JP4788111B2

JP4788111B2 - 液晶装置および電子機器

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Publication number: JP4788111B2
Application number: JP2004157760A
Authority: JP
Inventors: 智明関目
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2004-05-27
Filing date: 2004-05-27
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2024-05-27
Also published as: JP2005338476A

Description

本発明は、透過モード及び反射モードでの表示が可能な半透過反射型液晶装置及びそれを用いた電子機器に関する。

アクティブ駆動のツイステッドネマチック型の液晶装置は、薄型、軽量、低消費電力という特徴を有していることから、携帯電話機、ノートパソコン、携帯用テレビ、携帯用情報端末などの表示装置として広く用いられている。

しかしながら、従来のツイステッドネマチック型の液晶装置においては、液晶分子のもつ屈折率異方性のため、斜めから見たときに表示色が変化する、あるいは表示コントラストが低下するという視野角の問題を有している。即ち、液晶層に電圧を印加した際、液晶分子はほぼ垂直配向して光学的に正の一軸性となっているが、ツイスト角はＳの字型の分布となり、かつ、上下の基板表面付近では、基板表面の配向規制力の影響を受けて液晶分子はあまり傾かない。その結果、電圧印加時の分子配列状態は、液晶装置を見る角度と方位とによって異なって見える。

このため、液晶装置に対しては、視野角問題の改良が強く望まれており、改良のための様々な試みがなされている。その代表的な方法として、液晶装置の構造は一切変えず、従来のツイステッドネマチック型の液晶装置のまま、単に光学補償フィルムを位相差板として組み込むことで視野角を拡大させる方法がある。

このような光学補償フィルムとしては、光学的に正の一軸性を示す液晶性高分子より実質的に形成され、この液晶性高分子が液晶状態において形成したネマチックハイブリッド配向を固定化せしめた光学補償フィルムが提案されている。この方法は、液晶装置の製造設備の改良や増設が不要であるため、生産コスト面で優れているなどの利点がある（例えば、特許文献１乃至３を参照）。

しかしながら、各種の液晶装置のうち、ネマチック液晶層と下側偏光板との間に部分反射層を配置した半透過反射型液晶装置では、光学補償フィルムを位相差板として配置しても、透過時及び反射時の表示光量やコントラストが十分でないという問題がある。このため、４枚を超える枚数の位相差板を用いることがあるが、位相差板の枚数を増やすとコストが増大するとともに、各位相差板の遅相軸のばらつきに起因する表示性能の低下という問題がある。

特開平１０−２０６６３７号公報特開平１０−３３３１４号公報特開平１０−１８６３５６号公報

本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、光学補償フィルムの最適な利用により、透過及び反射モードでの表示光量やコントラストを向上させることが可能な液晶装置及びそれを用いた電子機器を提供することを課題とする。

本発明の１つの観点では、液晶装置は、下側偏光板と、第１の下側位相差板と、第２の下側位相差板と、ネマチック液晶層及び部分反射層を有する液晶セルと、第１の上側位相差板と、第２の上側位相差板と、第３の上側位相差板と、上側偏光板とをこの順に配置してなる液晶装置であって、前記下側偏光板は、前記上側偏光板側から見たときに吸収軸が所定の基準方向に対して反時計回りに０°〜１７５°の範囲内の角度を有し、前記第１の下側位相差板は、前記上側偏光板から見たときに遅相軸が前記基準方向に対して反時計回りに１００°〜１８０°の範囲内の角度を有する低分散フィルムを用いており、前記第２の下側位相差板は、前記上側偏光板から見たときに遅相軸が前記基準方向に対して反時計回りに４５°〜１３５°の範囲内の角度を有する低分散フィルムを用いており、前記ネマチック液晶層は、ツイスト角が０°〜７０°の範囲内に設定され、前記第１の上側位相差板は、前記上側偏光板から見たときに遅相軸が前記基準方向に対して反時計回りに８５°〜９５°の範囲内の角度を有するハイブリッド配向のディスコチック液晶フィルムを用いており、前記ディスコチック液晶フィルムはフィルム面内には位相差を有さず、フィルム面に垂直な方向には位相差を有し、前記第２の上側位相差板は、前記上側偏光板から見たときに遅相軸が前記基準方向に対して反時計回りに８５°〜９５°の範囲内の角度を有し、３次元屈折率異方性を有する高分子フィルムを用いており、前記第３の上側位相差板は、前記上側偏光板から見たときに遅相軸が前記基準方向に対して反時計回りに０°〜８０°の範囲内の角度を有する低分散フィルムを用いており、前記上側偏光板は、前記上側偏光板側から見たときに吸収軸が前記基準方向に対して反時計回りに０°〜１３５°の範囲内の角度を有し、前記第２の上側位相差板の３次元屈折率係数が−０．７〜０．７の範囲内であることを特徴とする。

上記の液晶装置は、半透過反射型液晶装置に好適に適用され、液晶のツイスト角が０°〜７０°に設定された液晶セルと上側偏光板との間に、ハイブリッド配向のディスコチック液晶フィルムを用いた第１の上側位相差板を有するとともにと、３次元屈折率異方性を有する高分子フィルムを用いた第２の上側位相差板を有する。ハイブリッド配向のディスコチック液晶フィルムを用いた第１の上側位相差板により液晶層のチルトが補償され、３次元屈折率異方性を有する高分子フィルムを用いた第２の上側位相差板により液晶セルの厚さ方向に位相差が与えられる結果、それら層構造全体でみたときの屈折率を３次元的に均等に近くすることができ、視野角依存性を改善することが可能となる。これにより、液晶装置を広視野角化し、透過表示時の表示光量及びコントラストの向上を図ることができる。また、第１の位相差板を上側位相差板として設ける、即ち液晶セル内の部分反射層上に設けることにより、反射表示時のコントラストの向上を図ることができる。

上記の液晶装置の好適な例では、前記液晶セルは、部分反射層を有する半透過反射型液晶セルであり、前記部分反射層に対応する反射部における前記ネマチック液晶層の層厚が、前記反射部以外の透過部における前記ネマチック液晶層の層厚より薄い。このようないわゆるマルチギャップ構造を採用することにより、半透過反射型液晶装置において、反射表示部と透過表示部の間でリタデーションを最適化し、透過モードでの表示品質を向上させることができる。

本発明に係る液晶装置は、携帯電話機、ノートパソコン、携帯用テレビ、携帯用情報端末など、表示部を備える電子機器に好適に適用することができる。

以下、図面を参照して本発明の最良の実施形態について説明する。

［液晶装置の全体構成］
図１は、本発明が適用される液晶装置の電気的構成を示すブロック図である。図２及び図３は、それぞれ、図１に示す液晶装置の構成を示す分解斜視図、及び、その一部を拡大して示す拡大断面図である。図４は、液晶装置において、ＴＦＤ素子を含む数画素分のレイアウトを示す平面図であり、図５はそのＡ−Ａ’線に沿って示す断面図である。

本発明を適用した液晶装置は、ネマチック液晶を用いたアクティブマトリクス型の半透過反射型液晶装置であり、図１に示すように、複数本の走査線３１が行（Ｘ）方向に形成され、複数本のデータ線２１が列（Ｙ）方向に形成されている。また、走査線３１とデータ線２１との各交差部分には画素１１が形成されている。各画素１１では、ネマチック液晶からなる液晶層１２と、二端子型アクティブ素子であるＴＦＤ素子４０とが直列接続している。ここに示す例では、液晶層１２が走査線３１の側に接続され、ＴＦＤ素子４０がデータ線２１の側に接続されている。各走査線３１は、走査線駆動回路３５０によって駆動され、各データ線２１はデータ線駆動回路２５０によって駆動される。

図２に示すように、液晶装置１では、一対の透光性基板を所定の間隔をもって貼り合わせてなる駆動用液晶セル１０が用いられているとともに、上側偏光板２、複数の上側位相差板３、駆動用液晶セル１０、複数の下側位相差板５、下側偏光板７、及びバックライト装置９が上方から下方へこの順に重ねて配置されている。なお、上側位相差板３の枚数は後述の各実施例において異なる。

駆動用液晶セル１０において、一方の透光性基板はアクティブ素子が形成される素子側基板２０であり、他方の透光性基板は素子側基板２０に対向する対向基板３０である。素子側基板２０と対向基板３０とは、スペーサ（図示略）を含むシール材３４によって一定の間隙を保って接合されており、この間隙に後述する液晶層が封入され、保持されている。

液晶装置１では、ＣＯＧ（Chip On Glass）技術により、素子側基板２０の表面にデータ線駆動回路２５０を構成する液晶駆動用ＩＣ（ドライバ）が直接実装され、対向基板３０の表面にも走査線駆動回路３５０を構成する液晶駆動用ＩＣ（ドライバ）が直接実装されている。なお、ＣＯＧ技術に限らず、それ以外の技術を用いてＩＣチップと液晶装置とが接続された構成としてもよい。例えば、ＴＡＢ（Tape Automated Bonding）技術を用いて、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）の上にＩＣチップがボンディングされたＴＣＰ（Tape Carrier Package）を液晶装置に電気的に接続する構成としてもよい。また、ＩＣチップをハード基板にボンディングするＣＯＢ（Chip On Board）技術を用いてもよい。

図３及び図４に示すように、素子側基板２０の内側表面には、複数本のデータ線２１と、それらのデータ線２１に接続される複数のＴＦＤ素子４０と、それらのＴＦＤ素子４０と１対１に接続される画素電極２３とが形成されている。この画素電極２３は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明性金属膜から形成されている。各データ線２１は直線状に延びており、ＴＦＤ素子４０及び画素電極２３はドットマトリクス状に配列されている。画素電極２３などの表面には、後述する条件で、一軸配向処理としてのラビング処理が施された配向膜２４が形成されている。この配向膜２４は、一般にポリイミド樹脂などから形成される。

一方、対向基板３０の内側表面には、反射表示領域１３における液晶層１２の厚さと、透過表示領域１４における液晶層１２の厚さを調整する層厚調整膜３２と、アルミニウム、アルミニウム合金、銀、銀合金などの単層膜又は複層膜からなる部分反射層３３と、カラーフィルタ３４と、オーバーコート層３５と、ＩＴＯなどの透明性金属膜からなる帯状の対向電極３６と、配向膜３７とが形成されている。

これらの各層のうち、層厚調整膜３２及び部分反射膜３３は、画素１１の反射表示領域１３に選択的に形成されており、透過表示領域１４には形成されていない。

カラーフィルタ３４は、「Ｒ」、「Ｇ」、「Ｂ」の３色の着色層を構成している。これら３色の着色層の隙間には、ブラックマトリクス３８が形成されており、着色層の隙間からの入射光を遮蔽する構造となっている。オーバーコート層３５は、カラーフィルタ３４及びブラックマトリクス３８の表面において、カラーフィルタ３４及びブラックマトリクス３８の平滑性を高めて、対向電極３６の断線を防止する目的などで形成されている。ここで、対向電極３６は、走査線３１として機能し、データ線２１と直交する方向に形成されている。

対向電極３６の表面には、後述する条件で、一軸配向処理としてのラビング処理が施された配向膜３７が形成されている。この配向膜３７は、一般にポリイミド樹脂などから形成される。

図４及び図５に示すように、ＴＦＤ素子４０は、第１のＴＦＤ素子４０ａ及び第２のＴＦＤ素子４０ｂからなり、素子基板２０の表面に形成された絶縁膜２５上において、第１金属膜４２と、この第１金属膜４２の表面に陽極酸化により形成された絶縁体たる酸化膜４４と、この表面に形成されて相互に離間した第２金属膜４６ａ、４６ｂとから構成されている。また、第２金属膜４６ａは、そのままデータ線２１となる一方、第２金属膜４６ｂはＩＴＯ膜などからなる画素電極２３に接続されている。

第１のＴＦＤ素子４０ａは、データ線２１の側から見た順に、第２金属膜４６ａ／酸化膜４４／第１金属膜４２となって、金属（導電体）／絶縁体／金属（導電体）のサンドイッチ構造を採るため、正負双方向のダイオードスイッチング特性を有することとなる。一方、第２のＴＦＤ素子４０ｂは、データ線２１の側から見た順に、第１金属膜４２／酸化膜４４／第２金属膜４６ｂとなって、第１のＴＦＤ素子４０ａとは逆のダイオードスイッチング特性を有することとなる。従って、ＴＦＤ素子４０は、１つのダイオードを用いる場合と比べると、電流−電圧の非線形特性が正負の双方向にわたって対称化されることとなる。なお、このように非線形特性を厳密に対称化する必要がないのであれば、１つのＴＦＤ素子４０のみを用いてもよい。

なお、ＴＦＤ素子４０は、ダイオード素子としての一例であり、他に酸化亜鉛（ＺｎＯ）バリスタや、ＭＳＩ（Metal Semi Insulator）などを用いた素子や、これらの素子を単体、又は、逆向きに直接接続もしくは並列接続したものなどが適用可能である。

本実施形態の液晶装置１において、層厚調整膜３２は、反射表示領域１３に対応する液晶層１２（ネマチック液晶層）の厚さをｄｈとし、透過表示領域１４に対応する液晶層１２の厚さをｄｔとしたとき、ｄｈ及びｄｔが、
ｄｈ＜ｄｔ
を満たすように構成される。

例えば、反射表示領域１３の液晶層１２の厚さｄｈは３．０μｍに設定され、透過表示領域１４に対応する液晶層１２の厚さｄｔは５．０μｍに設定されている。このため、液晶分子の複屈折率Δｎを０．０５としたとき、反射表示領域１３におけるリタデーション値Δｎｄは１５０ｎｍであり、透過表示領域１４におけるリタデーション値Δｎｄは２５０ｎｍである。

このように構成した液晶装置１では、反射表示を行う場合には、装置の外部側（素子基板２０の側）から入射する外光を利用し、この入射光を素子基板２０の側から液晶層１２に入射し、部分反射層３３（反射表示領域１３）で反射させて再度液晶層１２を通過させてから素子基板２０の側から出射させることにより、反射モードでのカラー表示を行う。この際、画素電極２３と対向電極３６との間で液晶層１２の液晶を配向制御することで、明暗表示を行う。

また、透過表示を行うには、バックライト装置９から発せられた光を対向基板３０の側から透過表示領域１４を透過させて液晶層１２に入射させ、素子基板２０の側から出射させることにより、透過モードでのカラー表示を行う。この際も、画素電極２３と対向電極３６との間で液晶層１２の液晶を配向制御することで、明暗表示を行う。

従って、これらの表示モードにおいて、反射モードは液晶層１２を入射光が２回通過するが、透過光に関してはバックライト装置９から発せられた光が液晶層１２を１回しか通過しない。それゆえ、液晶層１２のリタデーションを考慮すると、液晶層のリタデーションの違いにより液晶の透過率の状態に違いを生じる。しかし、本実施形態では、反射表示領域１３に対応する液晶層１２の厚さｄｈと、透過表示領域１４に対応する液晶層１２の厚さｄｔに所定の大小関係を持たせ、反射表示領域１３におけるリタデーション値Δｎｄよりも、透過表示領域１４におけるリタデーション値Δｎｄを大きく設定してある。

このような層厚調整を行うにあたって、本実施形態では、対向基板３０の内側表面に感光性樹脂からなる層厚調整層３５を選択的に形成したが、対向基板３０の表面を選択的にエッチングして凹部を形成し、この凹部によって、反射表示領域１３における液晶層１２の厚さと、透過表示領域１４における液晶層１２の厚さとを調整してもよい。

［視野角補償／コントラスト向上原理］
次に、視野角補償及びコントラスト向上の原理について図６及び図７を参照して説明する。図６（ａ）に示すように、ネマチック液晶では液晶分子５０が複屈折性を有するため、液晶分子５０の軸方向（ｘ方向）とそれに垂直な方向（ｙ方向）とで屈折率が異なる。このため、観察者が見る方向に依存して、光の光路長が異なり、コントラストや明るさが異なって見えることになる（「視野角依存性」が高いという。）。これが視野角が狭くなるとともにコントラストが不十分となる根本的な理由である。従って、視野角を改善し、コントラストを向上するためには、理論上、図６（ｂ）に模式的に示すように、液晶分子の屈折率が球５２の如き特性を有すればよい。即ち、どの方向から見ても屈折率が等しければ、視野角依存性が解消でき、コントラストも改善できる。

そこで、本発明では、光学補償フィルムを用いて擬似的に、図６（ｂ）に示す球に近い屈折率の特性を作る。即ち、液晶装置１の液晶層１２に対して、液晶フィルム及び高分子フィルムを積層配置することにより、積層体全体としての屈折率特性を３次元的に球に近くする。

具体的には、まず、図７（ａ）に示すように、ディスコチックハイブリッド配向した液晶フィルム５４を液晶装置１の液晶層１２上に配置し、液晶層１２のチルトを補償する。即ち、図７（ｂ）に示すように、液晶フィルム５４を構成するディスコチック液晶により、液晶層１２のチルトを補償する。実際には、図７（ｂ）に示すように、液晶層１２と液晶フィルム５４の積層構造を側面から観察したときに、液晶層１２内のネマチック液晶のチルト方向と、液晶フィルム５４内のディスコチック液晶のチルト方向をクロスさせることにより、液晶層１２のチルトを補償する。

また、ディスコチックハイブリッド配向した液晶フィルム５４は面内には位相差を有しないが、Ｚ方向には位相差を有する。具体的には、ディスコチック液晶は面内の屈折率ｎｘ、ｎｙについては、ｎｘ＝ｎｙの関係があり、面に垂直なｚ方向の屈折率については、（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ＞０の関係がある。よって、液晶フィルム５４は面内の屈折率よりｚ方向の屈折率の方が低いため、液晶が立っている状態、つまりノーマリーホワイトモードにおける黒の状態を補償することができる。従って、液晶フィルム５４を液晶層１２上、即ち部分反射層３３上に設けることにより、部分反射層３３により反射して観察者に視認される反射光について液晶層のチルトを補償するとともにコントラストを改善することができる。

加えて、透過光に関しては、図７（ｂ）に示すように、さらに３次元の屈折率異方性を有する高分子フィルム５９を液晶層１２の下側に配置することにより、ｚ方向にも位相差を生じさせる。このように、液晶フィルム５４により液晶層１２のチルトを補償し、かつ、高分子フィルム５９によりｚ方向に位相差を生じさせることにより、液晶層１２、液晶フィルム５４及び高分子フィルム５９の積層体として屈折率を擬似的に球に近い特性とすることができる。これにより、透過表示時における視野角依存性を改善することができる。

以上より、ディスコチックハイブリッド配向した液晶フィルム５４を液晶層１２の上側に配置し、３次元の屈折率異方性を有する高分子フィルム５９を液晶層１２の下側に配置することにより、透過表示時と反射表示時の両方において広視野角で高コントラストな表示が可能となる。なお、図７（ｂ）においては高分子フィルム５９を液晶層１２の下側に配置した例を示しているが、高分子フィルム５９を液晶層１２の上側に配置しても同様の効果が得られる。

［第１実施例］
次に、本発明の第１実施例について説明する。図８は、本発明を適用した液晶装置に用いた各光学部材の軸方向などを示す説明図である。本実施例の駆動用液晶セル１０を用いて液晶装置１を構成するには、図２及び図８に示すように、上側偏光板２、上側位相差板３ａ〜３ｃ、駆動用液晶セル１０、下側位相差板５ａ、５ｂ、下側偏光板７及びバックライト装置９が上方から下方へこの順序に重ねて配置される。

上側位相差板３ａ、３ｂ及び下側位相差板５ｂには低分散フィルムが用いられる。また、上側位相差板３ｃには、前述の液晶フィルム５４として、ハイブリッド配向のディスコチック液晶フィルムが用いられる。また、下側位相差板５ａには、前述の高分子フィルム５９として、３次元の屈折率異方性を有する高分子フィルムが用いられる。

図８に示す各部材の軸角度及びそれにより得られる位相差値を図１０（ａ）に示す。図８に示すように液晶セル１０のネマチック液晶層１２については、素子基板２０及び対向基板３０の各々に対して、破線で示す時計の３時方向（基準方向）に対して所定の角度をなす方向にラビング処理を行うことにより、ツイスト角ΩLCを０°〜７０°に設定する。具体的には、液晶セル１０の素子基板（上側基板）２０のラビング方向を基準方向に対して反時計回りに角度φLCuとし、対向基板（下側基板）３０のラビング方向を基準方向に対して反時計回りに角度φLCdとする。図１０（ａ）に示すように、角度φLCuは４５°〜１３５°の範囲が好適であり、特に９０°程度が好ましい。また、角度φLCdは２２５°〜３１５°の範囲が好適であり、特に２７０°程度が好ましい。

なお、以下の説明では、角度は全て破線で示す基準方向から反時計回りに示すものとする。

偏光板２は、上方から見たときに吸収軸２０１が基準方向に対して角度φpuをなすものを使用する。角度φpuは０°〜１３５°の範囲が好適であり、特に１５°程度が好ましい。

上側位相差板３ａとしては、上方から見たときに遅相軸３０１ａが基準方向に対して角度φF1を有する低分散フィルムを用いる。角度φF1は０°〜８０°の範囲が好適であり、特に３０°程度が好ましい。また、上側位相差板３ａによる位相差ＲＦ３ａは２２０ｎｍ〜２９０ｎｍの範囲が好適であり、特に２６０ｎｍ程度が好ましい。このような低分散フィルムは、測定波長が短いほど複屈折が小さくなる。なお、上側位相差板３ｂ及び下側位相差板５ｂも同様である。

上側位相差板３ｂとしては、上方から見たときに遅相軸３０１ｂが基準方向に対して角度φF2を有する低分散フィルムを用いる。角度φF2は４５°〜１３５°の範囲が好適であり、特に９０°程度が好ましい。また、上側位相差板３ｂによる位相差ＲＦ３ｂは５０ｎｍ〜１４０ｎｍの範囲が好適であり、特に１２０ｎｍ程度が好ましい。

上側位相差板３ｃとしては、遅相軸３０１ｃが基準方向に対して角度φF3を有するハイブリッド配向のディスコチック液晶フィルムを用いる。角度φF3は８５°〜９５°の範囲が好適であり、特に９０°程度が好ましい。上側位相差板３ｃによる位相差ＲＦ３ｃは１０ｎｍ〜４０ｎｍの範囲が好適であり、特に２６ｎｍ程度が好ましい。

下側位相差板５ａとしては、遅相軸５０１ａが基準方向に対して角度φF4を有する３次元屈折率異方性を有する高分子フィルムを用いる。角度φF4は８５°〜９５°の範囲が好適であり、特に９０°程度が好ましい。下側位相差板５ａによる位相差ＲＦ５ａは８０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲が好適であり、特に１１０ｎｍ程度が好ましい。また、上側位相差板５ａは、３次元屈折率係数Ｎｚが、
−０．７＜Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）＜０．７
の範囲であることが好ましい。

下側位相差板５ｂとしては、遅相軸５０１ｂが角度φF5を有する低分散フィルムを用いる。角度φF5は１００°〜１８０°の範囲が好適であり、特に１６０°（＝−２０°）程度が好ましい。下側位相差板５ｂによる位相差ＲＦ５ｂは２２０ｎｍ〜２９０ｎｍの範囲が好適であり、特に２９０ｎｍ程度が好ましい。

下側偏光板７は、吸収軸７０１が基準方向に対してφpdを有するものを使用する。角度φpdは０°〜１７５°の範囲が好適であり、特に９０°程度が好ましい。

上記の第１実施例の構成による液晶装置１について表示性能を確認したところ、透過時の視野角特性を２倍以上に改善し、視野角による色変化を少なくすることができた。また、コントラストについても改善が見られた。図１１（ａ）に第１実施例の構成によるコントラストの測定値を示す。なお、「通常」の構成とは、本発明のようにハイブリッド配向のディスコチック液晶フィルム及び３次元屈折率異方性を有する高分子フィルムを用いない構成を指す。図１１（ａ）の結果に示されるように、透過時のコントラストを２倍以上に向上させるとともに、反射時のコントラストを１．５倍以上に向上させることができた。

［第２実施例］
次に、第２実施例について説明する。図９は、第２実施例に係る液晶装置に用いた各光学部材の軸方向などを示す説明図である。本実施例の駆動用液晶セル１０を用いて液晶装置１を構成するには、図２及び図９に示すように、上側偏光板２、上側位相差板３ａ〜３ｃ、駆動用液晶セル１０、下側位相差板５ａ、５ｂ、下側偏光板７及びバックライト装置９が上方から下方へこの順序に重ねて配置される。第１実施例の構成と比較すると、第１実施例における上側位相差板３ｂの代わりに、第２実施例では上側位相差板３ｄが用いられている。また、第１実施例における下側位相差板５ａの代わりに、第２実施例では下側位相差板５ｃが用いられている。それ以外の構成は第１実施例と同様である。即ち、上側偏光板２、上側位相差板３ａ、３ｃ、液晶セル１０、下側位相差板５ｂ、下側偏光板７の構成はいずれも第１実施例と同様であるので、個々の説明は省略する。図９に示す各部材の軸角度及びそれにより得られる位相差値を図１０（ｂ）に示す。

第２実施例では、上側位相差板３ｄとして、遅相軸３０１ｄが基準方向に対して角度φF6を有する３次元屈折率異方性を有する高分子フィルムを用いる。角度φF6は８５°〜９５°の範囲が好適であり、特に９０°程度が好ましい。上側位相差板３ｄによる位相差ＲＦ３ｄは５０ｎｍ〜１４０ｎｍの範囲が好適であり、特に１１０ｎｍ程度が好ましい。また、上側位相差板３ｄは、３次元屈折率係数Ｎｚが、
−０．７＜Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）＜０．７
の範囲であることが好ましい。

また、第２実施例では、下側位相差板５ｃとして、上方から見たときに遅相軸５０１ｃが基準方向に対して角度φF7を有する低分散フィルムを用いる。角度φF7は４５°〜１３５°の範囲が好適であり、特に９０°程度が好ましい。また、下側位相差板５ｃによる位相差ＲＦ５ｃは８０ｎｍ〜１５０ｎｍの範囲が好適であり、特に９０ｎｍ程度が好ましい。

このように、第２実施例では、３次元屈折率異方性を有する高分子フィルムからなる位相差板３ｄを上側位相差板として用いているが、この構成によっても、第１実施例と同様の効果を得ることができる。即ち、このように構成した液晶装置１について表示性能を確認したところ、透過時の視野角特性を２倍以上に改善し、視野角による色変化を少なくすることができた。また、コントラストについても改善が見られた。図１１（ｂ）に第２実施例の構成によるコントラストの測定値を示す。図１１（ｂ）の結果に示されるように、透過時のコントラストを２倍以上に向上させるとともに、反射時のコントラストを１．３倍以上に向上させることができた。

［その他の実施形態］
なお、上記の実施形態はアクティブ素子としてＴＦＤ素子４０を用いた例であったが、その代わりに、アクティブ素子としてＴＦＴを用いた液晶装置に本発明を適用してもよい。

また、上記の実施形態では、ラビング処理された配向膜により液晶をツイストさせているが、これ以外の方法によっても、液晶をツイストすることができる。例えば、シリコン酸化膜などを基板表面に斜方蒸着することにより配向膜を作製することができる。また、基板上に光硬化性樹脂をコーティングした後、縞状に光の強弱をつけて露光硬化した光硬化性樹脂層を配向膜として用いることもできる。

［電子機器］
図１２は、本発明による液晶装置１を搭載した電子機器の一例としての携帯電話機の構成を示す斜視図である。

図１２において、携帯電話機１４００は、複数の操作ボタン１４０２のほか、受話口１４０４、送話口１４０６とともに、液晶装置１を備えるものである。この液晶装置１にも、必要に応じてその背面にバックライトが設けられる。

なお、本実施形態の液晶装置を搭載可能な電子機器としては、携帯電話機の他、モバイルコンピュータ、液晶テレビ、ビューファインダ型又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、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などが挙げられる。

本発明が適用される液晶装置の電気的構成を示すブロック図である。図１に示す液晶装置の構成を示す分解斜視図である。図１に示す液晶装置の一部を拡大して示す拡大断面図である。図１に示す液晶装置の数画素分のレイアウトを示す平面図である。図４のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。視野角補償の原理説明図である。視野角補償の原理説明図である。第１実施例による光学部品の積層構成を示す図である。第２実施例による光学部品の積層構成を示す図である。第１及び第２実施例による各光学部品の軸方向などを示す図表である。第１及び第２実施例によるコントラストの比較結果を示す図表である。本発明の液晶装置を用いた電子機器の一例を示す斜視図である。

符号の説明

１液晶装置、２上側偏光板、３上側位相差板、５下側位相差板、７下側偏光板、９バックライト装置、１０液晶セル、１１画素、１２液晶層、１３反射表示領域、１４透過表示領域、２０素子側基板、２１データ線、２３画素電極、３０対向基板、３１走査線、３２層厚調整膜、３３部分反射層、３４カラーフィルタ、３６対向電極、４０ＴＦＤ素子

Claims

下側偏光板と、第１の下側位相差板と、第２の下側位相差板と、ネマチック液晶層及び部分反射層を有する液晶セルと、第１の上側位相差板と、第２の上側位相差板と、第３の上側位相差板と、上側偏光板とをこの順に配置してなる液晶装置であって、
前記下側偏光板は、前記上側偏光板側から見たときに吸収軸が所定の基準方向に対して反時計回りに０°〜１７５°の範囲内の角度を有し、
前記第１の下側位相差板は、前記上側偏光板から見たときに遅相軸が前記基準方向に対して反時計回りに１００°〜１８０°の範囲内の角度を有する低分散フィルムを用いており、
前記第２の下側位相差板は、前記上側偏光板から見たときに遅相軸が前記基準方向に対して反時計回りに４５°〜１３５°の範囲内の角度を有する低分散フィルムを用いており、
前記ネマチック液晶層は、ツイスト角が０°〜７０°の範囲内に設定され、
前記第１の上側位相差板は、前記上側偏光板から見たときに遅相軸が前記基準方向に対して反時計回りに８５°〜９５°の範囲内の角度を有するハイブリッド配向のディスコチック液晶フィルムを用いており、前記ディスコチック液晶フィルムはフィルム面内には位相差を有さず、フィルム面に垂直な方向には位相差を有し、
前記第２の上側位相差板は、前記上側偏光板から見たときに遅相軸が前記基準方向に対して反時計回りに８５°〜９５°の範囲内の角度を有し、３次元屈折率異方性を有する高分子フィルムを用いており、
前記第３の上側位相差板は、前記上側偏光板から見たときに遅相軸が前記基準方向に対して反時計回りに０°〜８０°の範囲内の角度を有する低分散フィルムを用いており、
前記上側偏光板は、前記上側偏光板側から見たときに吸収軸が前記基準方向に対して反時計回りに０°〜１３５°の範囲内の角度を有し、
前記第２の上側位相差板の３次元屈折率係数が−０．７〜０．７の範囲内であることを特徴とする液晶装置。
前記液晶セルは、半透過反射型液晶セルであり、前記部分反射層に対応する反射部における前記ネマチック液晶層の層厚が、前記反射部以外の透過部における前記ネマチック液晶層の層厚より薄いことを特徴とする請求項１に記載の液晶装置。
請求項１又は２に記載の液晶装置を備えることを特徴とする電子機器。