JP3815461B2 - 液晶表示装置及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示装置及び電子機器に関するものである。

半透過反射型液晶表示装置は、明るい場所では通常の反射型液晶表示装置と同様に外光を利用するが、暗い場所では内部の光源により表示を視認可能にした形態の液晶表示装置であり、この種の液晶表示装置としては、例えば（特許文献１）等に開示されている。図１０は、この半透過反射型液晶表示装置の概略構成及び表示原理を説明するための説明図である。
図１０において、液晶表示装置１００は、液晶パネル１１０とバックライト１２０とから構成されている。液晶パネル１００は、表示面側（図示上面側）から順に上偏光板１１６、第１の上位相差板１３５、第２の上位相差板１１５、上基板１１１、液晶層１１３、反射層１１４、下基板１１２、１／４波長板１１７、下偏光板１１８が配置された構成である。またバックライト１２０の導光板１２１外面側に反射板１２２が配設されている。

特開平１０−３３２９１４号公報

図１０に示す液晶表示装置１００において高コントラストの明るい反射表示を得ようとすれば、上偏光板１１６，下偏光板１１８の透過軸の方向、液晶層１１３の光学異方性等は図示のように設定される。この場合、反射表示の黒状態では、液晶層１１３を透過して反射層１１４に到達した光は円偏光であり、反射されて上偏光板１１６に入射するときに上偏光板１１６の透過軸と直交する直線偏光に変換される。また、反射表示の白状態では、反射層１１４により反射される光は直線偏光であり、反射された後、上偏光板１１６に入射する時も直線偏光となる。
これに対して、反射層１１４に設けられた開口部１１４ａを介してバックライト１２０の光を透過させる透過表示においては、黒状態において上偏光板１１６に入射した光が上偏光板１１６に吸収されるようにするために液晶層１１３に入射するバックライト光を円偏光とする必要がある。すると、透過表示の白状態において、上偏光板１１６に液晶層１１３側から入射する光が円偏光となるため、この光の約半分が上偏光板１１６に吸収されてしまい、その結果、透過表示において十分な輝度及びコントラストが得られないという問題を有していた。

また、電子機器の表示デバイスとして利用される液晶表示装置には、搭載された電子機器の使用環境に耐える信頼性が要求され、特に、液晶表示装置には、環境によらず安定して高品位の表示が得られることが要求される。液晶表示装置では、温度により液晶層の複屈折性が変化するため表示輝度やコントラストが変化し易く、特に高温環境でのコントラストの低下が問題となる場合がある。

本発明は、上記課題を解決するために成されたものであって、反射表示と透過表示のいずれにおいても高コントラストの明るい表示が得られ、好ましくは、温度変化による表示品質の低下も生じ難い半透過反射型の液晶表示装置を提供することを目的としている。

まず、本発明者は、上記半透過反射型液晶表示装置において透過表示の明るさが不足するという問題点を解決するために、図８に示す構成の液晶表示装置を考案した。図８に示す液晶表示装置は、図１０に示す従来の液晶表示装置と各部の構成は同様であるが、液晶層１１３における光学異方性及び上位相差板１１５の光学異方性を従来のものとは異ならせることで、透過表示において上偏光板１１６に液晶層１１３側から入射する光の偏光状態を楕円偏光としたものである。このような構成とすることで、透過表示の白状態において上偏光板１１６を透過される光量を増加させることができ、透過表示を明るくすることが可能になる。

しかしながら、図８に示す液晶表示装置では、液晶層１１３の光学異方性の変更により、反射表示の黒状態において上偏光板１１６の液晶層１１３側から入射する光が、上偏光板１１６の吸収軸と平行な直線偏光とならず、楕円偏光となってしまうために漏れ光が生じ、反射表示のコントラストが若干低下することがわかった。
さらに、液晶パネルの透過率、反射率の電圧特性を測定したところ、図９Ａに示す透過表示では良好な電圧特性が得られるが、図９Ｂに示す反射表示では、透過表示と同一の電圧範囲内に反射率のピークが生じていることがわかった。すなわち、透過表示の輝度を最大とするように液晶層１１３への印加電圧を決定すると、反射表示において階調反転が生じる。

従って、図８に示す液晶表示装置は、固定表示のオン／オフのみを行い、階調表示を行わないような用途には透過表示、反射表示ともに十分な輝度が得られ、好適に用いることが可能であるが、コンピュータや携帯電話、携帯情報端末等の階調表示が必要な表示デバイスとしては好ましくない。
本発明者が係る液晶表示装置について検討を重ねたところ、先の液晶表示装置はその正面視においては、反射表示におけるコントラストの低下が生じるが、低視角側からこの液晶表示装置を観察すると、正面視よりも輝度が高く、階調反転の生じない表示が実現できることがわかった。そこで本発明者はこの良好な反射表示が得られる視角をパネル正面方向とすることができるならば、反射表示／透過表示のいずれにおいても良好な表示を得ることができると考え、以下の構成を備えた本発明の液晶表示装置を上記課題の解決手段とした。

本発明の液晶表示装置は、上記課題を解決するために、対向して配置された第１の基板及び第２の基板、前記第１の基板と第２の基板の間に挟持された２２０°〜２７０°で捩れ配向した液晶層と、前記液晶層を挟んで設けられた第１の位相差層及び第２の位相差層と、前記第１の位相差層及び第２の位相差層の前記液晶層と反対側にそれぞれ配設された第１の偏光板及び第２の偏光板と、前記第２の基板の前記液晶層側に形成され前記液晶層に入射する光の一部を反射させ一部を透過させる反射層と、を備えた半透過反射型の液晶パネルと、前記液晶パネルの前記第２の偏光板の前記液晶層と反対側に配設された照明装置とを備えた液晶表示装置であって、前記液晶パネルの透過表示の明表示において、前記照明装置より発せられ前記液晶層側から前記第１の偏光板に入射する光が楕円偏光とされるように構成され、前記液晶パネルの反射表示の明表示において、前記透過表示の透過率を最大にする前記液晶層への印加電圧が印加された際に当該液晶パネルの正面方向の表示が階調反転しないように、前記液晶パネルに斜め方向から入射する光を、当該光の正反射方向よりも液晶パネル正面方向へ強く出射させる指向性反射機能として、傾斜反射層を備えてなることを特徴とする。
このような構成とすることで、傾斜反射層により指向性反射機能を実現することができる。傾斜反射層は、当該層に入射した光を、その正反射方向とは異なる方向へ向けて反射させる機能を有するものである。すなわち、液晶パネルに斜め方向入射した外光が傾斜反射層により反射された場合に、この反射光の進行方向を正反射方向よりも液晶パネル鉛直方向に近づけることができるので、液晶パネル正面に位置する観察者方向へ出射される光量が増加し、実質的に明るい表示を得ることができる。

別形態の本発明に係る液晶表示装置は、対向して配置された第１の基板及び第２の基板と、前記第１の基板と第２の基板の間に挟持された２２０°〜２７０°で捩れ配向した液晶層と、前記液晶層を挟んで設けられた第１の位相差層及び第２の位相差層と、前記第１の位相差層及び第２の位相差層の前記液晶層と反対側にそれぞれ配設された第１の偏光板及び第２の偏光板と、前記第２の基板の前記液晶層側に形成され前記液晶層に入射する光の一部を反射させ一部を透過させる反射層と、を備えた半透過反射型の液晶パネルと、
前記液晶パネルの前記第２の偏光板の前記液晶層と反対側に配設された照明装置とを備えた液晶表示装置であって、前記液晶パネルの透過表示の明表示において、前記照明装置より発せられ前記液晶層側から前記第１の偏光板に入射する光が楕円偏光とされるように構成され、前記液晶パネルの反射表示の明表示において、前記透過表示の透過率を最大にする前記液晶層への印加電圧が印加された際に当該液晶パネルの正面方向の表示が階調反転しないように、前記液晶パネルに斜め方向から入射する光を、当該光の正反射方向よりも液晶パネル正面方向へ強く出射させる指向性反射機能として、軸外し異方性光散乱層を備えてなることを特徴とする。
このような構成とすることで、軸外し異方性光散乱層により指向性反射機能を実現することができる。軸外し異方性光散乱層は、光散乱性を有するとともに、所定角度で入射した光の軸を入射時の角度からずらして透過させる機能を有するものである。この軸外し異方性光散乱層を反射層より液晶層側に配設することで、反射層により反射された光を、その正反射方向であるパネル斜め方向ではなく、液晶パネル鉛直方向に主として出射されるようにすることができる。

別形態の本発明に係る液晶表示装置は、対向して配置された第１の基板及び第２の基板、前記第１の基板と第２の基板の間に挟持された２２０°〜２７０°で捩れ配向した液晶層と、前記液晶層を挟んで設けられた第１の位相差層及び第２の位相差層と、前記第１の位相差層及び第２の位相差層の前記液晶層と反対側にそれぞれ配設された第１の偏光板及び第２の偏光板と、前記第２の基板の前記液晶層側に形成され前記液晶層に入射する光の一部を反射させ一部を透過させる反射層と、を備えた半透過反射型の液晶パネルと、前記液晶パネルの前記第２の偏光板の前記液晶層と反対側に配設された照明装置とを備えた液晶表示装置であって、前記液晶パネルの透過表示の明表示において、前記照明装置より発せられ前記液晶層側から前記第１の偏光板に入射する光が楕円偏光とされるように構成され、前記液晶パネルの反射表示の明表示において、前記透過表示の透過率を最大にする前記液晶層への印加電圧が印加された際に当該液晶パネルの正面方向の表示が階調反転しないように、前記液晶パネルに斜め方向から入射する光を、当該光の正反射方向よりも液晶パネル正面方向へ強く出射させる指向性反射機能として、前記液晶パネルに、当該液晶パネルの前方から入射する光を透過し且つ当該液晶パネルの後方から入射する光を回折させる前方透過後方回折層を備えてなることを特徴とする。
このような構成とすることで、前方透過後方回折層により指向性反射機能を実現することができる。前方透過後方回折層は、その一方（前方）の面から入射する光を透過し、他方（後方）の面から入射する光を回折して透過する機能を有するものである。この前方透過後方回折層を、反射層より液晶層側に配設することで、反射層により反射された光を回折させて液晶パネル鉛直方向に出射させることができる。

次に、環境温度による表示品質の低下は、温度の上昇による液晶層（液晶）１１３の複屈折の変化量と、液晶表示装置の背景色の着色の補償や視野角の拡大を目的としてパネル表示面側に設けられる光学補償板としての第１の上位相差板１３５の複屈折の変化量とが異なるために、前記位相差板１３５による光学作用が機能せず、その結果として、背景色の着色や狭視野角化、コントラストの低下等が生じることによるものである。つまり、第１の位相差板１３５としては、通常高分子フィルムを延伸したものが用いられているが、この種の延伸フィルムでは、その光学異方性Δｎが温度変化に対してはほとんど変化しないため、温度変化により比較的大きく光学異方性Δｎが変化する液晶との間に差が生じ、液晶層を透過した光に対する光学補償が効果的に成されないことによる。
そこで、本発明者は、上記第１の位相差板１３５に代えて、温度によりその光学異方性Δｎが変化し、かつその光学異方性の変化度が適切に制御された位相差板を用いるならば、上記環境温度の変化による表示品質の低下を効果的に防止することができると考えた。

本発明は、上記知見に基づき成されたものであり、上記課題を解決するために以下の構成を備えたものである。
すなわち、本発明の液晶表示装置は、上記課題を解決するために、前記第１の位相差層の光学異方性Δｎと、当該第１の位相差層の層厚ｄとの積Δｎ・ｄの２５℃での値Ｒ２５と、７０℃での値Ｒ７０との比Ｒ２５／Ｒ７０が、前記液晶層を構成する液晶のＮ−Ｉ点Ｔｎｉ（℃）を用いて、下記（数１）に示す範囲とされたことを特徴とする。

上記構成の本発明の液晶表示装置は、明表示の画素において上偏光板に液晶層側から入射する光を楕円偏光とすることで、図１０に示す従来の液晶表示装置に比して明るい透過表示が得られ、かつ上記指向性反射機能を備えたことで、図８に示す構成の液晶表示装置の問題点である反射表示におけるコントラストの低下と階調反転とを効果的に防止することができるようになっている。尚、上記明表示とは、画素の液晶がオン状態、又はオフ状態で明るくなる方の表示状態を示している。

そして、液晶層の上側に設けられた上位相差層として、その位相差（Δｎ・ｄ）が温度により変化するものを用い、かつそのΔｎ・ｄの変化度（Ｒ７０／Ｒ２５）を上記範囲に規定することで、本発明の構成を備えた液晶表示装置の温度変化に起因する表示品位の低下を効果的に防止することができるようになっている。すなわち、上記範囲にΔｎ・ｄの変化度が規定された位相差層は、本発明の必須の構成とされた「上偏光板に液晶層側から入射する光が楕円偏光とされ、かつ指向正反射機能を備えた液晶パネル」とともに用いた場合に、特に顕著な効果を奏するものである。
尚、前記液晶のＮ−Ｉ点は、いわゆる液晶の透明点であり、Ｎ−Ｉ（ネマチック−等方性液体）転位温度を指す。また、本発明者は上記（数１）で示された範囲が適切であることを検証しており、その詳細は後述の実施例において述べる。

別形態の本発明に係る液晶表示装置は、前記第１の位相差層の光学異方性Δｎと、当該第１の位相差層の層厚ｄとの積Δｎ・ｄの２５℃での値Ｒ２５と、７０℃での値Ｒ７０との比Ｒ２５／Ｒ７０が、前記液晶層を構成する液晶のＮ−Ｉ点Ｔｎｉ（℃）を用いて、下記（数２）に示す範囲とされたことを特徴とする。

上位相差板のΔｎ・ｄの温度変化率であるＲ７０／Ｒ２５を、上記範囲とするならば、
液晶の光学異方性Δｎが温度変化に応じて変化した場合にも、効果的に背景色の色付きを防止し、視野角を拡大することができ、高コントラストの表示が得られる液晶表示装置を提供することができる。

本発明の液晶表示装置では、前記液晶パネルの明表示の画素において前記上偏光板に液晶層側から入射する楕円偏光の楕円率が、２５℃において０より大きく０．５以下とされることが好ましい。このような構成とすることで、上偏光板を透過して透過表示の表示光量を増大させることができ、明るい透過表示を得ることができる。
ここで楕円率とは長さＡの長軸と長さＢの短軸とを有する楕円偏光において、Ｂ／Ａ
により与えられる。また、本明細書においては、上記楕円率は波長５５０ｎｍにおけるＢ／Ａを言う。また実際の測定に際しては、上偏光板１１６を外し、代わりに偏光検光子を設けた液晶表示装置を用い、その透過軸の方向を変えて検査光の透過率を測定し、得られた透過率の最大値Ｔ_max及び最小値Ｔ_minの比√（Ｔ_min／Ｔ_max）により上記
楕円率Ｂ／Ａが得られる。

本発明の液晶表示装置は、前記半透過反射層が、液晶パネルのドット領域内で部分的に形成された反射層とされた構成とすることができる。
上記の構成であっても本発明の液晶表示装置は、良好な反射表示及び透過表示を得ることができる。

本発明の液晶表示装置は、前記半透過反射層が、入射した光のうち特定の偏光成分又は特定波長域の成分を部分的に反射、透過する層とされた構成とすることもできる。
上記の構成であっても本発明の液晶表示装置は、良好な反射表示及び透過表示を得ることができる。

次に、本発明に係る電子機器は、先に記載の本発明の液晶表示装置を備えたことを特徴としている。係る構成によれば、透過表示、反射表示のいずれにおいても高輝度の表示が得られ、広い温度範囲で高コントラスト、広視野角の表示が得られる表示部を備えた電子機器を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態である液晶表示装置の断面構造及び表示原理を示す説明図である。図１に示す液晶表示装置は、液晶パネル１０と、その背面側（図示下側）に配設されたバックライト（照明装置）２０とを備えて構成された半透過反射型の液晶表示装置である。
液晶パネル１０は、対向して配置された上基板１１と、下基板１２との間に液晶層１３を挟持しており、上基板１１の外面側に、上位相差板（上位相差層）１５と上偏光板１６とが順に積層されており、下基板１２の外面側に、下位相差板（下位相差層）１７と、下偏光板１８とが積層されている。下基板１２の液晶層１３側には、傾斜反射層１４がドット領域内で部分的に形成され、半透過反射層として機能している。また、上基板１１及び下基板１２の液晶層１３側には、図示は省略したが、液晶層１３の配向状態を制御するための電極や配向膜が形成されており、場合によってはカラー表示のための色材層が設けられていてもよい。
傾斜反射層１４は、図１に示すように、液晶パネル１０のドット領域内で部分的に設けられており、傾斜反射層１４が設けられていない透過領域１４ａを介してバックライト２０の光を透過させて透過表示を行うようになっている。
バックライト２０は、導光板２１と、導光板２１外面側に配設された反射板２２と、導光板２１の側端面に配設された図示略の光源とを備えている。

本発明に係る液晶パネルの液晶層１３は、その液晶分子が２２０°〜２７０°で捩れ配向したＳＴＮ（スーパーツイステッドネマティック）液晶からなり、液晶の光学異方性Δｎと、液晶層１３の層厚ｄとの積Δｎ・ｄが８２０ｎｍ〜９５０ｎｍの範囲とされている。前記積Δｎ・ｄが先の範囲を超えて、８２０ｎｍ未満の場合は透過率の改善が期待出来なくなり、９５０ｎｍより大きい場合は反射時の階調反転が改善出来なくなる。
図１に示す傾斜反射層１４は、入射した光を、正反射方向からずれた方向に出射させる機能を有する反射層であり、本実施形態の液晶表示装置における指向性反射機能を成すものである。この傾斜反射層１４としては、例えば、図１１Ａに示すように、複数の三角柱状の突条１４ｂがその稜線の延在方向を揃えて横たわり、それらの突条１４ｂを構成する２斜面の傾斜角が異ならされた凹凸形状を有し、更に斜面の表面に微細な凹凸部１４ｆが設けられた樹脂凹凸膜１４ｄと、この樹脂凹凸膜１４ｄの表面に形成された反射膜１４ｃとを備えたものや、図１１Ｂに示すように、複数の三角柱状の突条１４ｂがその稜線の延在方向を揃えられるとともに、面内方向で傾斜して横たわり、かつその側面の一部を成す複数の斜面部１４ｅの傾斜角がほぼランダムに異ならされている凹凸形状を有する樹脂凹凸膜１４ｄと、この樹脂凹凸膜１４ｄの表面に形成された反射膜１４ｃとを備えたもの等を用いることができる。

本実施形態において、傾斜反射層１４の反射特性は、液晶パネル１０の斜め上方から入射する光の傾斜反射層１４による反射光が、液晶パネル１０の鉛直方向に出射されるように三角柱状の突条１４ａの傾斜面の主たる傾斜角により決定される。また、図１１Ａでは微細な凹凸部１４ｆの形状や密度等により、図１１Ｂでは微細な斜面部１４ｅの傾きの違いにより、反射光の拡散効果が得られる。また、図１１Ａ，Ｂに示す三角柱状の突条１４ｂの頂部を丸ませて形成してもよい。その他、特開平１０−１７７１０６号公報に記載の金属薄膜を適用することもできる。

次に、上記構成を備えた本実施形態の液晶表示装置の表示原理を説明する。
まず、図１左側に示す反射表示では、液晶パネル１０に斜め上方より入射した光は、紙面に平行な透過軸を有する上偏光板１６により、紙面に平行な直線偏光に変換され、次いで上位相差板１５を通って液晶層１３に入射する。そして、液晶層１３がオン状態（液晶に電圧が印加されて液晶分子が電界に沿って配向された状態）であれば、図１に示すように上位相差板１５及び液晶層１３の偏光変換作用により紙面にほぼ垂直な直線偏光に変換されて傾斜反射層１４に入射し、傾斜反射層１４の作用により液晶パネル１０鉛直方向に反射され、液晶層１３次いで上位相差板１５により紙面に平行な直線偏光に変換されて上偏光板１６に入射し、液晶パネル１０の鉛直方向へ出射されてドットが白状態に表示される。
一方、液晶層１３がオフ状態（液晶分子の配向状態が電圧無印加状態と同一）であれば、上位相差板１５に入射した光は、上位相差板１５及び液晶層１３により左回りのほぼ円偏光となって傾斜反射層１４に到達し、傾斜反射層１４の作用により液晶パネル１０の鉛直方向に反射されるとともに、右回りのほぼ円偏光に反転する。そして、液晶層１３を透過された後、上位相差板１５により紙面に垂直な直線偏光に変換され、紙面に平行な透過軸を有する上偏光板１６により吸収され、ドットが黒状態に表示される。

次に、透過表示では、バックライト２０から出射された光が下偏光板１８により紙面に平行な直線偏光に変換され、次いで下位相差板１７により右回りの円偏光に変換されて、傾斜反射層１４が形成されていない透過領域１４ａを介して液晶層１３に入射する。そして、液晶層１３がオン状態であれば、液晶層１３及び上位相差板１５の偏光変換作用により、上偏光板１６の透過軸とほぼ平行な長軸を有する楕円偏光に変換されて上偏光板１６に入射し、上偏光板１６の透過軸と平行な成分のみが透過されてドットが白状態に表示される。
一方、液晶層１３がオフ状態の場合には、右回りの円偏光の状態で液晶層１３を透過し、上位相差板１５により紙面に垂直な直線偏光に変換されて上偏光板１６に入射する。そして、紙面に平行な透過軸を有する上偏光板１６により吸収されてドットが黒表示される。

上記表示原理に基づき反射表示及び透過表示を行う本実施形態の液晶表示装置では、図１に示すように透過表示において上偏光板１６に液晶層１３側から入射する光が、楕円偏光となっていることで、図１０に示す従来の液晶表示装置１００に比して、上偏光板１６を透過する光量を増加させることができ、明るい透過表示を得ることができる。
また、傾斜反射層１４が設けられていることで、液晶パネル１０の斜め上方から入射した光が、傾斜反射層１４により反射された後、液晶パネル１０鉛直方向に進行するようになっているため、液晶パネル１０正面方向に出射される表示光の光路が、図８に示す液晶表示装置の光路よりも長くなるようになっている。これにより、図８の液晶表示装置において課題とされていた反射表示のコントラストの低下や、階調反転の問題を解決し、良好な反射表示を得られるようになっている。従って、本実施形態の液晶表示装置は、階調表示が必要な用途にも好適に用いることができる。

上記透過表示において、上偏光板１６に液晶層１３側から入射する光の楕円率は、０より大きく０．５以下の範囲とすることが好ましく、このような範囲とすることで、上偏光板１６を透過する光量を比較的大きくすることができるので、透過表示の輝度をより高めることが可能になる。

上記第１の実施形態では、バックライト２０から出射された光が液晶層１３に入射する際に円偏光となっている場合について説明したが、この液晶層１３に入射する光は、楕円偏光であってもよい。この場合には、下基板１２側に設けられた下位相差板１７によって下偏光板１８を透過した直線偏光が楕円偏光に変換されるように、下位相差板１７の位相差を調整すればよい。
このようにして液晶層１３に楕円偏光を入射させる構成とするならば、液晶層１３を透過して上基板側の上偏光板１６に入射する光の楕円率をより小さくすることができるので、さらに明るい透過表示を得ることができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について図２を参照して説明する。図２に示す液晶表示装置は、液晶パネル３０と、その背面側（図示下側）に配設されたバックライト（照明装置）２０とを備えて構成された半透過反射型の液晶表示装置である。
液晶パネル３０は、対向して配置された上基板１１と、下基板１２との間に液晶層１３を挟持しており、上基板１１の外面側に、軸外し異方性光散乱層３２と、上位相差板１５と上偏光板１６とが順に積層されており、下基板１２の外面側に、下位相差板１７と、下偏光板１８とが積層されている。下基板１２の液晶層１３側には、反射層３４がドット領域内で部分的に形成されている。また、上基板１１及び下基板１２の液晶層１３側には、図示は省略したが、液晶層１３の配向状態を制御するための電極や配向膜が形成されており、場合によってはカラー表示のための色材層が設けられていてもよい。反射層３４は、図２に示すように液晶パネル３０のドット領域内で部分的に設けられており、反射層３４が設けられていない透過領域３４ａを介してバックライト２０の光を透過させて透過表示を行うようになっている。バックライト２０は、図１に示すものと同様の構成を備えている。

本発明に係る液晶パネルの液晶層１３は、その液晶分子が２２０°〜２７０°で捩れ配向したＳＴＮ（スーパーツイステッドネマティック）液晶からなり、液晶の光学異方性Δｎと、液晶層１３の厚さｄとの積Δｎ・ｄが８２０ｎｍ〜９５０ｎｍの範囲とされている。

図２に示す軸外し異方性光散乱層３２は、その一面側から所定角度で入射した光を散乱させるとともに、入射時の光軸とずれた方向の光軸を有する透過光として出射させる機能を有するものであり、反射層３４とともに本実施形態の液晶表示装置における指向性反射機能を成すものである。
この軸外し異方性光散乱層３２としては、例えば特開２００１−１２３９０６号公報に記載の軸外し異方性光散乱フィルムを適用することができる。係る文献に記載の軸外し異方性光散乱フィルムは、フィルム内部に屈折率が異なり、かつ不規則な形状と厚さとを有する部位が、概ね帯状に分布され、フィルム厚さ方向で前記帯状分布の延びる方向が徐々に変化している構造を有するものであり、所定角度から入射した光については、光散乱を生じさせ、かつ光がフィルムを透過する際にその主たる進行方向を入射時の進行方向とは異なる方向に変化させることができる。また、上記所定角度とは異なる入射角度で入射した光については光散乱を生じること無く透過させるようになっている。
本実施形態の液晶表示装置では、上記軸外し異方性光散乱層３２に上記フィルムが適用されており、かつ軸外し異方性散乱層３２において光散乱を生じさせる角度と、反射表示において高輝度が得られる視角とが一致するように配置され、当該角度で軸外し異方性散乱層３２に入射した光が、液晶パネル３０の鉛直方向へ出射されるように軸外し異方性光散乱層３２の特性が調整されている。

次に、上記構成を備えた本実施形態の液晶表示装置の表示原理を説明する。
まず、図２右側に示す透過表示については、その表示原理は上記第１の実施形態の液晶表示装置における透過表示と同様であるため、以下では図２左側に示す反射表示についてのみ説明する。

本実施形態の液晶表示装置における反射表示では、斜め上方より液晶パネル３０に入射した光は、紙面に平行な透過軸を有する上偏光板１６により、紙面に平行な直線偏光に変換され、次いで上位相差板１５を通過して軸外し異方性光散乱層３２に入射するが、この光の入射角度は先の軸外し異方性光散乱層３２において光散乱を生じさせる入射角度とは異なっているので、ほとんど散乱を生じることなく透過されて液晶層１３に入射する。
そして、液晶層１３がオン状態（液晶に電圧が印加されて液晶分子が電界に沿って配向された状態）であれば、図２に示すように上位相差板１５および液晶層１３の偏光変換作用により紙面にほぼ垂直な直線偏光に変換されて反射層３４に入射し、その後反射層３４によりその正反射方向に反射され、液晶層１３および上位相差板１５により紙面に平行な直線偏光に変換されて上偏光板１６に入射し、ドットが白状態に表示される。ここで、反射光は異方性光散乱層３２を通過する際に、反射光の入射角は軸外し異方性光散乱層３２で光散乱を生じる入射角と一致しているので、、軸外し異方性光散乱層３２の作用によりこの反射光は散乱されるとともに、その主たる進行方向を液晶パネル３０の鉛直方向へ向けられて軸外し異方性光散乱層３２を透過される。よって、液晶パネル３０の鉛直方向にドットが白状態に表示される。

一方、液晶層１３がオフ状態（液晶分子の配向状態が電圧無印加状態と同一）であれば、上位相差板１５及び液晶層１３により左回りのほぼ円偏光となり反射層３４に到達して反射され、右回りのほぼ円偏光に反転する。そして、液晶層１３および上位相差板１５により紙面に垂直なほぼ直線偏光に変換されて上偏光板１６に入射し、紙面に平行な透過軸を有する上偏光板１６により吸収されてドットが黒状態に表示される。ここで、反射光は異方性光散乱層３２を通過する際に、反射光の入射角は軸外し異方性光散乱層３２で光散乱を生じる入射角と一致しているので、軸外し異方性光散乱層３２の作用によりこの反射光は散乱されるとともに、その主たる進行方向を液晶パネル３０の鉛直方向へ向けられて軸外し異方性光散乱層３２を透過される。よって、液晶パネル３０の鉛直方向でドットが黒状態に表示される。

上記表示原理に基づき反射表示及び透過表示を行う本実施形態の液晶表示装置では、図２に示すように透過表示において上偏光板１６に液晶層１３側から入射する光が、楕円偏光とされていることで、図１０に示す従来の液晶表示装置１００に比して、上偏光板１６を透過する光量を増加させることができ、明るい透過表示を得ることができる。
また、軸外し異方性光散乱層３２と、反射層３４とにより構成される指向性反射機能により、図８の液晶表示装置において課題とされていた反射表示のコントラストの低下や、階調反転の問題を解決し、良好な反射表示を得られるようになっている。より詳細には、先に記載の図８に示す液晶表示装置では、パネル正面方向よりも低視角側において表示が明るくなるので、図２に示すように液晶パネル３０の斜め上方から入射した光の正反射方向と、軸外し異方性光散乱層３２の光散乱を生じる入射角度とを一致させて軸外し異方性光散乱層３２を配設し、この軸外し異方性光散乱層３２の光の進行方向を変化させる特性（オフアクシス特性）を、前記角度で入射した光が液晶パネル１０の鉛直方向へ出射されるように調整すれば、図８に示す液晶表示装置において低視角側で得られていた表示輝度を液晶パネル３０の正面方向で得られるようにすることができる。これにより高輝度の反射表示が得られるようになっている。
従って、本実施形態の液晶表示装置によれば、透過表示、反射表示のいずれにおいても高輝度、高コントラストの良好な表示を得ることができる。

上記実施の形態では、反射層３４をドット領域内で部分的に形成し、反射層３４が形成されていない透過領域３４ａを介してバックライト２０の光を透過させて透過表示を行う場合について図示して説明したが、本実施形態の液晶表示装置では、必ずしもこの透過領域３４ａが設けられた反射層を適用する必要はなく、反射層に入射する光を部分的に透過し、部分的に反射する機能を有するものであれば問題なく適用することができ、例えば誘電体多層膜を用いたハーフミラーや、金属反射膜の膜厚を調整して半透過反射層としたもの等を適用することができる。

尚、先に記載の、透過表示において上偏光板１６に液晶層１３側から入射する光の楕円率を、０より大きく０．５以下の範囲とすることが好ましい点、及び、透過表示においてバックライト２０側から液晶層１３に入射する光を楕円偏光とすることができる点についても、本実施形態の液晶表示装置に適用することができ、上記第１の実施形態の液晶表示装置と同様の効果を得ることができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について図３を参照して説明する。図３に示す液晶表示装置は、液晶パネル４０と、その背面側（図示下側）に配設されたバックライト（照明装置）２０とを備えて構成された半透過反射型の液晶表示装置である。
液晶パネル４０は、対向して配置された上基板１１と、下基板１２との間に液晶層１３を挟持しており、上基板１１の外面側に、上位相差板１５と上偏光板１６とが順に積層されており、下基板１２の外面側に、下位相差板１７と、下偏光板１８とが積層されている。下基板１２の液晶層１３側には、反射層３４が液晶パネルのドット領域内で部分的に形成されており、この反射層３４の平面領域上に前方透過後方回折層（異方性光学層）４１が設けられている。また、上基板１１及び下基板１２の液晶層１３側には、図示は省略したが、液晶層１３の配向状態を制御するための電極や配向膜が形成されており、場合によってはカラー表示のための色材層が設けられていてもよい。反射層３４は、図３に示すように、液晶パネル４０のドット領域内において部分的に設けられており、反射層３４が設けられていない透過領域３４ａを介してバックライト２０の光を透過させ、透過表示を行うようになっている。またバックライト２０は、図１に示すものと同様の構成を備えている。

本発明に係る液晶パネルの液晶層１３は、その液晶分子が２２０°〜２７０°で捩れ配向したＳＴＮ（スーパーツイステッドネマティック）液晶からなり、液晶の光学異方性Δｎと、液晶層１３の厚さｄとの積Δｎ・ｄが８２０ｎｍ〜９５０ｎｍの範囲とされている。

図３に示す前方透過後方回折層４１は、その一主面側（前方）から入射する光に対しては何ら作用すること無く透過させ、反対側の主面側（後方）から入射する光に対しては回折作用を奏する機能を有するものであり、反射層３４とともに本実施形態の液晶表示装置における指向性反射機能を成すものである。
この前方透過後方回折層４１としては、例えば特開２０００−１８０６０７号公報に記載の前方透過後方回折部材を適用することができる。係る文献に記載の前方透過後方回折部材は、フィルム中に記録されたホログラムにより光を回折させるものである。
本実施形態の液晶表示装置では、上記前方透過後方回折層４１に上記文献に記載の前方透過後方回折部材が適用されており、前方透過後方回折層４１の透過面（前方面）が液晶層１３側となるように配置されている。また前方透過後方回折層４１の回折角度が、反射表示において高輝度が得られる視角と、液晶パネル４０の鉛直方向との成す角度と一致するように調整されている。

次に、上記構成を備えた本実施形態の液晶表示装置の表示原理を説明する。
まず、図３右側に示す透過表示については、その表示原理は上記第１の実施形態の液晶表示装置における透過表示と同様であるため、以下では図３左側に示す反射表示についてのみ説明する。

本実施形態の液晶表示装置における反射表示では、斜め上方より液晶パネル４０に入射した光は、紙面に平行な透過軸を有する上偏光板１６により、紙面に平行な直線偏光に変換される。液晶層１３がオン状態（液晶に電圧が印加されて液晶分子が電界に沿って配向された状態）であれば、図３に示すように上位相差板１５及び液晶層１３の偏光変換作用により紙面に垂直な直線偏光に変換され、その後前方透過後方回折層４１に入射する。本実施形態の液晶表示装置では、前方透過後方回折層４１は、液晶層１３側の面から入射する光に対しては作用せずに透過するようになっているので、前記光はそのまま反射層３４に入射し、反射層３４によりその正反射方向に反射されて前方透過後方回折層４１の反射層３４側から入射する。この光は前方透過後方回折層４１により回折されてその進行方向を液晶パネル４０の鉛直方向へ向けられる。そして、液晶層１３及び上位相差板１５により紙面に平行なほぼ直線偏光に変換された後、上偏光板１６に入射し、液晶パネル４０の鉛直方向へ出射されてドットが白状態に表示される。

一方、液晶層１３がオフ状態（液晶分子の配向状態が電圧無印加状態と同一）であれば、上位相差板１５及び液晶層１３により左回りのほぼ円偏光になり前方透過後方回折層４１に入射し、この前方透過後方回折層４１を透過された後、反射層３４に到達して反射され、右回りの円偏光に反転する。次いで、再度前方透過後方回折層４１に入射して回折され、その進行方向を液晶パネル４０鉛直方向へ向けられて液晶層１３に入射する。そして、液晶層１３及び上位相差板１５により紙面に垂直な直線偏光に変換され、紙面に平行な透過軸を有する上偏光板１６により吸収されてドットが黒状態に表示される。

上記表示原理に基づき反射表示及び透過表示を行う本実施形態の液晶表示装置では、図３に示すように透過表示において上偏光板１６に液晶層１３側から入射する光が、楕円偏光とされていることで、図１０に示す従来の液晶表示装置１００に比して、上偏光板１６を透過する光量を増加させることができ、明るい透過表示を得ることができる。
また、前方透過後方回折層４１と、反射層３４とにより構成される指向性反射機能により、図８の液晶表示装置において課題とされていた反射表示のコントラストの低下や、階調反転の問題を解決し、良好な反射表示を得られるようになっている。より詳細には、先に記載の図８に示す液晶表示装置では、パネル正面方向よりも低視角側に表示が明るくなるので、図３に示すように液晶パネル４０の斜め上方から入射した光を、液晶層１３の反射層３４側において回折させることで、液晶パネル４０の正面方向に出射される光の光路が、図８に示す液晶表示装置において正面方向に出射される表示光の光路よりも長くなるようにしている。
このようにして、図８に示す液晶表示装置の低視角側で得られていた表示輝度を液晶パネル４０の正面方向で得られるようにすることで、本実施形態の液晶表示装置は良好な反射表示を得ている。
従って、本実施形態の液晶表示装置によれば、透過表示、反射表示のいずれにおいても高輝度、高コントラストの良好な表示を得ることができる。

尚、先に記載の、透過表示において上偏光板１６に液晶層１３側から入射する光の楕円率を、０より大きく０．５以下の範囲とすることが好ましい点、及び、透過表示においてバックライト２０側から液晶層１３に入射する光を楕円偏光とすることができる点についても、本実施形態の液晶表示装置に適用することができ、上記第１の実施形態の液晶表示装置と同様の効果を得ることができる。

（第４の実施形態）
図４は、本発明の第４の実施形態である液晶表示装置の断面構造及び表示原理を示す説明図である。図４に示す液晶表示装置は、液晶パネル１０Ａと、その背面側（図示下側）に配設されたバックライト（照明装置）２０とを備えて構成された半透過反射型の液晶表示装置である。
液晶パネル１０Ａは、対向して配置された上基板１１と、下基板１２との間に液晶層１３を挟持しており、上基板１１の外面側に、上位相差板１５と、温度補償位相差板（上位相差層）３５と、上偏光板１６とが順に積層されており、下基板１２の外面側に、下位相差板（下位相差層）１７と、下偏光板１８とが積層されている。下基板１２の液晶層１３側には、傾斜反射層（半透過反射層）１４がドット領域内で部分的に形成されている。また、上基板１１及び下基板１２の液晶層１３側には、図示は省略したが、液晶層１３の配向状態を制御するための電極や配向膜が形成されており、場合によってはカラー表示のための色材層が設けられていてもよい。傾斜反射層１４は、図４に示すように、液晶パネル１０Ａのドット領域内で部分的に設けられており、傾斜反射層１４が設けられていない透過領域１４ａを介してバックライト２０の光を透過させて透過表示を行うようになっている。
バックライト２０は、導光板２１と、導光板２１外面側に配設された反射板２２と、導光板２１の側端面に配設された図示略の光源とを備えている。

本実施形態に係る温度補償位相差板３５は、その光学異方性Δｎと、板厚ｄとの積Δｎ・ｄの２５℃における値Ｒ２５と、７０℃における値Ｒ７０との比Ｒ７０／Ｒ２５が、液晶層１３を構成する液晶Ｎ−Ｉ点Ｔｎｉを用いた下記の（数３）に示す範囲とされたものである。下記の範囲にその温度特性が制御された温度補償位相差板３５を採用することで、環境温度の変化により液晶層３５のΔｎ・ｄが変化した場合にも、温度補償位相差板３５のΔｎ・ｄがそれに応じて変化するので、液晶パネル１０Ａ正面方向へ出射される表示光の光学補償が温度補償位相差板３５により適切に成されるようになっている。

前記温度補償位相差板３５としては、液晶性高分子を分散させた光学異方性フィルムを用いることができる。具体的には、例えばフィルム厚さ方向に捩れ軸を有するコレステリック相を呈する液晶組成物を含むフィルムや、液晶オリゴマーの重合物を含むフィルム等を用いることができる。これらのフィルムを用いた温度補償位相差板３５において、前記の比Ｒ７０／Ｒ２５を調整するには、例えば液晶オリゴマーの反復単位数、主鎖とメソゲンを結ぶスペーサ長、もしくは液晶オリゴマーの架橋度を調整すればよく、液晶層１３を構成する液晶の種類を変更した場合にも、先の（数３）に示す式に基づき、液晶のＮ−Ｉ点から導出される範囲に上記比Ｒ７０／Ｒ２５を調整することで、環境温度の変化による表示品質の低下を抑えることが可能である。

また、上記比Ｒ７０／Ｒ２５は、下記の（数４）に示す範囲とすることがより好ましく、この範囲とするならば、環境温度が変化による表示品質の低下をさらに効果的に抑制することができる液晶表示装置とすることができる。

本発明に係る液晶パネルの液晶層１３は、その液晶分子が２２０°〜２７０°で捩れ配向したＳＴＮ（スーパーツイステッドネマティック）液晶からなり、液晶の光学異方性Δｎと、液晶層１３の層厚ｄとの積Δｎ・ｄが８２０ｎｍ〜９５０ｎｍの範囲とされている。前記積Δｎ・ｄが先の範囲を超えて８２０ｎｍ未満の場合は透過率の改善が期待出来なくなり、９５０ｎｍより大きい場合は反射時の階調反転を改善出来なくなる。

図４に示す傾斜反射層１４は、入射した光を、正反射方向からずれた方向に出射させる機能を有する反射層であり、本実施形態の液晶表示装置における指向性反射機能を成すものである。この傾斜反射層１４としては、例えば、図１１Ａに示すように、複数の三角柱状の突条１４ｂがその稜線の延在方向を揃えて横たわり、それらの突条１４ｂを構成する２斜面の傾斜角が異ならされた凹凸形状を有し、更に斜面の表面に微細な凹凸部１４ｆが設けられた樹脂凹凸膜１４ｄと、この樹脂凹凸膜１４ｄの表面に形成された反射膜１４ｃとを備えたものや、図１１Ｂに示すように、複数の三角柱状の突条１４ｂがその稜線の延在方向を揃えられるとともに、面内方向で傾斜して横たわり、かつその側面の一部を成す複数の斜面部１４ｅの傾斜角がほぼランダムに異ならされている凹凸形状を有する樹脂凹凸膜１４ｄと、この樹脂凹凸膜１４ｄの表面に形成された反射膜１４ｃとを備えたもの等を用いることができる。

本実施形態において、傾斜反射層１４の反射特性は、液晶パネル１０の斜め上方から入射する光の傾斜反射層１４による反射光が、液晶パネル１０Ａの鉛直方向に出射されるように三角柱状の突条１４ｂの傾斜面の主たる傾斜角により決定される。また、図１１Ａでは微細な凹凸部１４ｆの形状や密度等により、図１１Ｂでは微細な斜面部１４ｅの傾きの違いにより、反射光の拡散効果が得られる。また、図１１Ａ，Ｂに示す三角柱状の突条１４ｂの頂部を丸ませて形成してもよい。その他、特開平１０−１７７１０６号公報に記載の金属薄膜を適用することもできる。

次に、上記構成を備えた本実施形態の液晶表示装置の表示原理を説明する。
まず、図４左側に示す反射表示では、液晶パネル１０Ａに斜め上方より入射した光は、紙面に平行な透過軸を有する上偏光板１６により、紙面に平行な直線偏光に変換され、次いで上位相差板１５を通って液晶層１３に入射する。そして、液晶層１３がオン状態（液晶に電圧が印加されて液晶分子が電界に沿って配向された状態）であれば、図４に示すように上位相差板１５及び液晶層１３の偏光変換作用により紙面にほぼ垂直な直線偏光に変換されて傾斜反射層１４に入射し、傾斜反射層１４の作用により液晶パネル１０Ａ鉛直方向に反射され、液晶層１３、次いで上位相差板１５により紙面に平行な直線偏光に変換されて上偏光板１６に入射し、液晶パネル１０Ａの鉛直方向へ出射されてドットが白状態に表示（明表示）される。
一方、液晶層１３がオフ状態（液晶分子の配向状態が電圧無印加状態と同一）であれば、上位相差板１５に入射した光は、上位相差板１５及び液晶層１３を透過して傾斜反射層１４に到達し左回りのほぼ円偏光となり、液晶パネル１０Ａの鉛直方向に反射されるとともに、右回りのほぼ円偏光に反転する。そして、液晶層１３及び上位相差板１５により紙面に垂直な直線偏光に変換され、紙面に平行な透過軸を有する上偏光板１６により吸収され、ドットが黒表示（暗表示）される。

次に、透過表示では、バックライト２０から出射された光が下偏光板１８により紙面に平行な直線偏光に変換され、次いで下位相差板１７により右回りの円偏光に変換されて、傾斜反射層１４が形成されていない透過領域１４ａを介して液晶層１３に入射する。そして、液晶層１３がオン状態であれば、液晶層１３及び上位相差板１５の偏光変換作用により、上偏光板１６の透過軸とほぼ平行な長軸を有する楕円偏光に変換されて上偏光板１６に入射し、上偏光板１６の透過軸と平行な成分のみが透過されてドットが白状態に表示される。
一方、液晶層１３がオフ状態の場合には、右回りの円偏光の状態で液晶層１３を透過し、上位相差板１５により紙面に垂直な直線偏光に変換されて上偏光板１６に入射する。そして、紙面に平行な透過軸を有する上偏光板１６により吸収されてドットが黒表示される。

上記表示原理に基づき反射表示及び透過表示を行う本実施形態の液晶表示装置では、図４に示すように透過表示において上偏光板１６に液晶層１３側から入射する光が、楕円偏光とされていることで、図１０に示す従来の液晶表示装置１００に比して、上偏光板１６を透過する光量を増加させることができ、明るい透過表示を得ることができる。
また、傾斜反射層１４が設けられていることで、液晶パネル１０Ａの斜め上方から入射した光が、傾斜反射層１４により反射された後、液晶パネル１０Ａ鉛直方向に進行するようになっているため、液晶パネル１０Ａ正面方向に出射される表示光の光路が、図８に示す液晶表示装置の光路よりも長くなるようになっている。これにより、図８の液晶表示装置において課題とされていた反射表示のコントラストの低下や、階調反転の問題を解決し、良好な反射表示を得られるようになっている。従って、本実施形態の液晶表示装置は、階調表示が必要な用途にも好適に用いることができる。

上記透過表示において、上偏光板１６に液晶層１３側から入射するバックライト２０から出射された光の楕円率は、０より大きく０．５以下の範囲とすることが好ましく、このような範囲とすることで、上偏光板１６を透過する光量を比較的大きくすることができるので、透過表示の輝度をより高めることが可能になる。

上記第１の実施形態では、バックライト２０から出射された光が液晶層１３に入射する際に円偏光となっている場合について説明したが、この液晶層１３に入射する光は、楕円偏光であってもよい。この場合には、下基板１２側に設けられた下位相差板１７により、下偏光板１８を透過した直線偏光が楕円偏光に変換されるように下位相差板１７の位相差を調整すればよい。
このようにして液晶層１３に楕円偏光を入射させる構成とするならば、液晶層１３を透過して上基板側の上偏光板１６に入射する光の楕円率をより小さくすることができるので、さらに明るい透過表示を得ることができる。

（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態について図５を参照して説明する。図５に示す液晶表示装置は、液晶パネル３０Ａと、その背面側（図示下側）に配設されたバックライト（照明装置）２０とを備えて構成された半透過反射型の液晶表示装置である。
液晶パネル３０Ａは、対向して配置された上基板１１と、下基板１２との間に液晶層１３を挟持しており、上基板１１の外面側に、軸外し異方性光散乱層３２と、上位相差板１５と、温度補償位相差板（上位相差層）３５と、上偏光板１６とが順に積層されており、下基板１２の外面側に、下位相差板１７と、下偏光板１８とが積層されている。下基板１２の液晶層１３側には、反射層３４がドット領域内で部分的に形成されている。また、上基板１１及び下基板１２の液晶層１３側には、図示は省略したが、液晶層１３の配向状態を制御するための電極や配向膜が形成されており、場合によってはカラー表示のための色材層が設けられていてもよい。反射層３４は、図５に示すように液晶パネル３０Ａのドット領域内で部分的に設けられており、反射層３４が設けられていない透過領域３４ａを介してバックライト２０の光を透過させて透過表示を行うようになっている。バックライト２０は、図４に示すものと同様の構成を備えている。

本発明に係る液晶パネルの液晶層１３は、その液晶分子が２２０°〜２７０°で捩れ配向したＳＴＮ（スーパーツイステッドネマティック）液晶からなり、液晶の光学異方性Δｎと、液晶層１３の厚さｄとの積Δｎ・ｄが８２０ｎｍ〜９５０ｎｍの範囲とされている。
また、温度補償位相差板３５も、上記第４の実施形態の液晶表示装置と同様に、先の（数１）に示す範囲内となるように、そのΔｎ・ｄが調整され、環境温度の変化による表示品質の低下を抑えることができるようになっている。

図５に示す軸外し異方性光散乱層３２は、その一面側から所定角度で入射した光を散乱させるとともに、入射時の光軸とずれた方向の光軸を有する透過光として出射させる機能を有するものであり、反射層３４とともに本実施形態の液晶表示装置における指向性反射機能を成すものである。
この軸外し異方性光散乱層３２としては、例えば特開２００１−１２３９０６号公報に記載の軸外し異方性光散乱フィルムを適用することができる。係る文献に記載の軸外し異方性光散乱フィルムは、フィルム内部に屈折率が異なり、かつ不規則な形状と厚さとを有する部位が、概ね帯状に分布され、フィルム厚さ方向で前記帯状分布の延びる方向が徐々に変化している構造を有するものであり、所定角度から入射した光については、光散乱を生じさせ、かつフィルムを透過する際にその主たる進行方向を入射時の進行方向とは異なる方向に変化させることができる。また、上記所定角度とは異なる入射角度で入射した光については光散乱を生じること無く透過させるようになっている。
本実施形態の液晶表示装置では、上記軸外し異方性光散乱層３２に上記フィルムが適用されており、かつ軸外し異方性散乱層３２において光散乱を生じさせる角度と、反射表示において高輝度が得られる視角とが一致するように配置され、当該角度で軸外し異方性散乱層３２に入射した光が、液晶パネル３０Ａの鉛直方向へ出射されるように軸外し異方性光散乱層３２の特性が調整されている。

次に、上記構成を備えた本実施形態の液晶表示装置の表示原理を説明する。
まず、図５右側に示す透過表示については、その表示原理は上記第４の実施形態の液晶表示装置における透過表示と同様であるため、以下では図５左側に示す反射表示についてのみ説明する。

本実施形態の液晶表示装置における反射表示では、斜め上方より液晶パネル３０Ａに入射した光は、紙面に平行な透過軸を有する上偏光板１６により、紙面に平行な直線偏光に変換され、次いで上位相差板１５を通過して軸外し異方性光散乱層３２に入射するが、この光の入射角度は先の軸外し異方性光散乱層３２において光散乱を生じさせる入射角度とは異なっているので、ほとんど散乱を生じることなく透過されて液晶層１３に入射する。
そして、液晶層１３がオン状態（液晶に電圧が印加されて液晶分子が電界に沿って配向された状態）であれば、図５に示すように、上位相差板１５および液晶層１３の偏光変換作用により紙面にほぼ垂直な直線偏光に変換されて反射層３４に入射し、反射層３４によりその正反射方向に反射され、液晶層１３および上位相差板１５により紙面に平行な直線偏光に変換されて上偏光板１６に入射し、ドットが白状態に表示される。ここで、反射光は異方性光散乱層３２を通過する際に、反射光の入射角は軸外し異方性光散乱層３２で光散乱を生じる入射角と一致しているので、軸外し異方性光散乱層３２の作用によりこの反射光は散乱されるとともに、その主たる進行方向を液晶パネル３０Ａの鉛直方向へ向けられて軸外し異方性光散乱層３２を透過される。よって、液晶パネル３０Ａの鉛直方向にドットが白状態に表示される。
一方、液晶層１３がオフ状態（液晶分子の配向状態が電圧無印加状態と同一）であれば、上位相差板１５及び液晶層１３により左回りのほぼ円偏光となり反射層３４に到達して反射され、右回りのほぼ円偏光に反転する。そして、液晶層１３および上位相差板１５により紙面に垂直なほぼ直線偏光に変換されて上偏光板１６に入射し、紙面に平行な透過軸を有する上偏光板１６により吸収されてドットが黒状態に表示される。ここで、反射光は異方性光散乱層３２を通過する際に、反射光の入射角は軸外し異方性光散乱層３２で光散乱を生じる入射角と一致しているので、、軸外し異方性光散乱層３２の作用によりこの反射光は散乱されるとともに、その主たる進行方向を液晶パネル３０Ａの鉛直方向へ向けられて軸外し異方性光散乱層３２を透過される。よって、液晶パネル３０Ａの鉛直方向にドットが黒状態に表示される。

上記表示原理に基づき反射表示及び透過表示を行う本実施形態の液晶表示装置では、図５に示すように透過表示において上偏光板１６に液晶層１３側から入射する光が、楕円偏光とされていることで、図１０に示す従来の液晶表示装置１００に比して、上偏光板１６を透過する光量を増加させることができ、明るい透過表示を得ることができる。
また、軸外し異方性光散乱層３２と、反射層３４とにより構成される指向性反射機能により、図８の液晶表示装置において課題とされていた反射表示のコントラストの低下や、階調反転の問題を解決し、良好な反射表示を得られるようになっている。より詳細には、先に記載の図８に示す液晶表示装置では、パネル正面方向よりも低視角側において表示が明るくなるので、図５に示すように液晶パネル３０Ａの斜め上方から入射した光の正反射方向と、軸外し異方性光散乱層３２の光散乱を生じる入射角度とを一致させて軸外し異方性光散乱層３２を配設し、この軸外し異方性光散乱層３２の光の進行方向を変化させる特性（オフアクシス特性）を、前記角度で入射した光が液晶パネル１０の鉛直方向へ出射されるように調整することによって、図８に示す液晶表示装置において低視角側で得られていた表示輝度を液晶パネル３０Ａの正面方向で得られるようにすることで、高輝度の反射表示が得られるようになっている。
そして、温度補償位相差板３５が設けられていることで、環境温度の変化により液晶層１３のΔｎ・ｄが変化した場合にも、表示光への光学補償が適切に成され、広い温度領域で高品質の表示が得られるようになっている。
従って、本実施形態の液晶表示装置によれば、広い温度領域において、透過表示、反射表示のいずれも高輝度、高コントラストの良好な表示を得ることができる。

上記実施の形態では、反射層３４をドット領域内で部分的に形成し、反射層３４が形成されていない透過領域３４ａを介してバックライト２０の光を透過させて透過表示を行う場合について図示して説明したが、本実施形態の液晶表示装置では、必ずしもこの透過領域３４ａが設けられた反射層を適用する必要はなく、反射層に入射する光を部分的に透過し、部分的に反射する機能を有するものであれば問題なく適用することができ、例えば誘電体多層膜を用いたハーフミラーや、金属反射膜の膜厚を調整して半透過反射層としたもの等を適用することができる。

尚、先に記載の、透過表示において上偏光板１６に液晶層１３側から入射する光の楕円率を、０より大きく０．５以下の範囲とすることが好ましい点、及び、透過表示においてバックライト２０側から液晶層１３に入射する光を楕円偏光とすることができる点についても、本実施形態の液晶表示装置に適用することができ、第４の実施形態の液晶表示装置と同様の効果を得ることができる。

（第６の実施形態）
次に、本発明の第６の実施形態について図６を参照して説明する。図６に示す液晶表示装置は、液晶パネル４０Ａと、その背面側（図示下側）に配設されたバックライト（照明装置）２０とを備えて構成された半透過反射型の液晶表示装置である。
液晶パネル４０Ａは、対向して配置された上基板１１と、下基板１２との間に液晶層１３を挟持しており、上基板１１の外面側に、上位相差板１５と、温度補償位相差板（上位相差層）３５と、上偏光板１６とが順に積層されており、下基板１２の外面側に、下位相差板１７と、下偏光板１８とが積層されている。下基板１２の液晶層１３側には、反射層３４が液晶パネルのドット領域内で部分的に形成されており、この反射層３４の平面領域上に前方透過後方回折層（異方性光学層）４１が設けられている。また、上基板１１及び下基板１２の液晶層１３側には、図示は省略したが、液晶層１３の配向状態を制御するための電極や配向膜が形成されており、場合によってはカラー表示のための色材層が設けられていてもよい。反射層３４は、図６に示すように、液晶パネル４０Ａのドット領域内において部分的に設けられており、反射層３４が設けられていない透過領域３４ａを介してバックライト２０の光を透過させ、透過表示を行うようになっている。またバックライト２０は、図４に示すものと同様の構成を備えている。

本発明に係る液晶パネルの液晶層１３は、その液晶分子が２２０°〜２７０°で捩れ配向したＳＴＮ（スーパーツイステッドネマティック）液晶からなり、液晶の光学異方性Δｎと、液晶層１３の厚さｄとの積Δｎ・ｄが８２０ｎｍ〜９５０ｎｍの範囲とされている。
また、温度補償位相差板３５も、上記第４の実施形態の液晶表示装置と同様に、先の（数１）に示す範囲内となるように、そのΔｎ・ｄが調整され、環境温度の変化による表示品質の低下を抑えることができるようになっている。

図６に示す前方透過後方回折層４１は、その一主面側（前方）から入射する光に対しては何ら作用すること無く透過させ、反対側の主面側（後方）から入射する光に対しては回折作用を奏する機能を有するものであり、反射層３４とともに本実施形態の液晶表示装置における指向性反射機能を成すものである。
この前方透過後方回折層４１としては、例えば特開２０００−１８０６０７号公報に記載の前方透過後方回折部材を適用することができる。係る文献に記載の前方透過後方回折部材は、フィルム中に記録されたホログラムにより光を回折させるものである。
本実施形態の液晶表示装置では、上記前方透過後方回折層４１に上記文献に記載の前方透過後方回折部材が適用されており、前方透過後方回折層４１の透過面（前方面）が液晶層１３側となるように配置されている。また前方透過後方回折層４１の回折角度が、反射表示において高輝度が得られる視角と、液晶パネル４０の鉛直方向との成す角度と一致するように調整されている。

次に、上記構成を備えた本実施形態の液晶表示装置の表示原理を説明する。
まず、図６右側に示す透過表示については、その表示原理は上記第４の実施形態の液晶表示装置における透過表示と同様であるため、以下では図６左側に示す反射表示についてのみ説明する。

本実施形態の液晶表示装置における反射表示では、斜め上方より液晶パネル４０Ａに入射した光は、紙面に平行な透過軸を有する上偏光板１６により、紙面に平行な直線偏光に変換される。液晶層１３がオン状態（液晶に電圧が印加されて液晶分子が電界に沿って配向された状態）であれば、図６に示すように上位相差板１５及び液晶層１３の偏光変換作用により紙面に垂直な直線偏光に変換され、その後前方透過後方回折層４１に入射する。本実施形態の液晶表示装置では、前方透過後方回折層４１は、液晶層１３側の面から入射する光に対しては作用せずに透過するようになっているので、前記光はそのまま反射層３４に入射し、反射層３４によりその正反射方向に反射されて前方透過後方回折層４１の反射層３４側から入射する。この光は前方透過後方回折層４１により回折されてその進行方向を液晶パネル４０Ａの鉛直方向へ向けられる。そして、液晶層１３及び上位相差板１５により紙面に平行なほぼ直線偏光に変換された後、上偏光板１６に入射し、液晶パネル４０Ａの鉛直方向へ出射されてドットが白状態に表示される。
一方、液晶層１３がオフ状態（液晶分子の配向状態が電圧無印加状態と同一）であれば、上位相差板１５及び液晶層１３により左回りのほぼ円偏光になり前方透過後方回折層４１に入射し、この前方透過後方回折層４１を透過された後、反射層３４に到達して反射され、右回りの円偏光に反転する。次いで、再度前方透過後方回折層４１に入射して回折され、その進行方向を液晶パネル４０Ａ鉛直方向へ向けられて液晶層１３に入射する。そして、液晶層１３及び上位相差板１５により紙面に垂直な直線偏光に変換され、紙面に平行な透過軸を有する上偏光板１６により吸収されてドットが黒状態に表示される。

上記表示原理に基づき反射表示及び透過表示を行う本実施形態の液晶表示装置では、図６に示すように透過表示において上偏光板１６に液晶層１３側から入射する光が、楕円偏光とされていることで、図１０に示す従来の液晶表示装置１００に比して、上偏光板１６を透過する光量を増加させることができ、明るい透過表示を得ることができる。
また、前方透過後方回折層４１と、反射層３４とにより構成される指向性反射機能により、図８の液晶表示装置において課題とされていた反射表示のコントラストの低下や、階調反転の問題を解決し、良好な反射表示を得られるようになっている。より詳細には、先に記載の図８に示す液晶表示装置では、パネル正面方向よりも低視角側に表示が明るくなるので、図６に示すように液晶パネル４０Ａの斜め上方から入射した光を、液晶層１３の反射層３４側において回折させることで、液晶パネル４０Ａの正面方向に出射される光の光路が、図８に示す液晶表示装置において正面方向に出射される表示光の光路よりも長くなるようにしている。
このようにして、図８に示す液晶表示装置の低視角側で得られていた表示輝度を液晶パネル４０Ａの正面方向で得られるようにすることで、良好な反射表示を得ている。
そして、温度補償位相差板３５が設けられていることで、環境温度の変化により液晶層１３のΔｎ・ｄが変化した場合にも、表示光への光学補償が適切に成され、広い温度領域で高品質の表示が得られるようになっている。
従って、本実施形態の液晶表示装置によれば、透過表示、反射表示のいずれにおいても高輝度、高コントラストの良好な表示を得ることができる。

尚、先に記載の、透過表示において上偏光板１６に液晶層１３側から入射する光の楕円率を、０より大きく０．５以下の範囲とすることが好ましい点、及び、透過表示においてバックライト２０側から液晶層１３に入射する光を楕円偏光とすることができる点についても、本実施形態の液晶表示装置に適用することができ、上記第４の実施形態の液晶表示装置と同様の効果を得ることができる。

（実施例１）
本例では、上記第１の実施形態、第２の実施形態、図８に示す液晶表示装置、及び図１０に示す液晶表示装置の構成を備えた液晶表示装置を作製し、その透過率と反射率を検証した。以下本例では、作製された液晶表示装置をそれぞれ、構成例１（第１の実施形態）、構成例２（第２の実施形態）、比較例（図８に示す構成）、従来例（図１０に示す構成）と呼ぶこととする。
図７、図１２、及び図１３は、本例で作製した液晶表示装置の断面構成を示す図であり、図１２は構成例１、図１３は構成例２、図７は、比較例及び従来例に対応している。

図１２に示す構成例１の液晶表示装置は、液晶パネル１０と、バックライト２０とを主体として構成されており、液晶パネル１０は、透明なガラス基板からなる上基板１１及び下基板１２と、これら基板１１，１２間に挟持されたＳＴＮ液晶からなる液晶層１３とを備えている。上基板１１の外面側に、第２の上位相差板１５ｂと、第１の上位相差板１５ａと、上偏光板１６とが積層配置されており、上基板１１の内面側には、紙面と垂直に延在する平面視ストライプ状の複数のＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）電極２４と、これらのＩＴＯ電極２４を覆う配向膜２５とが形成されている。下基板１２の外面側に、１／４波長板（下位相差板）１７と、下偏光板１８とが積層配置されており、下基板１２の内面側には、開口部１４ａを有する傾斜反射層１４と、液晶パネル１０のドット領域に対応して形成された複数のカラーフィルタ（色材層）２６と、これらのカラーフィルタ２６を覆うアクリル樹脂のオーバーコート層２７と、紙面と平行に延在する平面視ストライプ状の複数のＩＴＯ電極２８と、これらのＩＴＯ電極２８を覆う配向膜２９とが形成されている。また、バックライト２０は、導光板２１の側端面に図示略の白色ＬＥＤからなる光源を備えている。
上記傾斜反射層１４としては、例えば図１１Ａ，図１１Ｂに示す構造を有するものを適用することができる。すなわち、複数の三角柱状の突条１４ｂが面内方向に傾斜して横たわる凹凸形状を有する樹脂凹凸膜１４ｄ上に、Ａｌ等の金属反射膜１４ｃを形成したものであり、反射面を成す金属反射膜１４ｃの表面形状によって、傾斜反射層１４の斜め方向から入射した光を散乱させるとともに、反射光の主たる進行方向を液晶パネル１０の鉛直方向に向けるようになっている。

次に、図１３に示す構成例２の液晶表示装置は、液晶パネル３０と、バックライト２０とを主体として構成されている。液晶パネル３０は、上記構成例１の液晶パネル１０の傾斜反射層１４に代えて、平坦な表面を有する金属反射膜を備えた反射層３４を形成し、上基板１１と、第２の上位相差板１５ｂとの間に軸外し異方性光散乱層３２を配設したものである。バックライト２０は、図１２に示すバックライト２０と同様の構成である。
上記軸外し異方性光散乱層３２は、液晶層１３側から入射角２５°で入射する光を散乱させるとともに、その主たる進行方向を、液晶パネル３０の鉛直方向へ向けるようになっている。

次に、図７に示す液晶表示装置は、液晶パネル１１０と、バックライト１２０とを主体として構成されており、液晶パネル１１０は、透明なガラス基板からなる上基板１１１及び下基板１１２と、これら基板１１１，１１２間に挟持されたＳＴＮ液晶からなる液晶層１１３とを備えている。上基板１１１の外面側に、等方性散乱フィルム１１９と、第２の上位相差板１１５ｂと、第１の上位相差板１１５ａと、上偏光板１１６とが積層配置されており、上基板１１１の内面側には、紙面と垂直に延在する平面視ストライプ状の複数のＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）電極１２４と、これらのＩＴＯ電極１２４を覆う配向膜１２５とが形成されている。下基板１１２の外面側に、１／４波長板（下位相差板）１１７と、下偏光板１１８とが積層配置されており、下基板１１２の内面側には、開口部１１４ａを有する傾斜反射層１１４と、液晶パネル１１０のドット領域に対応して形成された複数のカラーフィルタ（色材層）１２６と、これらのカラーフィルタ１２６を覆うアクリル樹脂のオーバーコート層１２７と、紙面と平行に延在する平面視ストライプ状の複数のＩＴＯ電極１２８と、これらのＩＴＯ電極１２８を覆う配向膜１２９とが形成されている。また、バックライト１２０は、導光板１２１の側端面に図示略の白色ＬＥＤからなる光源を備えている。
図７に示す構成は、図８に示す液晶表示装置と図１０に示す従来の液晶表示装置とで共通である。すなわち、図８に示す液晶表示装置は、図１０に示す液晶表示装置の液晶層１１３及び上位相差板１１５ａ、１１５ｂのΔｎ・ｄを変更することで構成することができる。

以上の構成例１、２、比較例、従来例の液晶表示装置について、互いに異ならせたパラメータについて表１に示す。表１において、第１列の２行目から順に、液晶層（１３，１１３）のΔｎ・ｄ、第１の上位相差板（１５ａ、１１５ａ）のΔｎ・ｄ（Ｒ１）、第２の上位相差板（１５ｂ、１１５ｂ）のΔｎ・ｄ（Ｒ２）、上基板（１１，１１１）の配向膜（２５，１２５）と接する液晶分子の長手方向と第１の上位相差板の遅相軸との成す角度θ１、上基板の配向膜と接する液晶分子の長手方向と第２の上位相差板の遅相軸との成す角度θ２、上基板の配向膜と接する液晶分子の長手方向と上偏光板（１６，１１６）の透過軸との成す角度φ、バックライト光の液晶層直前の偏光の楕円率、バックライト光の上基板側偏光板直前の偏光の楕円率が記されている。尚、液晶のツイスト角は２４０°とし、上記各液晶表示装置で共通とした。

また、上記各液晶表示装置を動作させ、透過率及び反射率を測定した結果も併記する。透過率についてはバックライト２０，１２０を動作させた状態で液晶パネル正面方向における輝度を測定することにより導出し、反射率については、液晶表示装置の斜め前方から３０°の入射角で光を入射させ、液晶パネル正面で反射輝度を測定することにより導出した。

表１に示すように、本発明に係る構成を備えた構成例１及び構成例２の液晶表示装置は、透過表示が明るく、かつ反射表示において液晶パネル正面における輝度が高く、かつ良好な階調性が得られることが確認された。これに対して、比較例の液晶表示装置は、透過表示は従来の液晶表示装置に比して明るくなるものの、反射表示の液晶パネル正面方向の表示が暗く、また反射表示で階調反転が生じた。

（実施例２）
次に、構成例４として、上記実施例１で作製した構成例１の液晶表示装置において、液晶のΔｎ・ｄを９３０ｎｍ、ツイスト角を２５５°としたものを作製し、上記実施例１と同様の測定方法を用いて透過率及び反射率を検証した。表２に構成例４の各構成要素のパラメータとともに、透過率、反射率の測定結果を示す。

表２に示すように、液晶のΔｎ・ｄが９３０ｎｍとされ、ツイスト角が２５５°とされた構成例４の液晶表示装置では、表１に示す構成例１の液晶表示装置に比して、透過表示が明るくなることが確認された。これは、上基板側偏光板１６に液晶層１３側から入射する偏光の楕円率が小さくなったために、上偏光板１６を透過する光量が増加したことによるものである。

（実施例３）
次に、構成例５〜７として、図１４に示す液晶表示装置を作製した。同図に示す液晶表示装置は、上記実施例１で作製した構成例２の液晶表示装置において、下基板１２外面側の下位相差板１７に代えて、第１の下位相差板１７ａと、第２の下位相差板１７ｂとを、下基板１２側から順に配置した構成であり、本例では、上記第１、第２の下位相差板１７ａ、１７ｂのΔｎ・ｄを変えて３種類作製した。また、上記実施例１と同様の測定方法を用いて透過率及び反射率を検証した。表３に構成例４の各構成要素のパラメータとともに、透過率、反射率の測定結果を示す。
表３において、Ｒ３は第１の下位相差板１７ａのΔｎ・ｄ、Ｒ４は第２の下位相差板１７ｂのΔｎ・ｄ、θ３は上基板１１の配向膜２５と接する液晶分子の長手方向と第１の下位相差板１７ａの遅相軸との成す角度、θ４は上基板１１の配向膜２５と接する液晶分子の長手方向と第２の下位相差板の遅相軸との成す角度、φ１は、上基板１１の配向膜２５と接する液晶分子の長手方向と上基板側の上偏光板１６の透過軸との成す角度、φ２は、上基板１１の配向膜２５と接する液晶分子の長手方向と下基板側の下偏光板１８の透過軸との成す角度である。

表３に示すように、本実施例で作製した構成例５〜７の液晶表示装置は、いずれも上記実施例１の構成例２の液晶表示装置以上の透過率が得られており、このことから、バックライト２０から出射された光が液晶層１３に入射する直前の偏光の楕円率を０．６〜１．０の範囲とするならば、更に明るい透過表示を得ることが可能である。

（実施例４）
次に、構成例８として、上記実施例１にて作製した構成例１の液晶表示装置において、液晶のΔｎ・ｄを８２０ｎｍ、ツイスト角を２４０°とした液晶表示装置を作製し、上記実施例１と同様の測定方法を用いて透過率及び反射率を検証した。表４に構成例８の各構成要素のパラメータとともに、透過率、反射率の測定結果を示す。

表４に示すように、液晶のΔｎ・ｄが８２０ｎｍとされ、ツイスト角が２４０°とされた構成例８の液晶表示装置においても、表１に示した構成例１の液晶表示装置と同様に、明るい透過表示が得られることが確認された。これは、上偏光板１６に液晶層１３側から入射する偏光の楕円率が小さくなったために、上偏光板１６を透過する光量が増加したことによるものである。

（実施例５）
本例では、上記第５の実施形態の構成を基本構成とし、温度補償位相差板３５の特性を種々に変更した液晶表示装置と、温度補償板３５に代えて従来から用いられている光学補償板を備えた液晶表示装置とを作製し、その表示輝度とコントラストとを検証した。以下本例では、作製された液晶表示装置をそれぞれ、実施試料１〜５（第５の実施形態の構成）、比較試料（光学補償板を備えた構成）と呼ぶこととする。

図１５は、上記実施試料１〜５の液晶表示装置の断面構成を示す図である。
図１５に示す液晶表示装置は、液晶パネル３０Ａと、バックライト２０とを主体として構成されており、液晶パネル３０Ａは、透明なガラス基板からなる上基板１１及び下基板１２と、これら基板１１，１２間に挟持されたＳＴＮ液晶からなる液晶層１３とを備えている。上基板１１の外面側に、軸外し異方性光散乱層３２と、第２の上位相差板１５と、温度補償位相差板３５と、上偏光板１６とが積層配置されており、上基板１１の内面側には、紙面と垂直に延在する平面視ストライプ状の複数のＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）電極２４と、これらのＩＴＯ電極２４を覆う配向膜２５とが形成されている。下基板１２の外面側に、第１の下位相差板１７ａと、第２の下位相差板１７ｂと、下偏光板１８とが積層配置されており、下基板１２の内面側には、開口部（透過領域）３４ａを有する反射層３４と、液晶パネル３０Ａのドット領域に対応して形成された複数のカラーフィルタ（色材層）２６と、これらのカラーフィルタ２６を覆うアクリル樹脂のオーバーコート層２７と、紙面と平行に延在する平面視ストライプ状の複数のＩＴＯ電極２８と、これらのＩＴＯ電極２８を覆う配向膜２９とが形成されている。また、バックライト２０は、導光板２１の側端面に図示略の白色ＬＥＤからなる光源を備えている。上記軸外し異方性光散乱層３２は、その液晶層１３側から入射角２５°で入射する光を散乱させるとともに、その主たる進行方向を、液晶パネル３０の鉛直方向へ向けるようになっている。

尚、比較試料の液晶表示装置は、図１５に示す温度補償位相差板３５に代えて延伸フィルムの光学補償板を設けた以外は、実施試料と同様の構成を備えたものとした。

以上の本実施例の液晶表示装置について、各構成要素のパラメータについて表５に示す。表５において、
Ｒ１；温度補償位相差板３５のΔｎ・ｄ、
Ｒ２；上位相差板１５のΔｎ・ｄ、
Ｒ３；第１の下位相差板１７ａのΔｎ・ｄ、
Ｒ４；第２の下位相差板１７ｂのΔｎ・ｄ、
θ１；上基板内面の配向膜２５と接する液晶分子の長手方向と、温度補償位相差板３５の遅相軸との成す角度、
θ２；上基板の配向膜と接する液晶分子の長手方向と上位相差板１５の遅相軸との成す角度、
θ３；上基板の配向膜と接する液晶分子の長手方向と第１の下位相差板１７ａの遅相軸との成す角度、
θ４；上基板の配向膜と接する液晶分子の長手方向と第２の下位相差板１７ｂの遅相軸との成す角度、
φ１；上基板の配向膜と接する液晶分子の長手方向と上偏光板１６の透過軸との成す角度、
φ２；上基板の配向膜と接する液晶分子の長手方向と下偏光板１８の透過軸との成す角度、
である。
尚、液晶のツイスト角は２４０°とし、上記各液晶表示装置で共通とした。

また、上記各液晶表示装置を動作させ、透過率、反射率、及び透過／反射表示のコントラストを測定した結果も表５に併記する。透過率についてはバックライト２０を動作させた状態で液晶パネル正面方向における輝度を測定することにより導出し、反射率については、液晶表示装置の斜め前方から３０°の入射角で光を入射させ、液晶パネル正面で反射輝度を測定することにより導出した。

表５に示すように、温度補償位相差板３５における比Ｒ７０／Ｒ２５が、０．７以上０．９７以下の範囲とされた実施試料２〜５の液晶表示装置は、温度補償位相差板３５の７０℃におけるΔｎ・ｄ（Ｒ７０）と、２５℃におけるΔｎ・ｄ（Ｒ２５）との比Ｒ７０／Ｒ２５が０．７より小さい実施試料１及び、従来の延伸フィルムの光学補償板を用いた比較試料に比して、温度が上昇した際のコントラストの低下幅が、反射表示、透過表示のいずれにおいても小さく、広い温度範囲で表示品質を維持できる液晶表示装置であることが確認された。また、実施試料２〜５のうち、Ｒ７０／Ｒ２５が０．７５〜０．９３の範囲内にある実施試料３，４の液晶表示装置では、特に温度上昇によるコントラストの低下が小さく、温度特性に優れる液晶表示装置であることが確認された。

ここで、絶対温度Ｔ（Ｋ）のときの液晶のΔｎ（Ｔ）は、液晶のオーダーパラメータＳ（Ｔ）と比例関係になる。すなわち、Δｎ（Ｔ）＝ａ・Ｓ（Ｔ）である。ここで、液晶のオーダーパラメータＳ（Ｔ）は下記（数５）のような関係がほぼ成り立つ。

但し、（数５）においてＴｎｉは液晶のＮ−Ｉ点（Ｋ）を表す。
上記の式を用いるとともに、２５℃およ７０℃での液晶のΔｎの値をそれぞれΔｎ２５およびΔｎ７０とし、液晶のＮ−Ｉ点をＴｎｉ（℃）とすれば、下記（数６）に示す関係式が得られる。

ここで、位相差板のリターデーションの温度変化が液晶のΔｎの温度変化と近くなるようにするならば、環境温度の変化による表示品質の低下を抑えることができる。そこで本発明者は、環境温度の変化による表示品質の変動が小さい液晶表示装置を得るための基準として、上記（数６）の式から先の（数３）、及び（数４）に示す範囲を設定し、表５に示すように検証した。その結果、表５に示すように、温度補償位相差板３５における比Ｒ７０／Ｒ２５を調整する、液晶のＮ−Ｉ点Ｔｎｉを用いて示された先の（数３）の範囲内に調整されるならば、環境温度の変化による表示品質の低下を抑えることができ、先の（数４）の範囲内に調整されるならば、さらに広い温度範囲で高品位の表示を得られることが確認された。

（実施例６）
本例では、先の第４の実施形態の構成を基本構成とし、液晶のΔｎ・ｄを９３０ｎｍ、ツイスト角を２５５°として、温度補償位相差板３５のパラメータを変更して２種類の試料を作製した。

図１６は、本例で作製した第４の実施形態の構成を備えた液晶表示装置の断面構成図である。この液晶表示装置は、液晶パネル１０Ａと、バックライト２０とを主体として構成されており、液晶パネル１０Ａは、透明なガラス基板からなる上基板１１及び下基板１２と、これら基板１１，１２間に挟持されたＳＴＮ液晶からなる液晶層１３とを備えている。上基板１１の外面側に、上位相差板１５と、温度補償位相差板３５と、上偏光板１６とが積層配置されており、上基板１１の内面側には、紙面と垂直に延在する平面視ストライプ状の複数のＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）電極２４と、これらのＩＴＯ電極２４を覆う配向膜２５とが形成されている。下基板１２の外面側に、第１の下位相差板１７ａと、第２の下位相差板１７ｂと、下偏光板１８とが積層配置されており、下基板１２の内面側には、開口部（透過領域）１４ａを有する傾斜反射層１４と、液晶パネル１０Ａのドット領域に対応して形成された複数のカラーフィルタ（色材層）２６と、これらのカラーフィルタ２６を覆うアクリル樹脂のオーバーコート層２７と、紙面と平行に延在する平面視ストライプ状の複数のＩＴＯ電極２８と、これらのＩＴＯ電極２８を覆う配向膜２９とが形成されている。また、バックライト２０は、導光板２１の側端面に図示略の白色ＬＥＤからなる光源を備えている。

上記傾斜反射層１４としては、例えば図１１Ａ，図１１Ｂに示す構造を有するものを適用することができる。すなわち、複数の三角柱状の突条１４ｂが面内方向に傾斜して横たわる凹凸形状を有する樹脂凹凸膜１４ｄ上に、Ａｌ等の金属反射膜１４ｃを形成したものであり、反射面を成す金属反射膜１４ｃの表面形状によって、傾斜反射層１４の斜め方向から入射した光を散乱させるとともに、反射光の主たる進行方向を液晶パネル１０Ａの鉛直方向に向けるようになっている。

表６に本実施例で作製した実施試料６，７の各構成要素のパラメータとともに、透過率、反射率の測定結果を示す。表６に示す各項目は、上記実施例５で示した表５と同様である。
表６に示すように、液晶のΔｎ・ｄが９３０ｎｍとされ、ツイスト角が２５５°とされた本例の液晶表示装置では、表５に示す実施試料２〜５の液晶表示装置よりさらに環境温度の上昇による表示コントラストの低下を抑制できることが確認された。これは、液晶のＮ−Ｉ点が１００℃と高くなったことによるものであると考えられる。

また、上記実施例５及び実施例６の結果から、液晶層のパラメータを変更した場合にも、温度補償位相差板３５の２５℃におけるΔｎ・ｄ（Ｒ２５）と、７０℃におけるΔｎ・ｄ（Ｒ７０）との比Ｒ７０／Ｒ２５を、液晶のＮ−Ｉ点Ｔｎｉを用いた先の（数３）の範囲、より好ましくは先の（数４）に示す範囲内に調整することで、環境温度の変化による表示品質の低下を効果的に抑制することができ、広い温度範囲で高品位の透過／反射表示が得られる液晶表示装置を実現できることが確認された。

（電子機器）
図１７は、本発明に係る液晶表示装置を表示部に備えた電子機器の一例である携帯電話の斜視構成図であり、この携帯電話１３００は、本発明の液晶表示装置を小サイズの表示部１３０１として備え、複数の操作ボタン１３０２、受話口１３０３、及び送話口１３０４を備えて構成されている。
上記実施の形態の液晶表示装置は、上記携帯電話に限らず、電子ブック、パーソナルコンピュータ、ディジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型あるいはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等々の画像表示手段として好適に用いることができ、いずれの電子機器においても、高品位のカラー表示を提供することができる。

図１は、本発明の第１の実施形態の液晶表示装置の断面構成及び表示原理を示す説明図である。 図２は、本発明の第２の実施形態の液晶表示装置の断面構成及び表示原理を示す説明図である。 図３は、本発明の第３の実施形態の液晶表示装置の断面構成及び表示原理を示す説明図である。 図４は、本発明の第４の実施形態の液晶表示装置の断面構成及び表示原理を示す説明図である。 図５は、本発明の第５の実施形態の液晶表示装置の断面構成及び表示原理を示す説明図である。 図６は、本発明の第４の実施形態の液晶表示装置の断面構成及び表示原理を示す説明図である。 図７は、実施例における比較例の液晶表示装置の断面構成及び表示原理を示す説明図である。 図８は、図１０に示す液晶表示装置において、透過表示の輝度を向上させた構成の液晶表示装置の断面構成及び表示原理を示す説明図である。 図９は、図９Ａは、図８に示す液晶表示装置の透過表示の電圧特性、図９Ｂは、同、反射表示の電圧特性を示すグラフである。 図１０は、従来の半透過反射型液晶表示装置の断面構成及び表示原理を示す説明図である。 図１１Ａ，Ｂは、図１に示す傾斜反射層１４の例を示す部分斜視図である。 図１２は、実施例における構成例１の液晶表示装置の断面構成を示す説明図である。 図１３は、実施例における構成例２の液晶表示装置の断面構成を示す説明図である。 図１４は、実施例における従来例の液晶表示装置の断面構成を示す説明図である。 図１５は、実施例５で作製した液晶表示装置の断面構成を示す説明図である。 図１６は、実施例６で作製した液晶表示装置の断面構成を示す説明図である。 図１７は、本発明に係る液晶表示装置を備えた電子機器の一例を示す斜視構成図である。

符号の説明

１０，３０，４０，１０Ａ，３０Ａ，４０Ａ 液晶パネル、２０ バックライト（照明装置）、１１ 上基板、１２ 下基板、１３ 液晶層、１４ 傾斜反射層（半透過反射層）、１５ 上位相差板（上位相差層）、１６ 上偏光板、１７ 下位相差板（下位相差層）、３４ 反射層（半透過反射層）、３２ 軸外し異方性光散乱層、４１ 前方透過後方回折層（異方性光学層）、３５ 温度補償位相差板（上位相差層）

Claims (9)

1. 対向して配置された第１の基板及び第２の基板と、
   前記第１の基板と第２の基板の間に挟持された２２０°〜２７０°で捩れ配向した液晶層と、
   前記液晶層を挟んで設けられた第１の位相差層及び第２の位相差層と、
   前記第１の位相差層及び第２の位相差層の前記液晶層と反対側にそれぞれ配設された第１の偏光板及び第２の偏光板と、
   前記第２の基板の前記液晶層側に形成され前記液晶層に入射する光の一部を反射させ一部を透過させる反射層、を備えた半透過反射型の液晶パネルと、
   前記液晶パネルの前記第２の偏光板の前記液晶層と反対側に配設された照明装置とを備えた液晶表示装置であって、
   前記液晶パネルの透過表示の明表示において、前記照明装置より発せられ前記液晶層側から前記第１の偏光板に入射する光が楕円偏光とされるように構成され、
   前記液晶パネルの反射表示の明表示において、前記透過表示の透過率を最大にする前記液晶層への印加電圧が印加された際に当該液晶パネルの正面方向の表示が階調反転しないように、前記液晶パネルに斜め方向から入射する光を、当該光の正反射方向よりも液晶パネル正面方向へ強く出射させる指向性反射機能として、傾斜反射層を備えてなる
   ことを特徴とする液晶表示装置。
2. 対向して配置された第１の基板及び第２の基板と、
   前記第１の基板と第２の基板の間に挟持された２２０°〜２７０°で捩れ配向した液晶層と、
   前記液晶層を挟んで設けられた第１の位相差層及び第２の位相差層と、
   前記第１の位相差層及び第２の位相差層の前記液晶層と反対側にそれぞれ配設された第１の偏光板及び第２の偏光板と、
   前記第２の基板の前記液晶層側に形成され前記液晶層に入射する光の一部を反射させ一部を透過させる反射層、を備えた半透過反射型の液晶パネルと、
   前記液晶パネルの前記第２の偏光板の前記液晶層と反対側に配設された照明装置とを備えた液晶表示装置であって、
   前記液晶パネルの透過表示の明表示において、前記照明装置より発せられ前記液晶層側から前記第１の偏光板に入射する光が楕円偏光とされるように構成され、
   前記液晶パネルの反射表示の明表示において、前記透過表示の透過率を最大にする前記液晶層への印加電圧が印加された際に当該液晶パネルの正面方向の表示が階調反転しないように、前記液晶パネルに斜め方向から入射する光を、当該光の正反射方向よりも液晶パネル正面方向へ強く出射させる指向性反射機能として、軸外し異方性光散乱層を備えてなる
   ことを特徴とする液晶表示装置。
3. 対向して配置された第１の基板及び第２の基板と、
   前記第１の基板と第２の基板の間に挟持された２２０°〜２７０°で捩れ配向した液晶層と、
   前記液晶層を挟んで設けられた第１の位相差層及び第２の位相差層と、
   前記第１の位相差層及び第２の位相差層の前記液晶層と反対側にそれぞれ配設された第１の偏光板及び第２の偏光板と、
   前記第２の基板の前記液晶層側に形成され前記液晶層に入射する光の一部を反射させ一部を透過させる反射層、を備えた半透過反射型の液晶パネルと、
   前記液晶パネルの前記第２の偏光板の前記液晶層と反対側に配設された照明装置とを備えた液晶表示装置であって、
   前記液晶パネルの透過表示の明表示において、前記照明装置より発せられ前記液晶層側から前記第１の偏光板に入射する光が楕円偏光とされるように構成され、
   前記液晶パネルの反射表示の明表示において、前記透過表示の透過率を最大にする前記液晶層への印加電圧が印加された際に当該液晶パネルの正面方向の表示が階調反転しないように、前記液晶パネルに斜め方向から入射する光を、当該光の正反射方向よりも液晶パネル正面方向へ強く出射させる指向性反射機能として、前記液晶パネルに、当該液晶パネルの前方から入射する光を透過し且つ当該液晶パネルの後方から入射する光を回折させる前方透過後方回折層を備えてなる
   ことを特徴とする液晶表示装置。
4. 前記第１の位相差層の光学異方性Δｎと、当該第１の位相差層の層厚ｄとの積Δｎ・ｄの２５℃での値Ｒ２５と、７０℃での値Ｒ７０との比Ｒ２５／Ｒ７０が、前記液晶層を構成する液晶のＮ−Ｉ点Ｔｎｉ（℃）を用いて、下記（数１）に示す範囲とされたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
   

   
5. 前記第１の位相差層の光学異方性Δｎと、当該第１の位相差層の層厚ｄとの積Δｎ・ｄの２５℃での値Ｒ２５と、７０℃での値Ｒ７０との比Ｒ２５／Ｒ７０が、前記液晶層を構成する液晶のＮ−Ｉ点Ｔｎｉ（℃）を用いて、下記（数２）に示す範囲とされたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
   

   
6. 前記液晶パネルの明表示の画素において、前記液晶層側から前記第１の偏光板に入射する楕円偏光の楕円率が、２５℃において０より大きく０．５以下とされたことを特徴する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
7. 前記半透過反射層が、液晶パネルのドット領域内で部分的に形成された反射層とされたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
8. 前記半透過反射層が、入射した光のうち特定の偏光成分又は特定波長域の成分を部分的に反射、透過する層とされたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
9. 請求項１ないし８のいずれか１項に記載の液晶表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。

Images