JP2001125105A

JP2001125105A - 反射型液晶表示装置

Info

Publication number: JP2001125105A
Application number: JP30387399A
Authority: JP
Inventors: Makoto Arai; 新井　　真
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1999-10-26
Filing date: 1999-10-26
Publication date: 2001-05-11

Abstract

(57)【要約】【課題】偏光板を１枚しか設けない単偏光板方式の液
晶表示装置において、外光による反射表示と、バックラ
イト照明による透過表示が可能で、かつ、反射表示と透
過表示の両方で高コントラストが得られる液晶表示装置
を提供することである。【解決手段】第１の偏光板１１と、第１の位相差板１
３と、ねじれ位相差板１２と、半透過反射層９を内在し
たＳＴＮ液晶素子２１と、第２の位相差板１８と第２の
偏光板１７とバックライト１６とを備えるなる反射型液
晶表示装置を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置の構成
に関し、とくに液晶表示素子内部の反射板と１枚の偏光
板で構成し、明るい白黒表示やカラー表示を実現する単
偏光板方式の反射型液晶表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、反射型液晶表示装置は、１対の偏
光板と、一方の偏光板の外側に配置した反射層の間に、
ＴＮ（ツイステッドネマチック）液晶素子や、ＳＴＮ
（スーパーツイステッドネマチック）液晶素子を設けた
反射型液晶表示装置が主に用いられている。しかし、こ
の方式では明るさが低く、さらに、反射層がガラス基板
の外側にあることから表示に影が生じ、視認性が悪いと
いう問題がある。

【０００３】前述の視認性が悪いという問題の対策とし
て、偏光板１枚で表示が可能な単偏光板方式の反射型液
晶表示装置が提案されている。この手段では偏光板が１
枚であるので、従来の偏光板を２枚用いる反射型液晶表
示装置より、明るさを改善することができる。

【０００４】また、単偏光板方式液晶表示装置では、反
射層を液晶表示素子内部に形成することで、表示の影の
問題も解決することが可能である。

【０００５】この単偏光板方式液晶表示装置は、１枚の
偏光板と、１枚の位相差板と、反射層を内在した液晶素
子とから構成され、たとえば、特開平４−９７１２１号
公報に開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した位相
差板を１枚用いた単偏光板方式液晶表示装置では、特定
の波長に対してのみ低い反射率が実現され、すべての波
長にわたり低い反射率を実現することはできない。

【０００７】そこで、良好な黒表示を得るために、位相
差板を２枚用いた単偏光板方式液晶表示装置も開発され
ているが、まだ、充分なコントラストは得られていな
い。

【０００８】また、位相差板の代わりに、液晶層のねじ
れ方向と逆方向にねじれた構造を持つ補償層を用いた単
偏光板方式液晶表示装置も開示されているが、この構造
でもすべての波長にわたり低い反射率を実現することは
むずかしい。このねじれ構造をもつ補償層を用いた単偏
光板方式液晶表示装置は、たとえば特開平１０−１２３
５０５号公報に開示されている。

【０００９】また、前述の従来技術の単偏光板方式液晶
表示装置において、反射層は光を透過しないので、バッ
クライトを設けることができず、外光が弱い場所や夜間
には表示を見ることができなかった。

【００１０】そこで、反射層として、薄膜アルミニウム
を蒸着法によって形成したハーフミラーを用いたり、反
射層に画素毎の開口部を設け、外光が弱い場所や夜間に
はバックライトの光で表示を行う半透過反射型の液晶表
示装置が開発されている。

【００１１】しかし、単偏光板方式液晶表示装置の場
合、外光を用いる反射表示時は、偏光板が１枚しかな
く、入射光は液晶素子を往復した状態で良好な黒白表示
が可能なように液晶素子や位相差板等の光学素子を設計
する必要がある。

【００１２】一方、バックライトを用いた透過表示時
は、液晶素子を１回しか透過せず、この状態で良好な黒
白表示が得られる様に液晶素子や光学素子を設計する必
要があり、反射表示と透過表示ともに高コントラストを
得ることは難しかった。

【００１３】反射層に画素毎の開口部を設けた液晶表示
装置としては、たとえば特開平１０−２８２４８８号公
報に開示されているが、この公報には、液晶素子や光学
素子の条件に関する記述は一切なく、反射表示時と透過
表示時で、いかにして良好なコントラスト表示を両立さ
せるかは記載されていない。

【００１４】〔発明の目的〕本発明の第１の目的は、前
記の従来技術の課題を解決し、外光による反射表示にお
いて、すべての波長にわたり低い反射率の黒を得ること
で、高コントラストで明るく、かつ、視認性の良い反射
型の液晶表示装置を提供することである。

【００１５】また、本発明の第２の目的は、外光による
反射表示と、バックライト照明による透過表示が可能
で、かつ、反射表示と透過表示の両方で高コントラスト
が得られる単偏光板方式の半透過反射型の液晶表示装置
を提供することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の反射型液晶表示装置においては、反射層と
第１の電極とを有する第１の基板と第２の電極を有する
第２の基板と前記１対の基板間にツイスト角が１８０°
〜２６０°にツイスト配向しているネマチック液晶を狭
持してなるＳＴＮ液晶素子と、第２の基板の外側に設け
るねじれ位相差板と、ねじれ位相差板の外側に設ける第
１の位相差板と、第１の位相差板の外側に設ける第１の
偏光板とからなり、前記ＳＴＮ液晶素子の複屈折量を示
すΔｎｄ値が０．７〜０．８４μｍであり、かつ前記第
１の位相差板の複屈折量を示す位相差値Ｒが０．１４〜
０．２４μｍであり、かつ前記第１の位相差板の遅相軸
と前記第１の偏光板の吸収軸との交差角αが６０°〜８
５°であることを特徴としてる。

【００１７】また、本発明による反射型液晶表示装置
は、半透過反射層と第１の電極とを有する第１の基板と
第２の電極を有する第２の基板と前記１対の基板間にツ
イスト角が１８０°〜２６０°にツイスト配向している
ネマチック液晶を狭持してなるＳＴＮ液晶素子と、前記
第２の基板の外側に設けるねじれ位相差板と、ねじれ位
相差板の外側に設ける第１の位相差板と、第１の位相差
板の外側に設ける第１の偏光板と、前記第１の基板の外
側に設ける第２の位相差板と、第２の位相差板の外側に
設ける第２の偏光板と、第２の偏光板の外側に設けるバ
ックライトとを備え、前記ＳＴＮ液晶素子の複屈折量を
示すΔｎｄ値が０．７〜０．８４μｍであり、かつ前記
第１の位相差板の複屈折量を示す位相差値Ｒが０．１４
〜０．２４μｍであり、かつ前記第１の位相差板の遅相
軸と前記第１の偏光板の吸収軸との交差角αが６０°〜
８５°であり、かつ第２の位相差板の位相差値が概ね１
／４波長であることを特徴としている。

【００１８】また、本発明による反射型液晶表示装置
は、半透過反射層と第１の電極とを有する第１の基板と
第２の電極を有する第２の基板と前記１対の基板間にツ
イスト角が１８０°〜２６０°にツイスト配向している
ネマチック液晶を狭持してなるＳＴＮ液晶素子と、第２
の基板の外側に設けるねじれ位相差板と、ねじれ位相差
板の外側に設ける第１の位相差板と、第１の位相差板の
外側に設ける第１の偏光板と、前記第１の基板の外側に
設ける第２の位相差板と、第２の位相差板の外側に設け
る第３の位相差板と、第３の位相差板の外側に設ける第
２の偏光板と、第２の偏光板の外側に設けるバックライ
トとを備え、前記ＳＴＮ液晶素子の複屈折量を示すΔｎ
ｄ値が０．７〜０．８４μｍであり、かつ前記第１の位
相差板の複屈折量を示す位相差値Ｒが０．１４〜０．２
４μｍであり、かつ前記第１の位相差板の遅相軸と第１
の偏光板の吸収軸との交差角αが６０°〜８５°であ
り、かつ第２の位相差板の遅相軸と第３の位相差板の遅
相軸とは概ね直交しており、第２の位相差板の位相差値
の波長依存性と第３の位相差板の位相差値の波長依存性
とが異なり、第２の位相差板の位相差値と第３の位相差
板の位相差値との差が概ね１／４波長であることを特徴
としている。

【００１９】また、本発明による反射型液晶表示装置
は、半透過反射層と第１の電極とを有する第１の基板と
第２の電極を有する第２の基板と前記１対の基板間にツ
イスト角が１８０°〜２６０°にツイスト配向している
ネマチック液晶を狭持してなるＳＴＮ液晶素子と、第２
の基板の外側に設けるねじれ位相差板と、ねじれ位相差
板の外側に設ける第１の位相差板と、第１の位相差板の
外側に設ける第１の偏光板と、前記第１の基板の外側に
設ける第２の位相差板と、第２の位相差板の外側に設け
る第３の位相差板と、第３の位相差板の外側に設ける第
２の偏光板と、第２の偏光板の外側に設けるバックライ
トとを備え、前記ＳＴＮ液晶素子の複屈折量を示すΔｎ
ｄ値が０．７〜０．８４μｍであり、かつ前記第１の位
相差板の複屈折量を示す位相差値Ｒが０．１４〜０．２
４μｍであり、かつ前記第１の位相差板の遅相軸と第１
の偏光板の吸収軸との交差角αが６０°〜８５°であ
り、かつ前記第２の位相差板の遅相軸と第３の位相差板
の遅相軸とは概ね６０゜に交差しており、第２の位相差
板の位相差値は概ね１／４波長で、第３の位相差板の位
相差値は概ね１／２波長であることを特徴としている。

【００２０】（作用）本発明の反射型液晶表示装置は、
単偏光板方式の液晶表示装置の光学素子として、ねじれ
位相差板１枚と位相差板１枚を用いている。ねじれ位相
差板のツイスト方向は、ＳＴＮ液晶素子のツイスト方向
と逆方向であり、かつ、ねじれ位相差板のツイスト角を
ＳＴＮ液晶素子のツイスト角より小さくしてある。そし
て、ねじれ位相差板の複屈折量を示すΔｎｄ値をＳＴＮ
液晶素子のΔｎｄ値より０．１４〜０．２２μｍ小さく
することで、ＳＴＮ液晶素子とねじれ位相差板とで発生
する実質的な位相差値を１／４波長としている。

【００２１】しかし、これだけでは、すべての波長での
位相差値を１／４波長とすることができず、完全な黒が
得られない。そこで、位相差板を１枚追加し、その位相
差板の位相差値を０．１４μｍから０．２４μｍにし
て、位相差値の波長依存性を変更することにより、短波
長の位相差値を小さく、長波長の位相差値が大きくな
り、その結果、位相差値Ｆを波長λで除したＦ／λ値
を、すべての波長において１／４の一定にすることが可
能となる。

【００２２】つまり、偏光板を透過した直線偏光は、す
べての波長で円偏光となり、反射層で反射し、再度、Ｓ
ＴＮ液晶素子とねじれ位相差板と位相差板とを透過する
と、すべての波長で偏光方向の９０゜回転した直線偏光
となり、偏光板に吸収され、完全な黒表示を得ることが
できる。

【００２３】さらに、ＳＴＮ液晶素子のΔｎｄ値、位相
差板の位相差値、ねじれ位相差板のΔｎｄ値、位相差板
の配置角、ねじれ位相差板の配置角、および偏光板の配
置角を光学シミュレーションと実測データを用いて最適
化を行うことにより、ノーマリ黒モードの反射表示にお
いて、可視光領域のすべての波長で反射率を低くし、良
好な黒表示を得ることができ、電圧印加時に明るい白表
示の得られる高コントラスト表示が可能である。

【００２４】一方、透過表示においては、バックライト
から出た光は、液晶素子の裏面に設けた偏光板と位相差
値が１／４波長の位相差板とを透過し、さらに半透過反
射層を透過して液晶素子に入射する。液晶素子の複屈折
量は、ねじれ位相差板と位相差板により１／４波長相当
になっているので、液晶素子の複屈折量とを減算するよ
うに液晶素子の裏面に設けた位相差板を配置すると、バ
ックライトから出た光は、そのままの状態で視認側の偏
光板に到達する。したがって、バックライト側の偏光板
の透過軸と視認側の偏光板の透過軸とが直交に配置して
あると、良好な黒表示が得られる。

【００２５】そして、液晶素子に電圧を印加した状態で
は、液晶素子の複屈折量が変化し、反射表示および透過
表示ともに良好な白表示を得ることが可能となり、反射
表示と透過表示の両方で高コントラストが得られる単偏
光板方式の液晶表示装置を提供することができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下図面を
用いて本発明を実施するための最良な形態における液晶
表示装置の構成を説明する。

【００２７】（液晶表示装置の構成：図１、図２、図
３）まずはじめに、本発明の第１の実施形態における液
晶表示装置の構成を、図面を用いて説明する。図１は本
発明の第１の実施形態における液晶表示装置の構成要素
を説明するための断面図であり、図２は画素部を拡大し
た平面図であり、図３は構成要素の配置関係を示す平面
図である。以下、図１〜図３を用いて、本発明の液晶表
示装置の構成を説明する。

【００２８】本発明の液晶表示装置は、図１に示すよう
に、ＳＴＮ液晶素子２０と、ＳＴＮ液晶素子２０の上側
に設けたねじれ位相差板１２と、第１の位相差板１３
と、第１の偏光板１１とにより構成する。

【００２９】第１の偏光板１１と第１の位相差板１３と
ねじれ位相差板１２とはアクリル系粘着剤で一体化して
あり、さらにＳＴＮ液晶素子２０ともアクリル系粘着剤
で貼り付けてある。

【００３０】ＳＴＮ液晶素子２０は、アルミニウムから
なる厚さ０．１μｍの反射層７とアクリル系材料からな
る厚さ２μｍの保護膜８と透明電極材料であるＩＴＯか
らなる第１の電極３が形成されている厚さ０．５ｍｍの
ガラス板からなる第１の基板１と、ＩＴＯからなる第２
の電極４が形成されている厚さ０．５ｍｍのガラス板か
らなる第２の基板２と、第１の基板１と第２の基板２と
を張り合わせるシール材５と、第１の基板１と第２の基
板２とに狭持されている左回りの２４０゜ツイストで配
向しているネマチック液晶６とから形成している。

【００３１】ＩＴＯからなる第１の電極３と第２の電極
４との透過率は、明るさの点で重要である。また、ＩＴ
Ｏのシート抵抗値が低いほど、膜厚が厚くなり、透過率
が低くなる。本発明の実施の形態では、第２の電極４
に、データ信号を印加しているので、クロストークの影
響が少なく、シート抵抗値１００オームで厚さ０．０５
μｍのＩＴＯを用い、平均透過率は、約９２％である。

【００３２】第１の電極３には、走査信号を印加してい
るので、クロストークを低下するためにシート抵抗値１
０オームで厚さ０．３μｍのＩＴＯを用い、平均透過率
は、約８９％と低いが、本発明の実施の形態のように、
少なくとも１方の基板に、透過率が９０％以上の透明電
極を用いることで、明るさを改善できる。図２に示した
ように、第１の電極３と第２の電極４との交差した部分
が画素となる。

【００３３】反射層７は、アルミニウム薄膜をスパッタ
法で形成し、さらに表面を保護するために厚さ０．０３
μｍの酸化シリコン（ＳｉＯ₂ ）をスパッタリング法で
表面に形成し、図２に示したように画素周辺に長方形の
形状に形成した。また、反射層７の表面形状に凹凸をつ
けて散乱性を与えると、視野角特性が改善し、より好ま
しい。

【００３４】ねじれ位相差板１２は、ねじれ構造を持つ
液晶性高分子ポリマーを、トリアセチルセルロース（Ｔ
ＡＣ）フィルムやポリエチレンテレフタレート（ＰＥ
Ｔ）フィルムに配向処理してから塗布し、１５０゜Ｃ程
度の高温で、液晶状態にして、ツイスト角を調整後、室
温まで急冷して、そのねじれ状態を固定化したフィルム
である。

【００３５】あるいは、別に用意した配向処理を施した
フィルムに、ねじれ状態を固定後、ＴＡＣフィルムに液
晶性高分子ポリマーを転写して形成したフィルムであ
り、本発明の実施の形態では、ツイスト角Ｔｃは−２２
０゜で、複屈折性を示すΔｎｄ値Ｒｃは０．６１μｍの
右回りのねじれ位相差板１２を用いる。

【００３６】第１の偏光板１１は、なるべく明るく、か
つ、偏光度が高いことが好ましく、本発明の実施の形態
では、透過率４５％で偏光度９９．９％の材料を使用し
た。第１の偏光板１１の表面に、屈折率の異なる無機薄
膜を、真空蒸着法やスパッタ法で数層コートした反射率
が０．５％程度の無反射層を設けると、第１の偏光板１
１の表面反射が低下することで透過率が改善し、明るく
なり、また、黒レベルが低下することでコントラストも
改善し、さらに好ましい。

【００３７】しかし、無機薄膜は高価であるので、最近
は、１層〜２層の有機材料をコートした塗布タイプの無
反射膜が開発されており、反射率は１％前後と多少高い
が、低価格であり、これらの無反射膜でも、無反射層と
して使用可能である。

【００３８】第１の位相差板１３としては、ポリカーボ
ネート（ＰＣ）を延伸した厚さがおよそ７０μｍの透明
フィルムで、波長０．５５μｍの位相差値Ｆ１は０．２
μｍである。

【００３９】つぎに、各構成部材の配置関係を図３を用
いて説明する。第１の電極３と第２の電極４の表面には
配向膜（図示せず）が形成され、図３（ａ）に示すよう
に、第１の基板１は、水平軸に対して、右上がり３０°
方向にラビング処理することで、下液晶分子配向方向６
ａは＋３０゜となり、第２の基板２は右下がり３０゜方
向にラビング処理することで上液晶分子配向方向６ｂは
−３０゜となる。粘度２０ｃｐのネマチック液晶には、
カイラル材と呼ぶ旋回性物質を添加し、ねじれピッチＰ
を１０μｍに調整し、左回りでツイスト角Ｔｓ＝２４０
゜ツイストのＳＴＮ液晶素子２０を形成する。

【００４０】使用するネマチック液晶６の複屈折の差Δ
ｎは０．１５で、第１の基板１と第２の基板２とのすき
まであるセルギャップｄは５．２μｍとする。したがっ
て、ネマチック液晶６の複屈折の差Δｎとセルギャップ
ｄとの積で表すＳＴＮ液晶素子２０の複屈折量を示すΔ
ｎｄ値Ｒｓは０．７８μｍとなる。

【００４１】第１の偏光板の吸収軸１１ａは、水平軸を
基準にして、＋４０゜に配置する。ねじれ位相差板１２
の下分子配向方向１２ａは、図３の（ｂ）に示すよう
に、水平軸を基準にして＋６０゜に配置し、上分子配向
方向１２ｂは、−８０゜に配置し、右回りでツイスト角
Ｔｃ＝２２０゜になり、ツイスト角の絶対値の差ΔＴ＝
Ｔｓ−Ｔｃ＝２０゜であり、複屈折性の差ΔＲ＝Ｒｓ−
Ｒｃ＝０．１７μｍとなっている。

【００４２】第１の位相差板の遅相軸１３ａは水平軸を
基準として−３０゜に配置されており、第１の偏光板の
吸収軸１１ａとの交差角は７０゜となっている。

【００４３】（第１の実施の形態の効果：図１、図３、
図１４）つぎに、本発明の実施の形態の液晶表示装置の
効果について、図面を用いて説明する。

【００４４】ねじれ位相差板１２の下分子配向方向１２
ａとＳＴＮ液晶素子２０の上液晶分子配向方向６ｂとの
交差角が９０゜前後の場合に、ＳＴＮ液晶素子２０の複
屈折量とねじれ位相差板１２の複屈折量は減算する。

【００４５】したがって、本発明の実施の形態ではＳＴ
Ｎ液晶素子２０の複屈折性とねじれ位相差板１２の複屈
折性が減算され、ΔＲ＝０．１７μｍとなるが、ＳＴＮ
液晶素子２０のネマチック液晶６はツイストしているの
で、実質的な位相差値としては１／４波長相当の０．１
４μｍ程度となる。

【００４６】さらに本発明の実施の形態では、ねじれ位
相差板１２の下分子配置方向１２ａとＳＴＮ液晶素子２
０の上液晶分子配向方向６ｂの交差角を９０゜とするこ
と、および、ねじれ位相差板１２のツイスト角ＴｃをＳ
ＴＮ液晶素子２０のツイスト角Ｔｓより小さくすること
で、良好な白表示と黒表示ができるように、表示色の補
正を行っている。

【００４７】ねじれ位相差板１２のツイスト角Ｔｃは、
ＳＴＮ液晶素子２０のツイスト角Ｔｓよりあまり小さい
と複屈折性の減算が不充分となるので、ツイスト角の絶
対値の差ΔＴ＝Ｔｓ−Ｔｃ＝１０゜〜３０゜が好まし
い。また、複屈折量の差ΔＲ＝Ｒｓ−Ｒｃ＝０．１４〜
０．２２μｍで表示可能であった。

【００４８】第１の偏光板の吸収軸１１ａと第１の位相
差板の遅相軸１３ａとの交差角が９０゜の場合は、全く
位相差は発生しないが、本発明の実施の形態のように、
第１の偏光板の吸収軸１１ａと第１の位相差板の遅相軸
１３ａとの交差角を７０゜とすることで、わずかに位相
差を発生させて、波長毎の位相差を補正している。

【００４９】図１４に、本発明の実施の形態に用いた単
偏光板方式の液晶表示装置の反射特性を示す。曲線３４
は、本発明の実施の形態の液晶表示装置の電圧無印加時
の黒表示状態で、曲線３５はオン電圧を印加時の白表示
状態を示す。曲線３６は、比較のために、位相差板を通
常のＰＣ１枚だけの１／４波長板を用いた単偏光板方式
の液晶表示装置の電圧無印加時の黒表示状態を示す。

【００５０】図１において、第１の偏光板１１から入っ
た直線偏光は、第１の位相差板１３とねじれ位相差板１
２とネマチック液晶６とを透過することで、すべての波
長にわたり円偏光となり反射層７に到達する。

【００５１】反射層７で反射した円偏光は、ネマチック
液晶６とねじれ位相差板１２と第１の位相差板１３を再
度透過することで、直線方向が９０゜回転した直線偏光
に戻り、第１の偏光板１１で吸収され、図１４の曲線３
４に示したような、完全な黒表示が得られる。

【００５２】従来技術の位相差板を１枚用いた単偏光板
方式の液晶表示装置は、図１４の曲線３６に示したよう
に、短波長と長波長の光が漏れ、完全な黒表示はでき
ず、紫色の黒表示となり、コントラストが低下する。

【００５３】つぎに、第１の電極３と第２の電極４との
間に、電圧を印加すると、ネマチック液晶６が立ち上が
り、ＳＴＮ液晶素子２０の実質的なΔｎｄ値が減少す
る。そのため、第１の偏光板１１から入射した直線偏光
は、第１の位相差板１３とねじれ位相差板１２とネマチ
ック液晶６を透過することで、楕円偏光や直線偏光に戻
る。

【００５４】この電圧印加により、ＳＴＮ液晶素子２０
の実質的なΔｎｄ値をねじれ位相差板１２の位相差値と
等しくすると、発生する複屈折性をほぼ０にすることが
できる。したがって、第１の偏光板１１より入射した直
線偏光は、回転せずそのまま戻るので、図１４の曲線３
５に示したように、明るく良好な白表示を得ることがで
きる。

【００５５】このように、第１の偏光板１１と第１の位
相差板１３とねじれ位相差板１２と反射層７を内在した
ＳＴＮ液晶素子２０とにより、外光を用いる反射表示に
おいて、良好な黒表示と明るい白表示が得られ、高コン
トラストの表示が得られる単偏光板方式の反射型の液晶
表示装置を提供できる。

【００５６】（第１の実施の形態の変形例）本発明の第
１の実施の形態では、ＳＴＮ液晶素子２０として、２４
０゜ツイストのＳＴＮモードの液晶素子を用いたが、ツ
イスト角が１８０〜２６０゜のＳＴＮ液晶素子でも、同
様な反射型液晶表示装置が得られる。

【００５７】本発明の実施の形態では、ねじれ位相差板
１２として、室温ではねじれ状態が固定化している液晶
性ポリマーフィルムを用いたが、液晶分子の１部を鎖状
のポリマー分子に結合しただけの、温度によりＲｃが変
化する温度補償型のねじれ位相差板を用いると、高温か
ら低温まで広い温度範囲での明るさやコントラストが改
善し、より良好な反射型液晶表示装置が得られる。

【００５８】本発明の実施の形態では、反射層７を、第
１の電極３とは別に形成したが、第１の電極をアルミニ
ウムや銀等の金属薄膜で形成することで、反射層７と兼
用した反射電極とすることで、構造を単純化することも
可能である。また、表示に影は発生するが、反射層７を
第１の基板１の外側に配置しても、同様な効果は得られ
る。

【００５９】また、本発明の実施の形態では、第１の位
相差板１３として、ＰＣを１軸延伸し、Ｚ軸方向の屈折
率ｎｚが、延伸方向の屈折率ｎｘと直角方向の屈折率ｎ
ｙに対して、ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚとなっている位相差板を
用いたが、多軸延伸し、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙとなってい
る、いわゆるＺタイプの位相差板や、ポリビニルアルコ
ール（ＰＶＡ）やポリプロピレン（ＰＰ）などの材料を
延伸した位相差板でも、同様な効果が得られる。

【００６０】（第２の実施の形態）つぎに、本発明の第
２の実施の形態の液晶表示装置の構成について説明す
る。第２の実施の形態の液晶表示装置は、第１の実施の
形態の液晶表示装置に、第２の位相差板と第２の偏光板
とバックライトとを追加して、透過表示も可能な半透過
反射型の液晶表示装置としたものである。

【００６１】（液晶表示装置の構成：図４、図５、図
６）本発明の第２の実施の形態における液晶表示装置の
構成を、図面を用いて説明する。図４は本発明の第２の
実施形態における液晶表示装置の構成要素を説明するた
めの断面図で、図５は画素部を拡大した平面図で、図６
は構成要素の配置関係を示す平面図である。以下、図４
〜図６を用いて、本発明の半透過反射型の液晶表示装置
の構成を説明する。

【００６２】本発明の液晶表示装置は、図４に示すよう
に、ＳＴＮ液晶素子２１と、ＳＴＮ液晶素子２１の上側
に設けたねじれ位相差板１２と、第１の位相差板１３
と、第１の偏光板１１と、ＳＴＮ液晶素子２１の下側に
設けた第２の位相差板１８と、第２の偏光板１７と、バ
ックライト１６により構成する。

【００６３】第１の偏光板１１と第１の位相差板１３と
ねじれ位相差板１２は、アクリル系粘着剤で一体化して
あり、ＳＴＮ液晶素子２１とも、アクリル系粘着剤で貼
り付けてある。また、第２の偏光板１７と第２の位相差
板１８は、アクリル系粘着剤で一体化してあり、ＳＴＮ
液晶素子２１とも、アクリル系粘着剤で貼り付けてあ
る。

【００６４】ＳＴＮ液晶素子２１は、アルミニウムから
なる厚さ０．０２μｍの半透過反射層９とアクリル系材
料からなる厚さ２μｍの保護膜８と透明電極材料である
ＩＴＯからなる厚さ０．３μｍの第１の電極３が形成さ
れている厚さ０．５ｍｍのガラス板からなる第１の基板
１と、ＩＴＯからなる厚さ０．０５μｍの第２の電極４
が形成されている厚さ０．５ｍｍのガラス板からなる第
２の基板２と、第１の基板１と第２の基板２を張り合わ
せるシール材５と、第１の基板１と第２の基板２とに狭
持されている左回り２４０゜ツイスト配向しているネマ
チック液晶６とから形成している。

【００６５】図５に示したように、第１の電極３と第２
の電極４との交差した部分が画素となる。

【００６６】半透過反射層９は、アルミニウムの膜厚を
非常に薄くすることで、一部の光は透過し、残りの光は
反射する、いわゆるハーフミラーにしてある。本発明の
実施の形態では、アルムニウムの膜厚を０．０２μｍと
したことによって、１０〜２０％程度の光を透過し、残
りの８０〜９０％の光を反射するようにし、図５に示し
たように画素周辺に長方形の形状で形成した。

【００６７】ねじれ位相差板１２と第１の位相差板１３
と第１の偏光板１１は、第１の実施の形態で用いたもの
と同一である。

【００６８】第２の位相差板１８は、ポリカーボネート
を延伸した厚さ約７０μｍで、波長０．５５μｍの位相
差値Ｆ３＝０．１４μｍで、１／４波長板となってい
る。第２の偏光板１７としては、偏光度が高いことが重
要で、透過率４４％で偏光度９９．９９％の材料を使用
した。

【００６９】バックライト１６は、導光板に蛍光灯やＬ
ＥＤを取り付けたものや、エレクトロルミネッセンス
（ＥＬ）板などを用いることが可能であるが、本発明の
実施の形態では厚さが約１ｍｍで、発光色が白色のＥＬ
板を用いた。

【００７０】つぎに、各構成部材の配置関係を図６を用
いて説明する。図６（ｂ）に示したＳＴＮ液晶素子２１
から上側の配置関係は、第１の実施の形態と同一である
ので、省略する。

【００７１】ＳＴＮ液晶素子２１の下側に配置した第２
の位相差板の遅相軸１８ａは、図６（ａ）に示すよう
に、水平軸に対して＋８５゜に配置し、第２の偏光板の
吸収軸１７ａは水平軸に対して−５０゜に配置し、第１
の偏光板の吸収軸１１ａと直交する。

【００７２】（第２の実施の形態の効果：図４、図５、
図６）つぎに、本発明の実施の形態の液晶表示装置の効
果について図面を用いて説明する。反射表示について
は、第１の実施の形態の効果と同一であり、良好なコン
トラストの表示が可能である。

【００７３】バックライト１６を点灯した透過表示につ
いて説明する。バックライト１６から出た光は、第２の
偏光板１７により直線偏光となる。この直線偏光は第２
の位相差板１８の遅相軸１８ａに対して４５゜の角度に
入射するので、円偏光となる。半透過反射層９で、約８
割は反射されるが、残りの２割の光が透過する。

【００７４】ＳＴＮ液晶素子２１に電圧を印加していな
い状態では、ねじれ位相差板１２とＳＴＮ液晶素子２１
と第１の位相差板１３とにより、複屈折性がほぼ全波長
にわたり１／４波長相当となっている。そこで、本発明
の実施の形態のように配置すると、第２の位相差板１８
で発生した位相差は、ＳＴＮ液晶素子２１とねじれ位相
差板１２と第１の位相差板１３とで発生する位相差で減
算されて０となり、第２の偏光板の吸収軸１７ａと直交
方向の直線偏光となって出射する。

【００７５】したがって、第１の偏光板の吸収軸１１ａ
と第２の偏光板の吸収軸１７ａとが直交しているので、
入射光は透過せず、黒表示となる。

【００７６】つぎに、第１の電極３と第２の電極４との
間に、電圧を印加すると、ネマチック液晶６が立ち上が
り、ＳＴＮ液晶素子２１の実質的なΔｎｄ値が減少す
る。そのため、第２の偏光板１７から入射した直線偏光
は、第２の位相差板１８を通過することで円偏光となる
が、ねじれ位相差板１２とＳＴＮ液晶素子２１とを透過
することで、楕円偏光や直線偏光になる。

【００７７】この電圧印加によりＳＴＮ液晶素子２１で
発生する位相差を１／４波長とすると、第２の偏光板１
７より入射した直線偏光は、ねじれ位相差板１２と第１
の位相差板１３を透過することで９０゜回転するため、
第１の偏光板１１を透過し、良好な白表示を得ることが
できる。

【００７８】このように、第１の偏光板１１と第１の位
相差板１３とねじれ位相差板１２と半透過反射層９を内
在したＳＴＮ液晶素子２１とにより、外光を用いる反射
表示においては良好な黒表示と明るい白表示が得られ、
ＳＴＮ液晶素子２１の下側に第２の位相差板１８と第２
の偏光板１７とバックライト１６とを備えることで、外
光が少ない環境ではバックライト１６を点灯すること
で、良好なコントラストの表示が得られる単偏光板方式
の半透過反射型の液晶表示装置を提供できる。

【００７９】（第２の実施の形態の変形例）本発明の実
施の形態では、半透過反射層９を、厚さ０．０２μｍの
アルミニウム薄膜で形成したが、アルミニウム薄膜は厚
さが０．０３μｍ〜０．０１μｍであれば、１部の光が
透過して、ハ−フミラーとして使用することが可能であ
る。

【００８０】本発明の実施の形態では、半透過反射層９
として、アルミニウム薄膜を用いたが、アルミニウム合
金や銀の薄膜や、反射率を改善するために、アルミニウ
ムと無機酸化物の多層膜を用いることも可能である。

【００８１】本発明の実施の形態では、第２の位相差板
１８で発生する位相差を、ＳＴＮ液晶素子２１で発生す
る位相差が減算するように配置したが、第２の位相差板
１８とＳＴＮ液晶素子２１で発生する位相差とを加算し
て１／２波長相当になるように配置し、さらに第２の偏
光板の吸収軸１７ａを第１の偏光板の吸収軸１１ａと平
行に配置することも可能である。

【００８２】（第３の実施の形態）つぎに、本発明の第
３の実施の形態の液晶表示装置の構成について説明す
る。第３の実施の形態の液晶表示装置は、液晶素子の下
側に２枚の位相差板を備えること、拡散層を備えるこ
と、半透過反射層の形状が異なることが、第２の実施の
形態と異なっている。

【００８３】（液晶表示装置の構成：図７、図８、図
９）本発明の第３の実施形態における半透過反射型の液
晶表示装置の構成を、図面を用いて説明する。図７は本
発明の第３の実施形態における液晶表示装置の構成要素
を説明するための断面図で、図８は画素部を拡大した平
面図で、図９は構成要素の配置関係を示す平面図であ
る。以下、図７〜図９を用いて、本発明の液晶表示装置
の構成を説明する。

【００８４】本発明の液晶表示装置は、図７に示すよう
に、ＳＴＮ液晶素子２２と、ＳＴＮ液晶素子２２の上側
に設けた拡散層１５と、ねじれ位相差板１２と、第１の
位相差板１３と、第１の偏光板１１と、ＳＴＮ液晶素子
２２の下側に設けた第２の位相差板１８と、第３の位相
差板１９と、第２の偏光板１７と、バックライト１６に
より構成する。

【００８５】第１の偏光板１１と第１の位相差板１３と
ねじれ位相差板１２は、アクリル系粘着剤で一体化して
ある。また、第２の位相差板１８と第３の位相差板１９
と第２の偏光板１７は、アクリル系粘着剤で一体化して
あり、ＳＴＮ液晶素子２２とも、アクリル系粘着剤で貼
り付けてある。

【００８６】ＳＴＮ液晶素子２２は、アルミニウムから
なる厚さ０．１μｍの半透過反射層１４とアクリル系材
料からなる厚さ２μｍの保護膜８と透明電極材料である
ＩＴＯからなる厚さ０．３μｍの第１の電極３が形成さ
れている厚さ０．５ｍｍのガラス板からなる第１の基板
１と、ＩＴＯからなる厚さ０．０５μｍの第２の電極４
が形成されている厚さ０．５ｍｍのガラス板からなる第
２の基板２と、第１の基板１と第２の基板２とを張り合
わせるシール材５と、第１の基板１と第２の基板２とに
狭持されている左回り２４０゜ツイスト配向しているネ
マチック液晶６とから形成している。

【００８７】図８に示したように、第１の電極３と第２
の電極４との交差した部分が画素となり、画素周辺に長
方形の半透過反射層１４を設ける。半透過反射層１４に
は、画素毎に開口部２５がフォトリソ工程で設けてあ
る。アルミニウムの膜厚は第２の実施の形態より厚いの
で、開口部以外は完全な反射層となっており、開口部の
面積で透過率と反射率を調整することが可能である。本
発明の実施の形態では、開口部の面積を画素面積の１５
％に設定したので、１５％程度の光を透過し、残りの８
５％の光を反射するようにした。

【００８８】拡散層１５は、半透過反射層１４で反射し
た光を散乱し、広視野角で明るい表示を得るために設け
てある。外部から入射する光はなるべく前方に散乱透過
し、後方散乱が少ないものが、高コントラストが得られ
て好ましい。ここでは、粘着剤に微粒子を混合した、厚
さ３０μｍの散乱性粘着剤を拡散層１５として用い、Ｓ
ＴＮ液晶素子２２とねじれ位相差板１２との粘着剤とし
ても兼用している。

【００８９】また、拡散層１５には、位相差値をほとん
ど持たず、偏光状態を変化させにくい材料を用いたの
で、第２の基板２から第１の偏光板１１の間、あるいは
第１の偏光板１１の表面の、どこに配置してもよいが、
表示ボケを減らすために、なるべく第２の基板２の近く
が好ましい。また、第２の基板２の厚さも、なるべく薄
い方が、表示ボケが少なくなり好ましく、本発明の実施
の形態では厚さ０．５ｍｍとした。またさらに、第２の
基板を０．４ｍｍと薄くし、第１の基板を０．５ｍｍ
と、第２の基板を第１の基板より薄くすることも可能で
ある。

【００９０】第１の偏光板１１と、第２の偏光板１７
と、ねじれ位相差板１２と、第１の位相差板１３と、バ
ックライト１６とは、第２の実施の形態で用いたものと
同一である。

【００９１】第２の位相差板１８は、ポリカーボネート
（ＰＣ）を延伸した厚さ約７０μｍの透明フィルムで、
波長０．５５μｍの位相差値Ｆ２＝０．３６μｍであ
る。第３の位相差板１９は、ポリプロピレン（ＰＰ）を
延伸した厚さ約１００μｍの透明フィルムで、波長０．
５５μｍの位相差値Ｆ３＝０．５０μｍである。

【００９２】ＳＴＮ液晶素子２２の下側に配置した第２
の位相差板の遅相軸１８ａは、水平軸に対して−５゜に
配置され、第３の位相差板の遅相軸１９ａは水平軸に対
して＋８５゜に配置してあり、したがって、第２の位相
差板の位相差値Ｆ２と第３の位相差板の位相差値Ｆ３は
減算され、有効な位相差値としてはΔＦ＝Ｆ３−Ｆ２＝
０．１４μｍとなる。

【００９３】つぎに、位相差板の効果について説明す
る。図１３に本発明の実施の形態で用いた位相差板の位
相差値の波長依存性を示す。横軸は光の波長で、縦軸は
位相差板の位相差値を示す。曲線３１は、第２の位相差
板１８の位相差値を示し、曲線３２は、第３の位相差板
１９の位相差値を示し、曲線３３は、第２の位相差板１
８と第３の位相差板１９を直交して重ねた時の位相差値
である。

【００９４】第２の位相差板１８の材質は、屈折率の波
長依存性の大きいＰＣであるので、曲線３１に示したよ
うに短波長の位相差値は大きくなる。一方、第３の位相
差板１９の材質は屈折率の波長依存性の小さいＰＰであ
るので、曲線３２に示したように、短波長の位相差値は
長波長の位相差値とほぼ同じでほとんど変化しない。

【００９５】したがって、第２の位相差板１８と第３の
位相差板１９とを位相差値が減算するように直交して重
ねると、曲線３３に示したように、０．４μｍ付近の短
波長の位相差値を０．７μｍ付近の長波長の位相差値よ
り小さくすることができる。

【００９６】したがって、位相差値Ｆが光の波長λで除
したＦ／λ値は、すべての波長にわたり、ほぼ１／４に
することが可能となり、いわゆる広帯域１／４波長板を
形成することが可能となる。

【００９７】しかし、通常の１／４波長板は、短波長の
位相差値が長波長の位相差値より大きいので、位相差値
Ｆを波長λで除したＦ／Ｒ値は、短波長では１／４より
大きくなり、長波長では１／４より小さくなり、その結
果、波長毎に偏光状態が変化してしまう。

【００９８】（第３の実施の形態の効果：図７、図８、
図９）つぎに本発明の実施の形態の液晶表示装置の効果
について、図面を用いて説明する。反射表示について
は、第３の実施の形態と同じであり、ねじれ位相差板１
２と第１の位相差板１３を用いることで、良好なコント
ラストの表示が可能である。

【００９９】つぎに、バックライト１６を点灯した透過
表示について説明する。バックライト１６から出た光
は、第２の偏光板１７により直線偏光となる。この直線
偏光は第３の位相差板１８と第４の位相差板１９とで形
成した広帯域１／４波長板の遅相軸に対して４５゜の角
度に入射するので、円偏光となる。半透過反射層１４
で、約７割は反射されるが、残りの３割の光が透過す
る。

【０１００】ＳＴＮ液晶素子２２に電圧を印加していな
い状態では、ねじれ位相差板１２とＳＴＮ液晶素子２２
と第１の位相差板１３とにより、複屈折性がほぼ全波長
にわたり１／４波長となっている。本発明の実施の形態
のように配置すると、第２の位相差板１８と第３の位相
差板１９とで発生した位相差は、ＳＴＮ液晶素子２２と
ねじれ位相差板１２と第１の位相差板１３とで発生する
位相差で減算されてゼロとなり、第２の偏光板の吸収軸
１７ａと同一方向の直線偏光となって出射する。

【０１０１】第１の偏光板の吸収軸１１ａと第２の偏光
板の吸収軸１７ａが直交しているので、入射光は透過せ
ず、黒表示となる。そして、第２の位相差板１８と第３
の位相差板１９を用いたことで、第２の実施形態より
も、良好な黒表示が得られた。

【０１０２】つぎに、第１の電極３と第２の電極４との
間に電圧を印加すると、ネマチック液晶６が立ち上が
り、ＳＴＮ液晶素子２２の実質的なΔｎｄ値が減少す
る。そのために、第２の偏光板１７から入射した直線偏
光は、第２の位相差板１８と第３の位相差板１９を透過
することで円偏光となるが、ねじれ位相差板１２とＳＴ
Ｎ液晶素子２２を透過することで、楕円偏光や直線偏光
になる。

【０１０３】この電圧印加によりＳＴＮ液晶素子２２に
て発生する位相差を１／４波長とすると、第２の偏光板
１７より入射した直線偏光は、ねじれ位相差板１２と第
１の位相差板１３とを透過することで９０゜回転するた
め、第１の偏光板１１を透過し、良好な白表示を得るこ
とができる。

【０１０４】このように、第１の偏光板１１と第１の位
相差板１３とねじれ位相差板１２と半透過反射層１４を
内在したＳＴＮ液晶素子２２とにより、外光を用いる反
射表示においては良好な黒表示と明るい白表示が得ら
れ、ＳＴＮ液晶素子２２の下側に第２の位相差板１８と
第３の位相差板１９と第２の偏光板１７とバックライト
１６とを備えることで、外光が少ない環境ではバックラ
イト１６を点灯することで、良好なコントラストの表示
が得られる単偏光板方式の半透過反射型の液晶表示装置
を提供できる。

【０１０５】また、画素毎に開口部２５を設けた半透過
反射層１４を用いたことで、開口部２５を大きくすると
透過表示重視の液晶表示装置に、開口部２５を小さくす
ることで、反射表示重視の液晶表示装置に対応すること
が可能である。

【０１０６】（第３の実施の形態の変形例）また、本発
明の実施の形態では、第２の位相差板１８にＰＣ、第３
の位相差板１９にＰＰを用いたが、屈折率の波長依存性
が異なっていれば、ある程度の効果が得られる。第２の
位相差板１８にポリアリレート、第３の位相差板１９に
ポリビニルアルコールを用いた場合も、良好なコントラ
ストが得られた。

【０１０７】また、本発明の実施の形態においては、第
２の位相差板１８の位相差値Ｆ２＝０．３６μｍ、第３
の位相差板１９の位相差値Ｆ３＝０．５μｍを用いた
が、ΔＦ＝Ｆ３−Ｆ２＝０．１４μｍになる関係を保て
ば、位相差値Ｆ２と位相差値Ｆ３は、異なっていても、
同様な効果を得ることができる。

【０１０８】（第４の実施の形態）つぎに、本発明の第
４の実施の形態の半透過反射型の液晶表示装置の構成に
ついて説明する。第４の実施の形態の液晶表示装置は、
第２の位相差板１８と第３の位相差板１９の種類と配置
角度が第３の実施の形態と異なっている。

【０１０９】（液晶表示装置の構成：図７、図８、図１
０）本発明の第４の実施形態における半透過反射型の液
晶表示装置の構成を図面を用いて説明する。第４の実施
の形態における液晶表示装置の構成は、図７と図８に示
した第３の実施の形態と同じであるので省略する。

【０１１０】第２の位相差板１８は、ＰＣを延伸した厚
さ約７０μｍの透明フィルムで、波長０．５５μｍの位
相差値Ｆ２＝０．１４μｍで、１／４波長相当である。
第３の位相差板１９もＰＣを延伸した厚さ約７０μｍの
透明フィルムで、波長０．５５μｍの位相差値Ｆ３＝
０．２８μｍで、１／２波長相当に設定する。

【０１１１】つぎに、各構成部材の配置関係を図１０を
用いて説明する。図１０（ｂ）に示したＳＴＮ液晶素子
２２から上側の配置関係は、第１の実施の形態と同一で
あるので、省略する。

【０１１２】ＳＴＮ液晶素子２２の下側に配置した第２
の位相差板の遅相軸１８ａは、図１０（ａ）に示したよ
うに、水平軸に対して−３５゜に配置し、第３の位相差
板の遅相軸１９ａは、水平軸に対して＋２５゜に配置
し、第２の偏光板の吸収軸１７ａは水平軸に対して−５
０゜に配置し、第１の偏光板の吸収軸１１ａと直交す
る。

【０１１３】（第４の実施の形態の効果：図７、図１
０）つぎに、本発明の実施の形態の液晶表示装置の効果
について図面を用いて説明する。反射表示については、
第３の実施の形態と同じであり、ねじれ位相差板１２と
第１の位相差板１３を用いることで、良好なコントラス
トの表示が可能である。

【０１１４】つぎに、バックライト１６を点灯した透過
表示について説明する。第３の実施の形態では、屈折率
の波長依存性が異なる位相差板を２枚用いたが、屈折率
の波長依存性が同一の材料を用いても、すべての可視光
領域で円偏光に変換できる広帯域１／４波長板を得るこ
とができる。

【０１１５】位相差値Ｆ２が１／４波長相当の０．１４
μｍである第２の位相差板１８と、位相差値Ｆ３が１／
２波長相当の０．２８μｍである第３の位相差板１９
を、図１０（ａ）に示したように、交差角が６０゜とな
るように重ねることによって、波長０．５５μｍでの２
枚合計の位相差値は０．１４μｍとなり、波長０．４μ
ｍ付近の短波長では０．１４μｍより小さく、波長０．
７μｍ付近の長波長では０．１４μｍより大きくなる。
また２枚合計の実質的な遅相軸は、第２の位相差板の遅
相軸１８ａと第３の位相差板の遅相軸１９ａとの中間と
なり、水平軸に対して、−５゜方向となる。

【０１１６】つまり、屈折率の波長依存性が同じ材料の
位相差板でも、２枚の位相差板を用いることで、短波長
の位相差値が長波長の位相差値より小さい、いわゆる広
帯域１／４波長板を形成することが可能となる。つま
り、位相差値Ｆを波長λで除したＦ／Ｒ値は、すべての
可視光領域にわたり、ほぼ１／４にすることが可能とな
り、その結果、可視光領域すべての波長で円偏光が得ら
れる。

【０１１７】バックライト１６から出た光は、第２の偏
光板１７により直線偏光となる。この直線偏光は第２の
位相差板１８と第３の位相差板１９との２枚で合成する
実質的な遅相軸に対して４５゜の角度に入射するので、
円偏光となる。半透過反射層１４で、約７割は反射され
るが、残りの３割の光が透過する。

【０１１８】ＳＴＮ液晶素子２２に電圧を印加していな
い状態では、ねじれ位相差板１２とＳＴＮ液晶素子２２
と第１の位相差板１３とにより、複屈折性がほぼ全波長
にわたり１／４波長となっている。本発明の実施の形態
のように配置すると、第２の位相差板１８と第３の位相
差板１９とで発生した位相差は、ＳＴＮ液晶素子２２と
ねじれ位相差板１２と第１の位相差板１３とで発生する
位相差で減算されて０となり、第２の偏光板の吸収軸１
７ａと同一方向の直線偏光となって出射する。

【０１１９】第１の偏光板の吸収軸１１ａと第２の偏光
板の吸収軸１７ａとが直交しているので、入射光は透過
せず、黒表示となる。そして、第２の位相差板１８と第
３の位相差板１９とを用いたことで、第２の実施形態よ
りも、良好な黒表示が得られた。

【０１２０】つぎに、第１の電極３と第２の電極４との
間に電圧を印加すると、ネマチック液晶６が立ち上が
り、ＳＴＮ液晶素子２２の実質的なΔｎｄ値が減少す
る。そのため、第２の偏光板１７から入射した直線偏光
は、第２の位相差板１８と第３の位相差板１９とを通過
することで円偏光となるが、ねじれ位相差板１２とＳＴ
Ｎ液晶素子２２を透過することで、楕円偏光や直線偏光
になる。

【０１２１】この電圧印加によりＳＴＮ液晶素子２２で
発生する位相差値を１／４波長相当とすると、第２の偏
光板１７より入射した直線偏光は、ねじれ位相差板１２
と第１の位相差板１３とを透過することで９０゜回転す
るため、第１の偏光板１１を透過し、良好な白表示を得
ることができる。

【０１２２】このように、第１の偏光板１１と第１の位
相差板１３とねじれ位相差板１２と半透過反射層１４を
内在したＳＴＮ液晶素子２２とにより、外光を用いる反
射表示においては良好な黒表示と明るい白表示が得ら
れ、ＳＴＮ液晶素子２２の下側に第２の位相差板１８と
第３の位相差板１９と第２の偏光板１７とバックライト
１６とを備えることで、外光が少ない環境ではバックラ
イト１６を点灯することで、良好なコントラストの表示
が得られる単偏光板方式の半透過反射型の液晶表示装置
を提供できる。

【０１２３】（第４の実施の形態の変形例）また、本発
明の実施の形態では、第２の位相差板の遅相軸１８ａを
−３５゜に配置し、第３の位相差板の遅相軸１９ａを＋
２５゜に配置したが、第２の位相差板の遅相軸１８ａを
＋５５゜に、第３の位相差板の遅相軸１９ａを−６５゜
に配置しても、交差角が６０゜であれば、同様な効果が
得られる。

【０１２４】（第５の実施の形態）つぎに、本発明の第
５の実施の形態の液晶表示装置の構成について説明す
る。第５の実施の形態の液晶表示装置は、半透過反射板
の形状が異なること、カラーフィルタを備えることでカ
ラー表示が可能となっていることが、第４の実施の形態
の構成と異なっている。

【０１２５】（液晶表示装置の構成：図１１、図１２）
本発明の第５の実施形態における液晶表示装置の構成
を、図面を用いて説明する。図１１は本発明の第５の実
施形態における液晶表示装置の構成要素を説明するため
の断面図で、図１２は画素部を拡大した平面図である。
構成要素の配置関係は、図１０に示した第４の実施の形
態と同一であるので省略する。以下、図１０〜図１２を
用いて、本発明の液晶表示装置の構成を説明する。

【０１２６】この実施の形態の液晶表示装置は、図１１
に示すように、ＳＴＮ液晶素子２３と、ＳＴＮ液晶素子
２３の上側に設けた拡散層１５と、ねじれ位相差板１２
と、第１の位相差板１３と、第１の偏光板１１と、ＳＴ
Ｎ液晶素子２３の下側に設けた第２の位相差板１８と、
第３の位相差板１９と、第２の偏光板１７と、バックラ
イト１６により構成する。

【０１２７】第１の偏光板１１と第１の位相差板１３と
ねじれ位相差板１２とは、アクリル系粘着剤で一体化し
てあり、拡散層１５にてＳＴＮ液晶素子２３と貼り付け
てある。また、第２の位相差板１８と第３の位相差板１
９と第２の偏光板１７とはアクリル系粘着剤で一体化し
てあり、ＳＴＮ液晶素子２３とも、アクリル系粘着剤で
貼り付けてある。

【０１２８】ＳＴＮ液晶素子２３は、アルミニウムから
なる厚さ０．０２μｍの半透過反射層９と、赤フィルタ
Ｒ、緑フィルタＧ、青フィルタＢの３色からなる厚さ１
μｍのカラーフィルタ１０とアクリル系材料からなる厚
さ２μｍの保護膜８と透明電極材料であるＩＴＯからな
る厚さ０．３μｍの第１の電極３が形成されている厚さ
０．５ｍｍのガラス板からなる第１の基板１と、ＩＴＯ
からなる厚さ０．０５μｍの第２の電極４が形成されて
いる厚さ０．５ｍｍのガラス板からなる第２の基板２
と、第１の基板１と第２の基板２とを張り合わせるシー
ル材５と、第１の基板１と第２の基板２とに狭持されて
いる左回り２４０゜ツイスト配向しているネマチック液
晶６とから形成してある。

【０１２９】半透過反射層９は、アルミニウムの膜厚を
非常に薄くすることで、一部の光は透過し、残りの光は
反射する、いわゆるハーフミラーにしてある。この発明
の実施の形態では、アルムニウムの膜厚を、第１の実施
の形態と同じ０．０２μｍとしたことで、１０〜２０％
程度の光を透過し、残りの８０〜９０％の光を反射する
ようにし、図１２に示したように画素周辺に長方形の形
状で形成した。

【０１３０】第１の偏光板１１と、ねじれ位相差板１２
と、第１の位相差板１３と、拡散層１５と、第２の偏光
板１７は、第４の実施の形態で用いたものと同一であ
る。

【０１３１】第２の位相差板１８と、第３の位相差板１
９と第２の偏光板１７も第４の実施の形態で用いたもの
と同一である。

【０１３２】バックライト１６は、第１〜第４の実施の
形態と同じ白色ＥＬを用いることも可能ではあるが、本
発明の実施の形態では、彩度と明るさを向上するため
に、導光板に３波長型蛍光管を取り付けたサイドライト
方式を用いた。

【０１３３】カラーフィルタ１０は、赤フィルタＲと、
緑フィルタＧと、青フィルタＢの３色で構成され、図１
２に示すように、本発明の実施の形態では、第２の電極
４と平行になる縦ストライプ形状とする。各カラーフィ
ルタの幅は、第２の電極４の幅より広く形成し、すきま
が生じないようにしてある。カラーフィルタ１０の間に
すきまが生じると、入射光が増加し、明るくはなるが、
表示色に白の光が混色し、色純度が低下するので、好ま
しくない。

【０１３４】カラーフィルタ１０は、明るさを改善する
ために、分光スペクトルにおける最大透過率がなるべく
高いことが好ましく、それぞれの色の最大透過率は８０
％以上が良く、９０％以上が最も好ましい。また、分光
スペクトルにおける最小透過率も２０％〜５０％と高く
する必要がある。

【０１３５】カラーフィルタ１０としては、顔料分散
型、染色型、印刷型、転写型、電着型などが使えるが、
アクリル系やＰＶＡ系の感光性樹脂に顔料を分散させた
顔料分散型が耐熱温度が高く、色純度も良いので、最も
好ましい。

【０１３６】このような高透過率のカラーフィルタを得
るために、第１の基板１にアルミニウム薄膜の半透過反
射層９を形成し、半透過反射層９の表面を陽極酸化処理
で不活性化させた後、感光性樹脂に顔料を１０〜１５％
配合したカラーレジストを、スピンナーを用いて第１の
基板１に塗布し、露光工程と現像工程を行い、厚さが１
μｍ程度でも、透過率が高いカラーフィルタ１０を形成
した。

【０１３７】各構成部材の配置関係は、図１０に示した
第４の実施の形態と同一であるので省略する。

【０１３８】（第５の実施の形態の効果：図１１）つぎ
に、本発明の実施の形態の液晶表示装置の効果につい
て、図面を用いて説明する。カラーフィルタ１０は全く
複屈折性を持たないので、反射表示については、第４の
実施の形態と同じであり、ねじれ位相差板１２と第１の
位相差板１３とを用いることで、良好なコントラストの
表示が可能である。

【０１３９】そして、表示画素のオンとオフを組み合わ
せることで、カラー表示が可能となる。たとえば、赤フ
ィルタＲをオン（白）とし、緑フィルタＧと青フィルタ
Ｂをオフ（黒）とすることで、赤表示が可能となる。

【０１４０】本発明の実施の形態の半透過反射型の液晶
表示装置は、反射率が高く、かつ、コントラスト比が１
０以上と高い値が得られたので、バックライト１６が非
点灯の反射表示でも、彩度が高く、明るいカラー表示が
得られた。

【０１４１】つぎに、バックライト１６を点灯した透過
表示について説明する。半透過反射層９とカラーフィル
タ１０は複屈折性を持たないので、透過表示も第４の実
施の形態と同じである。したがって、バックライト１６
から出た光は、第２の偏光板１７により直線偏光とな
り、第３の位相差板１９と第２の位相差板１８を透過す
ることで、円偏光となる。半透過反射層９で、約８割は
反射されるが、残りの２割の光が透過する。

【０１４２】ＳＴＮ液晶素子２３に電圧を印加していな
い状態では、ねじれ位相差板１２とＳＴＮ液晶素子２３
と第１の位相差板１３とにより、複屈折量がほぼ全波長
にわたり１／４波長相当となっている。このため、第２
の位相差板１８と第３の位相差板１９とで発生した位相
差は、ＳＴＮ液晶素子２３とねじれ位相差板１２と第１
の位相差板１３とで発生する位相差で減算されて０とな
り、第２の偏光板の吸収軸１７ａと直交方向の直線偏光
となって出射する。

【０１４３】第１の偏光板の吸収軸１１ａと第２の偏光
板の吸収軸１７ａとは直交しているので、入射光は透過
せず、黒表示となる。そして、第１の電極３と第２の電
極４との間に電圧を印加すると、第４の実施の形態と同
様な効果で白表示となる。

【０１４４】このように、第１の偏光板１１と第１の位
相差板１３とねじれ位相差板１２と拡散層１５と、半透
過反射層９とカラーフィルタ１０を内在したＳＴＮ液晶
素子２３とにより、外光を用いる反射表示においては良
好なコントラストのカラー表示が可能であり、ＳＴＮ液
晶素子２３の下側に第２の位相差板１８と第３の位相差
板１９と第２の偏光板１７とバックライト１６とを備え
ることで、外光が少ない環境ではバックライト１６を点
灯することで、良好なカラー表示が得られる単偏光板方
式の液晶表示装置を提供できる。

【０１４５】（第５の実施の形態の変形例）本発明の実
施の形態では、カラーフィルタ１０を第１の基板１に設
けたが、第２の基板２の内側で、第２の電極４と第２の
基板２との間にカラーフィルタ１０を形成することも可
能である。しかし、カラーフィルタ１０を第１の基板１
に設ける方が、保護膜８を、カラーフィルタ１０の平坦
化と、半透過反射膜９と第１の電極３との絶縁層として
の機能を兼ねることが可能となり、好ましい。

【０１４６】また、本発明の実施の形態では、カラーフ
ィルタ１０として、赤緑青の３色を用いたが、シアン、
イエロー、マゼンタの３色のカラーフィルタを用いて
も、同じように明るいカラー表示が可能である。

【０１４７】また、本発明の実施の形態では、カラーフ
ィルタ製造工程の洗浄ラインに耐えるように、半透過反
射層８として、アルミニウム薄膜の表面を陽極酸化処理
で不活性化させたが、アルミニウム薄膜上に酸化シリコ
ン（ＳｉＯ₂ ）等の透明な酸化膜をスパッタリング法や
化学的気相成長法（ＣＶＤ法）で形成することも可能で
ある。

【０１４８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、第１の偏光板１１と第１の位相差板１３とね
じれ位相差板１２と反射層７を内在したＳＴＮ液晶素子
２０とにより、外光を用いて、高コントラストで明るい
反射表示が得られる単偏光板方式の液晶表示装置を提供
できる。

【０１４９】またさらに、本発明によれば、第１の偏光
板１１と第１の位相差板１３とねじれ位相差板１２と半
透過反射層９を内在したＳＴＮ液晶素子２１と、第２の
位相差板１８と第２の偏光板１７とバックライト１６を
用いることによって、外光による反射表示と、バックラ
イト照明による透過表示が可能で、かつ、反射表示と透
過表示の両方で高コントラストが得られる単偏光板方式
の液晶表示装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における液晶表示装
置の構成を示す断面図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態における液晶表示装
置の画素部を拡大して示す平面図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態における液晶表示装
置の配置関係を示す平面図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態における液晶表示装
置の配置関係を示す平面図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態における液晶表示装
置の画素部を拡大して示す平面図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態における液晶表示装
置の配置関係を示す平面図である。

【図７】本発明の第３の実施の形態における液晶表示装
置の構成を示す断面図である。

【図８】本発明の第３の実施の形態における液晶表示装
置の画素部を拡大した平面図である。

【図９】本発明の第３の実施の形態における液晶表示装
置の配置関係を示す平面図である。

【図１０】本発明の第４の実施の形態における液晶表示
装置の配置関係を示す平面図である。

【図１１】本発明の第５の実施の形態における液晶表示
装置の構成を示す断面図である。

【図１２】本発明の第５の実施の形態における液晶表示
装置の画素部を拡大した平面図である。

【図１３】本発明の第３の実施の形態における液晶表示
装置に用いる位相差板の位相差値の波長依存性を示す図
面である。

【図１４】本発明の第１の実施の形態における液晶表示
装置における分光反射率特性を示す図面である。

【符号の説明】

１：第１の基板２：第２の基板
３：第１の電極４：第２の電極５：シール材
６：ネマチック液晶６ａ：下液晶分子配向方向６ｂ：上液晶分
子配向方向７：反射層８：保護膜９：半透過反射層（ハーフミラー）１０：
カラーフィルタ１１：第１の偏光板１１ａ：第１の偏光板
の吸収軸１２：ねじれ位相差板１２ａ：ねじれ位相差板の下分子配向方向１２ｂ：ねじれ位相差板の上分子配向方向１３：第１の位相差板１３ａ：第１の位相
差板の遅相軸１４：半透過反射層（開口部付き）１
５：拡散層１６：バックライト１７：第２の偏光板１７ａ：第２の偏光板
の吸収軸１８：第２の位相差板１８ａ：第２の位相
差板の遅相軸１９：第３の位相差板１９ａ：第３の位相
差板の遅相軸２０、２１、２２、２３：ＳＴＮ液晶素子Ｒ：赤フィルタＧ：緑フィルタ
Ｂ：青フィルタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】反射層と第１の電極とを有する第１の基
板と、第２の電極を有する第２の基板と、これら第１の
基板と第２の基板とのあいだにツイスト角が１８０°〜
２６０°にツイスト配向しているネマチック液晶を狭持
してなるＳＴＮ液晶素子と、前記第２の基板の外側に設けるねじれ位相差板と、そのねじれ位相差板の外側に設ける第１の位相差板と、その第１の位相差板の外側に設ける第１の偏光板とを備
え、前記ＳＴＮ液晶素子の複屈折量を示すΔｎｄ値が０．７
μｍから０．８４μｍであり、かつ、前記第１の位相差板の複屈折量を示す位相差値Ｒ
が０．１４μｍから０．２４μｍであり、かつ、前記第１の位相差板の遅相軸と前記第１の偏光板
の吸収軸との交差角αが６０°〜８５°であることを特
徴とする反射型液晶表示装置。
【請求項２】半透過反射層と第１の電極とを有する第
１の基板と、第２の電極を有する第２の基板と、これら
第１の基板と第２の基板のあいだにツイスト角が１８０
°〜２６０°にツイスト配向しているネマチック液晶を
狭持してなるＳＴＮ液晶素子と、前記第２の基板の外側に設けるねじれ位相差板と、そのねじれ位相差板の外側に設ける第１の位相差板と、その第１の位相差板の外側に設ける第１の偏光板と、前記第１の基板の外側に設ける第２の位相差板と、第２の位相差板の外側に設ける第２の偏光板と、第２の偏光板の外側に設けるバックライトとを備え、前記ＳＴＮ液晶素子の複屈折量を示すΔｎｄ値が０．７
μｍから０．８４μｍであり、かつ、前記第１の位相差板の複屈折量を示す位相差値Ｒ
が０．１４μｍから０．２４μｍであり、かつ、前記第１の位相差板の遅相軸と前記第１の偏光板
の吸収軸との交差角αが６０°〜８５°であり、かつ、前記第２の位相差板の位相差値が概ね１／４波長
であることを特徴とする反射型液晶表示装置。
【請求項３】半透過反射層と第１の電極とを有する第
１の基板と、第２の電極を有する第２の基板と、これら
第１の基板と第２の基板のあいだにツイスト角が１８０
°〜２６０°にツイスト配向しているネマチック液晶を
狭持してなるＳＴＮ液晶素子と、前記第２の基板の外側に設けるねじれ位相差板と、そのねじれ位相差板の外側に設ける第１の位相差板と、その第１の位相差板の外側に設ける第１の偏光板と、前記第１の基板の外側に設ける第２の位相差板と、その第２の位相差板の外側に設ける第３の位相差板と、その第３の位相差板の外側に設ける第２の偏光板と、その第２の偏光板の外側に設けるバックライトとを備
え、前記ＳＴＮ液晶素子の複屈折量を示すΔｎｄ値が０．７
μｍから０．８４μｍであり、かつ、前記第１の位相差板の複屈折量を示す位相差値Ｒ
が０．１４μｍから０．２４μｍであり、かつ、前記第１の位相差板の遅相軸と前記第１の偏光板
の吸収軸との交差角αが６０°から８５°であり、かつ、前記第２の位相差板の遅相軸と第３の位相差板の
遅相軸とは概ね直交しており、前記第２の位相差板の位相差値の波長依存性と前記第３
の位相差板の位相差値の波長依存性とが異なり、前記第２の位相差板の位相差値と前記第３の位相差板の
位相差値との差が概ね１／４波長であることを特徴とす
る反射型液晶表示装置。
【請求項４】半透過反射層と第１の電極とを有する第
１の基板と、第２の電極を有する第２の基板と、これら
第１の基板と第２の基板のあいだにツイスト角が１８０
°から２６０°にツイスト配向しているネマチック液晶
を狭持してなるＳＴＮ液晶素子と、前記第２の基板の外側に設けるねじれ位相差板と、そのねじれ位相差板の外側に設ける第１の位相差板と、その第１の位相差板の外側に設ける第１の偏光板と、前記第１の基板の外側に設ける第２の位相差板と、その第２の位相差板の外側に設ける第３の位相差板と、その第３の位相差板の外側に設ける第２の偏光板と、その第２の偏光板の外側に設けるバックライトとを備
え、前記ＳＴＮ液晶素子の複屈折量を示すΔｎｄ値が０．７
μｍから０．８４μｍであり、かつ、前記第１の位相差板の複屈折量を示す位相差値Ｒ
が０．１４μｍから０．２４μｍであり、かつ、前記第１の位相差板の遅相軸と前記第１の偏光板
の吸収軸との交差角αが６０°から８５°であり、かつ、前記第２の位相差板の遅相軸と第３の位相差板の
遅相軸とは概ね６０゜に交差しており、前記第２の位相差板の位相差値は概ね１／４波長で、前記第３の位相差板の位相差値は概ね１／２波長である
ことを特徴とする反射型液晶表示装置。
【請求項５】前記ねじれ位相差板のツイスト方向は、前記ＳＴＮ液晶素子と逆ねじれ構造であり、ねじれ位相差板のツイスト角は、前記ＳＴＮ液晶素子のツイスト角より１０゜から３０゜
小さく、前記ねじれ位相差板の複屈折量を示すΔｎｄ値は、ＳＴＮ液晶素子のΔｎｄ値より０．１４μｍから０．２
２μｍ小さい請求項１、請求項２、請求項３、または請
求項４記載の反射型液晶表示装置。
【請求項６】請求項１、請求項２、請求項３、または
請求項４記載の液晶表示装置において、前記第１の基板と前記第２の基板のいずれか一方の基板
に、複数色のカラーフィルタを設けることを特徴とする反射
型液晶表示装置。
【請求項７】請求項１、請求項２、請求項３、または
請求項４記載の液晶表示装置において、前記第２の基板の外側に、拡散層を設けることを特徴とする反射型液晶表示装置。
【請求項８】前記半透過反射層として、厚さ０．０３μｍ〜０．０１μｍの金属薄膜を用いる請
求項２、請求項３、または請求項４に記載の反射型液晶
表示装置。
【請求項９】前記半透過反射層として、画素毎に開口部を設けた金属薄膜を用いる請求項２、請
求項３、または請求項４に記載の反射型液晶表示装置。