が得られる、いわゆる半透過型の液晶表示装置を実現することができる。
　図６及び図７をも参照して、液晶表示パネル５を表示面３側から見たとき、すなわち液晶分子の電界無印加時の初期配向方向（＝ラビング方向）に直交する方向を基準軸（＝０°）とし、その基準軸から各軸までの反時計まわりの角度を遅相軸の角度とすると、第１の偏光板６の吸収軸の角度θｐ１は１４０°である。１／２波長板７の遅相軸の角度θｆ１は１２０°（位相差値Δｎｄ＝２７０ｎｍ）で、第１の１／４波長板８の遅相軸の角度θｆ２は４５°（位相差値Δｎｄ＝１４０ｎｍ）であり、第２の１／４波長板４５の遅相軸の角度θｆ３は４５°（位相差値Δｎｄ＝１４０ｎｍ）であり、第２の偏光板４４の吸収軸の角度θｐ２は９０°である。第２の１／４波長板４５としては、日本ゼオン株式会社製、製品名「ゼオノアフィルム」を使用した。「ゼオノアフィルム」の位相差値は１４０ｎｍで、ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚ、Ｎｚ＝１．０（ｎｘ＝１．５２４２４、ｎｙ＝１．５２、ｎｚ＝１．５２）である。ここで、Ｎｚ＝（ｎｘ－ｎｚ）／（ｎｘ－ｎｙ）である。第２の偏光板４４としては、日東電工株式会社製、製品名「ＴＥＧ１４６５ＤＵＨＣ」を使用した。
　第２の１／４波長板４５の遅相軸と電界無印加時の液晶分子の配向軸とは、略４５°であり、第２の１／４波長板５０の遅相軸と第１の１／４波長板８の遅相軸とは、ほぼ平行に選ばれる。これによって、ノーマリホワイトで電界印加時時の表示品位の高い黒レベルを実現することができる。上記の略４５°とは、４５°±５°程度の範囲を意味する。この範囲外では、コントラストの低下という不具合が生じる傾向がある。
　また、好ましくは、光透過部４６の位相差を光反射部４７の位相差よりも大きくし、液晶層２の光透過部４６と光反射部４７とをマルチギャップ化すること、すなわち液晶層２の層厚調整層を設けることができる。これによって、反射表示及び透過表示共に高いコントラストを実現することができる。この場合、光透過部４６における液晶層２の位相差を光反射部４７における液晶層２の位相差よりも大きくすることができる。好適には、光透過部４６における液晶層２の位相差を、光反射部４７における液晶層２の位相差の１倍を超え２倍以下の範囲に設定することがよい。より好適には、光透過部４６における液晶層２の位相差を１／２波長板７の位相差の１／３以上８／９以下の範囲に設定することがよい。光透過部４６における液晶層２の位相差が１／２波長板７の位相差の１／３未満である場合、光透過部４６において透過率の低下やコントラストの低下が生じやすくなる傾向がある。光透過部４６における液晶層２の位相差が１／２波長板７の位相差の８／９を超える場合、光透過部４６においてコントラストの低下が生じやすくなる傾向がある。さらに好適には、光透過部４６における液晶層２の位相差を、光反射部４７における液晶層２の位相差の略２倍に設定するとともに、光透過部４６における液晶層２の位相差を１／２波長板７の位相差の１／２以上８／９以下の範囲に設定することがよい。
　本開示は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形態で実施できる。したがって、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、本発明の範囲は特許請求の範囲に示すものであって、明細書本文には何ら拘束されない。さらに、特許請求の範囲に属する変形や変更は全て本発明の範囲内のものである。
　１，１ａ　液晶表示装置
　２　液晶層
　３　表示面
　４　光反射層
　５　液晶表示パネル
　６　第１の偏光板
　７　１／２波長板
　８　第１の１／４波長板
　１０　第１の基板
　１１　遮光層 
　１２　カラーフィルタ層
　１３　共通電極
　１４　第１の配向層
　１５　柱状部
　１６　第２の配向層
　１７　透明電極
　１８　第５の層間絶縁層
　１９　第４の層間絶縁層
　２０　ドレイン電極
　２１　ソース電極
　２２　層間接続部
　２３　第３の層間絶縁層
　２４　第２の層間絶縁層
　２５　第１の層間絶縁層
　２６　第２のゲート絶縁層
　２７　第１のゲート絶縁層
　２８　第２の基板
　２９　チャネル部
　３０　半導体層
　３１　ゲート電極
　４３　反表示面
　４４　第２の偏光板
　４５　第２の１／４波長板
　４６　光透過部
　４７　光反射部 

Claims (8)

  1. 　ノーマリホワイトで表示を行う複屈折制御型の液晶表示装置であって、
    　液晶層を有するとともに、表示面側から入射して前記液晶層を通過した光を反射する光反射部を有する液晶表示パネルと、
    　前記液晶表示パネルの前記表示面側に配置される第１の偏光板と、
    　前記液晶表示パネルと前記第１の偏光板との間に前記第１の偏光板の側から順に設けられる、１／２波長板及び第１の１／４波長板と、を備え、
    　前記光反射部における液晶層は、その位相差が前記１／２波長板の位相差の１／２よりも小さく、
    　前記第１の１／４波長板は、その遅相軸が電界無印加時の液晶分子の配向軸と交差しており、
    　前記１／２波長板は、その面内での互いに直交する方向の屈折率をそれぞれｎｘ１，ｎｙ１とし、その厚み方向の屈折率をｎｚ１とした場合、ｎｘ１＞ｎｚ１＞ｎｙ１であり、
    　前記第１の１／４波長板は、その面内での互いに直交する方向の屈折率をそれぞれｎｘ２，ｎｙ２とし、その厚み方向の屈折率をｎｚ２とした場合、ｎｘ２＞ｎｚ２＝ｎｙ２である液晶表示装置。
  2. 　前記液晶層における位相差は、前記１／２波長板の位相差の１／４以上４／９以下の範囲に設定されている請求項１に記載の液晶表示装置。
  3. 　前記１／２波長板は、ｎｘ１，ｎｙ１，ｎｚ１の関係をＮｚ１＝（ｎｘ１－ｎｚ１）／（ｎｘ１－ｎｙ１）で表したとき、Ｎｚ１が０を超え０．７以下の範囲に設定されている請求項１または請求項２に記載の液晶表示装置。
  4. 　前記第１の１／４波長板は、ｎｘ２，ｎｙ２，ｎｚ２の関係をＮｚ２＝（ｎｘ２－ｎｚ２）／（ｎｘ２－ｎｙ２）で表したとき、Ｎｚ２が０．８以上１．２以下の範囲に設定されている請求項１～３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
  5. 　前記１／２波長板の遅相軸と前記第１の１／４波長板の遅相軸とは、６０°以上９０°以下の交差角度で交差している請求項１～４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
  6. 　前記第１の１／４波長板の遅相軸と電界無印加時の液晶分子の配向軸とは、略４５°で交差している請求項１～５のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
  7. 　前記液晶表示パネルは、反表示面側から入射した光を、前記液晶層を透過させる光透過部を有し、
    　前記液晶表示パネルの前記反表示面側に配置される第２の偏光板と、
    　前記液晶表示パネルと前記第２の偏光板との間に設けられる第２の１／４波長板と、を備え、
    　前記第２の１／４波長板の遅相軸と電界無印加時の液晶分子の配向軸とは、略４５°で交差している請求項１～６のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
  8. 　前記光透過部における液晶層の位相差は前記光反射部における液晶層の位相差よりも大きい請求項７に記載の液晶表示装置。 
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000035570A (ja) * 1998-07-16 2000-02-02 Sharp Corp 液晶表示装置
JP2004271786A (ja) * 2003-03-07 2004-09-30 Hitachi Displays Ltd 液晶表示装置
JP2007171943A (ja) 2005-11-28 2007-07-05 Nitto Denko Corp 光学補償層付偏光板およびそれを用いた画像表示装置
JP2007264586A (ja) * 2006-02-28 2007-10-11 Nitto Denko Corp 液晶パネルおよび液晶表示装置
US20100201924A1 (en) * 2009-02-12 2010-08-12 Yi-Chun Wu Liquid crystal display

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2342179A (en) * 1998-09-22 2000-04-05 Sharp Kk Transflective Liquid Crystal Displays
JP3406242B2 (ja) * 1998-10-15 2003-05-12 シャープ株式会社 液晶表示装置
JP2003149636A (ja) 2001-11-09 2003-05-21 Sony Corp 液晶表示装置
JP4228973B2 (ja) * 2004-04-08 2009-02-25 セイコーエプソン株式会社 液晶表示装置および電子機器
CN100397186C (zh) * 2004-09-16 2008-06-25 东芝松下显示技术有限公司 液晶显示元件
JP2007283601A (ja) * 2006-04-14 2007-11-01 Sony Corp 光学シート、バックライト装置および液晶表示装置
JP5252335B2 (ja) 2006-10-27 2013-07-31 Ｎｌｔテクノロジー株式会社 液晶表示装置、および端末装置
US20080309854A1 (en) 2007-06-15 2008-12-18 Zhibing Ge Wide Viewing Angle and Broadband Circular Polarizers for Transflective Liquid Crystal Displays
JP2009276618A (ja) 2008-05-15 2009-11-26 Nitto Denko Corp 液晶表示装置
CN102422206A (zh) * 2009-03-09 2012-04-18 奇像素公司 寻常黑透反式液晶显示器
US20120120328A1 (en) 2010-11-12 2012-05-17 Ruibo Lu Transflective Liquid Crystal Displays Using Transverse Electric Field Effect
JP2014178454A (ja) * 2013-03-14 2014-09-25 Japan Display Inc 液晶表示装置及び電子機器
JP6586276B2 (ja) * 2015-02-20 2019-10-02 住友化学株式会社 化合物およびこれを含む組成物
JP6818643B2 (ja) 2017-06-28 2021-01-20 京セラ株式会社 液晶表示装置
KR102556596B1 (ko) * 2018-08-17 2023-07-17 오사카 가스 케미칼 가부시키가이샤 위상차 필름 및 그 제조 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000035570A (ja) * 1998-07-16 2000-02-02 Sharp Corp 液晶表示装置
JP2004271786A (ja) * 2003-03-07 2004-09-30 Hitachi Displays Ltd 液晶表示装置
JP2007171943A (ja) 2005-11-28 2007-07-05 Nitto Denko Corp 光学補償層付偏光板およびそれを用いた画像表示装置
JP2007264586A (ja) * 2006-02-28 2007-10-11 Nitto Denko Corp 液晶パネルおよび液晶表示装置
US20100201924A1 (en) * 2009-02-12 2010-08-12 Yi-Chun Wu Liquid crystal display

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