(57)【要約】【課題】パネルを構成する光学的構造物特有の波長分散特性によって、液晶表示装置の画面明るさが低下し、コントラスト比が低くなる現象を防止することができ、広帯域可視光線に対して減少された分散特性を有する液晶表示装置を提供する。【解決手段】少なくとも一つの基板で液晶層と接しない外側に設置される偏光板と、基板と偏光板の間に位置し、特定可視光線波長と関連して偏光板側に偏光板の透過軸と特定角Θ１を成す長軸（ｓｌｏｗ  ａｘｉｓ）を有する半波長位相遅延フィルム及び基板側に偏光板の透過軸と特定角Θ２を成す長軸（ｓｌｏｗ  ａｘｉｓ）を有する１／４波長位相遅延フィルムを有する１／４波長位相差板とを含み、Θ２は、Θ１に２を掛けた角度から４５度を引いた角度で定義されることを特徴とする。【選択図】図４
2010072666.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶パネルを成す二つの基板と、
前記基板の間に位置する液晶層と、
前記基板の中に少なくとも一つの基板で前記液晶層と接しない外側に設置される偏光板と、
前記基板と前記偏光板の間に位置し、特定可視光線波長と関連して前記偏光板側に前記偏光板の透過軸と特定角Θ１を成す長軸（ｓｌｏｗ  ａｘｉｓ）を有する半波長位相遅延フィルム及び前記基板側に前記偏光板の透過軸と特定角Θ２を成す長軸（ｓｌｏｗ  ａｘｉｓ）を有する１／４波長位相遅延フィルムを有する１／４波長位相差板と、
を含み、前記Θ２は、前記Θ１に２を掛けた角度から４５度を引いた角度で定義されることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記波長は５５００Åであることを特徴にする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記液晶層は複屈折による有効光路差Δｎｄが前記波長の１／４に該当し他基板の前記液晶層と接する面には反射板が設置されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記特定角Θ１は１５度、７５度、１０５度、１６５度、の中に一つで上下５度の範囲内の角度であり、
前記特定角Θ２は、Θ１×２−４５度であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記半波長位相遅延フィルム及び前記１／４波長位相遅延フィルムは、一つの軸線を有する（ｕｎｉ  ａｘｉｓ  ｆｉｌｍ）ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記基板と異なる他基板に前記液晶層と接しない外側に設置される他偏光板と、
前記他基板と前記他偏光板の間に位置し、前記波長と関連して前記他偏光板側に前記他偏光板の透過軸と特定角Θ４を成す長軸（ｓｌｏｗ  ａｘｉｓ）を有する半波長位相遅延フィルム及び前記他基板側に前記他偏光板の透過軸と前記Θ３を成す長軸を有する１／４波長位相遅延フィルムを有する１／４波長位相差板と、
をさらに含み、前記Θ３は、前記Θ４に２を掛けた角度から４５度を引いた角度で定義されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記液晶層は複屈折による有効光路差Δｎｄが前記波長の１／２に該当することを特徴にする請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記偏光板と前記他偏光板は投光軸と互いに平行なことを特徴にする請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記Θ１、及びΘ４の各々は、１５度、７５度、１０５度、１６５度のうちのいすれか１つであることを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記液晶パネルは反射領域と透過領域に分けられ、
前記反射領域は、前記液晶層の複屈折による有効光路差Δｎｄが前記波長の１／４に該当し、前記基板と異なる他基板の前記液晶層と接する面には反射板が設置されて成り、
前記透過領域は、前記液晶層は複屈折による有効光路差Δｎｄが前記波長の１／２に該当することを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記液晶パネルは薄膜トランジスターを有する画素で構成され、前記画素は反射領域と透過領域に分けられることを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記液晶層の厚さは前記液晶パネル内側に設置される有機絶縁膜の領域別厚さによって調節されることを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
前記液晶はホメオトロピック（ｈｏｍｅｏ  ｔｒｏｐｉｃ）に配列されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示装置に関し、より詳細には広帯域の可視光線に対して減少された分散特性を有する液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の画面表示装置にあって主役と言うことができるＣＲＴの短所を補って低消費電力化、軽量薄形化を実現できるＬＣＤがＣＲＴを代替する場合が増えている。画像の高品位化のためにバックライトを有する透過形が多く開発されたが、近来は個人情報端末器のような携帯用表示装置のために、太陽光のある明るい室外で使用できる液晶表示装置に対する要求が増え、性能が向上した反射形又は反透過形液晶表示装置が新しく開発、研究されている。
【０００３】
透過形液晶表示装置の場合にも画面の明るさが大事であるが、反射形の場合にも画面の明るさが液晶表示装置の品位の大事な尺度になり、特に、液晶や位相差板、偏光板等の材質上の特性により、外に出る光を完全に遮蔽しないようにするための理由で画面のコントラスト比（ｃｏｎｔｒａｓｔ  ｒａｔｉｏ）を高めることが液晶表示装置の大事な課題になっている。
【０００４】
図１は位相差板を使用してノーマルホワイトモードに駆動する既存の反射形ＬＣＤの基板構造と光学的駆動原理を概略的に示す図面である。この図面を通じてＬＣＤ各構成要素の機能と経路上の光の性質変化をよく見ることにする。
【０００５】
外部から入射する光の進行方向をｚ軸とし、両方向矢印で示した図面の左右側をｘ軸、同心円で示した図面を前後に通過する軸をｙ軸とする。そしてｚ軸方向に入射した外部光はｘｙ平面を無作為に振動する、偏光されない光になる。まずホワイトに示される場合を見ると、偏光板（１１）を経てＬＣＤパネルに入射した外部光は、偏光板（１１）の作用により透過軸であるｘ軸に対して平行に振動する線偏光になる。位相差板（１３）のｓｌｏｗ  ａｘｉｓは偏光板（１１）の透過軸に対して大概−４５°角度に配置され、従ってこの線偏光は位相差板（１３）を通過しながら両軸成分の間に９０°の位相差を与えて反時計方向に回転する円偏光になる。そして電圧が加わらない領域であるので、液晶はピッチ（ｐｉｔｃｈ）の１／４ほど捻れており、ｘ軸とｙ軸成分の間にもう一度９０°ほどの位相差を与えることでｙ軸に振動する成分だけが存在する線偏光となる。このｙ軸成分線偏光は反射された場合にもｙ軸に振動する線偏光を構成し、反射板（４１）で反射された光が液晶層（１９）を通過しながら位相は逆に９０°ほど回されて反時計方向に回転する円偏光になり、もう一度位相差板（１３）を通過しながら位相が９０°ほど回されてｘ軸に振動するｘ軸成分線偏光になる。そして偏光板（１１）の投光軸がｘ軸方向であるのでそのまま偏光板（１１）を通過して反射光になるので画面はホワイトの明るい領域になる。従ってこの部分を見るとＬＣＤパネルが電圧を掛けない正常状態で明るい画面（ｎｏｒｍａｌ  ｗｈｉｔｅ）として動作することが分かる。
【０００６】
次にダーク（ｄａｒｋ）部分を示す場合を見ると、入射する光の性質は同一である場合、入射して位相差板（１３）を通過するまでの経過は同一であり、反時計方向に回転する円偏光になる。そしてこの時は電圧が画素に印加された状態であるので、液晶は捻れのない平行な配列をしており、この中を進行する光の位相変化はなく、円偏光状態を維持することになる。そして反射板（４１）で反射された光は、円偏光状態で位相の変化を起して反射板に入る光と直交（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ）状態になる。即ち、回転方向が変わって時計方向に回転する円偏光になる。そして反射される過程でも液晶層（１９）を通過する際に位相が変化しないので時計方向円偏光になった状態を維持し、偏光板を通過しながら９０°の位相変化を起こしてｙ軸方向に振動するｙ軸成分を有した偏光になる。この偏光は偏光板がｘ軸方向投光軸を有するので、全体に通過する反射光が無いこととなるので、外部から電圧が印加された画素を見ると暗く見える。
【０００７】
ところで、白熱光源等の広い波長帯域にわたる光を放出する大部分の光源に対して、位相差板が本来の機能をしようすれば、方向による屈折率の差異と層厚さを掛けた値であるΔｎｄの値が、可視光線の全領域（３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）で波長の１／４となる条件を満足させなければならない。しかし、現存する大部分の位相差板材質の波長分散特性は紫外線領域に行くほど悪くなる。即ち、Δｎｄ値は理想的な場合とは反対に、紫外線領域に行くほど大きくなる傾向となっている。図２はこのような一般的位相差板物質の波長分散特性を示すグラフである。従って、可視光線の中間程度の波長に焦点を合わせて偏光板を設計すると、画素に電圧が印加されたダーク条件でも、特に紫外線側色相の光線が一部反射光を形成するので、１枚の位相差板フィルムだけで全領域の可視光線に対するΔｎｄを波長の１／４にするという設計条件を満足させることができないという問題がある。
【０００８】
例えば、前述したコントラスト比と関連して、特定波長に対して通過する偏光の位相差が９０°となるように位相差板を構成し、液晶層のΔｎｄ値が１／４波長になるようにすると、他の波長の光に対しては位相差板による位相変化値が９０°からずれて、液晶層のΔｎｄ値が１／４波長からずれることになる。その結果、画像を示すための光が放出される基板側に設置された、検光板の役割をする偏光板で、偏光板の投光軸と光の振動方向が正確に一致すること、正確に直角を形成して光が全部通過すること、または、全部通過しない状態を構成することができなくなる。即ち、明るく表示されるべき部分では放出される光の一部は通過されず、暗く表示されるべき部分では遮断されるべきである光の一部が通過する状態になる。そしてこのような状態は液晶表示装置にあって暗い状態での放出される光の強さに対する明るい状態での放出される光の強さ比率であるコントラスト比を非常に減少させ、明るい状態での画面明るさを下げて画質を低下させる。
【０００９】
コントラスト比を高めるためには一定波長の光源を使用し、当該波長に適合するように液晶パネルの各部分を調節して配置することが考えられるが、一定波長の光源を使用することは付加的な費用を高め、カラー表示に問題を起こすおそれがある。このような点を考慮すると一定波長の光源を使用することはむしろ全体的な光効率を下げるおそれがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は液晶表示で、パネルを構成する光学的構造物特有の波長分散特性によって、液晶表示装置の画面明るさを低下し、コントラスト比が低くなる現象を防止することができ、広帯域可視光線に対して減少された分散特性を有する液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
目的を達成するための本発明は、液晶パネルを成す二つの基板と、基板の間に位置する液晶層と、基板の中に少なくとも一つの基板で液晶層と接しない外側に設置される偏光板と、基板と偏光板の間に位置し、特定可視光線波長と関連して偏光板側に偏光板の透過軸と特定角Θ１を成す長軸（ｓｌｏｗ  ａｘｉｓ）を有する半波長位相遅延フィルム及び基板側に偏光板の透過軸と特定角Θ２を成す長軸（ｓｌｏｗ  ａｘｉｓ）を有する１／４波長位相遅延フィルムを有する１／４波長位相差板とを含み、Θ２は、Θ１に２を掛けた角度から４５度を引いた角度で定義されることを特徴とする。
【００１２】
位相差板を通過する平面偏光の光軸は偏光と位相差板の長軸が成す交差角ほどさらに回転されるので偏光板の投光軸と半波長位相遅延フィルムの長軸がお互いΘ１の角度を成す場合には、半波長位相遅延フィルムを通過した偏光板の投光軸に対して２×Θ１という角度を成すことになる。そして、１／４波長位相遅延フィルムの長軸が２×Θ１に４５°を加えた角度または引いた角度に形成することにより、平面偏光と１／４波長位相遅延フィルムの長軸が互いに４５°の交差角をなすので、基板に入射した平面偏光は基板を通過しながら円偏光を成すことになる。
【００１３】
ここで、波長は５５００Åであることが好ましい。
【００１４】
また、液晶層は複屈折による有効光路差Δｎｄが波長の１／４に該当し他基板の液晶層と接する面には反射板が設置されることが好ましい。
【００１５】
特定角Θ１は１５度、７５度、１０５度、１６５度、の中に一つで上下５度の範囲内の角度であり、特定角Θ２は、Θ１×２−４５度であることが好ましい。
【００１６】
また、半波長位相遅延フィルム及び１／４波長位相遅延フィルムは、一つの軸線を有する（ｕｎｉ  ａｘｉｓ  ｆｉｌｍ）ことが好ましい。
【００１７】
また、基板と異なる他基板に液晶層と接しない外側に設置される他偏光板と、他基板と他偏光板の間に位置し、波長と関連して他偏光板側に他偏光板の透過軸と特定角Θ４を成す長軸（ｓｌｏｗ  ａｘｉｓ）を有する半波長位相遅延フィルム及び他基板側に他偏光板の透過軸とΘ３を成す長軸を有する１／４波長位相遅延フィルムを有する１／４波長位相差板とをさらに含み、Θ３は、Θ４に２を掛けた角度から４５度を引いた角度で定義されることが好ましい。
【００１８】
液晶層は複屈折による有効光路差Δｎｄが前記波長の１／２に該当することが好ましい。
【００１９】
偏光板と他偏光板は投光軸と互いに平行であることが好ましい。
【００２０】
Θ１及びΘ４の各々は、１５度、７５度、１０５度、１６５度のうちいすれか１つとすることができる。
【００２１】
また、液晶パネルは反射領域と透過領域に分けられ、反射領域は、液晶層の複屈折による有効光路差Δｎｄが前記波長の１／４に該当し、基板と異なる他基板の液晶層と接する面には反射板が設置されて成り、透過領域は、液晶層は複屈折による有効光路差Δｎｄが波長の１／２に該当することが好ましい。
【００２２】
液晶パネルは薄膜トランジスターを有する画素で構成され、画素は反射領域と透過領域に分けられることが好ましい。
【００２３】
液晶層の厚さは液晶パネル内側に設置される有機絶縁膜の領域別厚さによって調節されることが好ましい。
【００２４】
液晶はホメオトロピック（ｈｏｍｅｏ  ｔｒｏｐｉｃ）に配列されることが好ましい。
【００２５】
本発明で大概は反射形ＬＣＤを対象にして一基板外面には位偏光板と位相遅延フィルムが設置され、他の基板内面には反射板が設置されることが一般的である。しかし、透過形ＬＣＤを成す場合には各基板外面に偏光板と位相遅延フィルムが設置される。この時内面は基板で液晶層に接する面であり、外面は液晶層と反対側面になる。そして透過形の場合二つ基板と位相遅延フィルム及び偏光板の順序及び主軸角度差異は相互対称性を有するように配置することが好ましい。
【００２６】
反射形ＬＣＤと関連して、位相遅延フィルムの長軸（ｓｌｏｗ  ａｘｉｓ）と偏光板の投光軸に成す適切な角度は、実験やコンピューターを利用した模擬実験を通じて得ることができる。偏光板と半波長位相遅延フィルム、１／４波長位相遅延フィルムを順次重ねて置いて１／４波長位相差板下に反射板を付ける。そして、二つの位相差板を前での関係式によって回転させながら反射光の強さを測定する。この時反射光の強さが極小値を有する偏光板投光軸と位相遅延フィルムの長軸の間の角度を得るとなる。これらの値は単一の値に表現することができず、いくつかの値で示される。互いに縮退（ｄｅｇｅｎｅｒａｔｅｄ）されない、独立的な角度を得ると、半波長位相遅延フィルムの長軸と投光軸の間の角度には５５００Å波長に対して１５度、７５度、１０５度、１６５度が得られる。
【００２７】
透過形ＬＣＤと関連すると、二つの基板外面に各々偏光板と半波長位相遅延フィルム、１／４波長位相遅延フィルムが設置される。半波長位相遅延フィルムと１／４波長位相遅延フィルムは結局組み合わされて一つの新しい１／４波長位相差板の役割をすることになる。１／４波長位相差板の主な作用は直線偏光を円偏光に作ることであるので偏光板との関係で設置の条件は偏光板の投光軸と偏光板に相対的に隣接した位相遅延フィルムの長軸（ｓｌｏｗ  ａｘｉｓ）が特定角度Θ１を成す時偏光板に相対的に遠い位置の位相遅延フィルムの長軸は、２×Θ１で４５°小さい角度または大きな角度であるΘ２となるように設置される点で同一である。
【００２８】
結局、基板一つで偏光板と位相差板を通過した偏光が上である偏光であると、他の基板で偏光板と位相差板を通過して入射する光は左円偏光又はモードによって上円偏光になるようにする。液晶パネルの前後基板の二つの偏光板の間の関係は特別な制限はなく、液晶層厚さによって変化させることができる。好ましくは、液晶条件を半波長又は１／４波長として考慮する時、相互に０度又は９０度を成すようにする。従って、二つ基板を全て通過する光は最終的に通過することになる出射側基板の偏光板前で直線偏光になり、この直線偏光が偏光板の主軸方向と垂直を成すか水平を成すかの可否によってダークモード又はホワイトモードに作用することになる。そして、二つの基板に設置される半波長位相遅延フィルム及び１／４波長位相遅延フィルムは光学的な特性で同一となるべきものである。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によると液晶表示装置の位相差板の制作及び設置条件の改善を通じて広帯域位相差板を使用せずに、可視光線大部分の領域に対して波長別分散の問題を減らすことができ、液晶層の位相変化役割を勘案して反射率とコントラスト比をよりもっと改善してＬＣＤ製品の画質を改良することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】位相差板を使用してノーマルホワイトモードに駆動する既存の反射形液晶表示装置の構成要素及び光学的駆動原理を示す説明図。
【図２】一般的な材質の単一位相差板の波長分散特性を示すグラフ。
【図３】液晶表示装置画面の相対的明るさを測定するための光学装置の断面構造図。
【図４】図３のような構成で各層を分離して軸線関係を示す説明図。
【図５】位相差板を成す各材料別に偏光板投光板との位相遅延フィルムの長軸の角度差Θ１，Θ２を変化させながら得た反射率のシミュレーション値を示すグラフ。
【図６】位相差板を成す各材料別に偏光板投光板との位相遅延フィルムの長軸の角度差Θ１，Θ２を変化させながら得た反射率のシミュレーション値を示すグラフ。
【図７】図３のような光学構造でΘ１，Θ２を各々１５°、７５°にした場合の材料別、光の波長による反射率シミュレーション値を示すグラフ。
【図８】実際にポリカボネイト（ＰＣ）及びＡＲＴＯＮＴＭを使用して表１の条件に位相遅延フィルムを制作して図３の光学構造で実際測定する実験の結果を示したグラフ。
【図９】本発明のＬＣＤパネルで視野角によるコントラスト比を示すグラフ。
【図１０】各波長領域に対する本発明の材料別反射率をスペクトル分析器に測定した場合を示すグラフ。
【図１１】反射透過形液晶表紙装置の表示部透過領域の断面を基板、液晶層、位相遅延フィルム及び偏光板配列観点で概略的に示した断面図。
【図１２】図１１の透過領域で矢印１の方向から見た各偏光板投光軸と位相遅延フィルムの長軸に間の相対的な角度を表示した平面図である。
【図１３】図１１の透過領域で矢印２の方向で見た各偏光板投光軸と位相遅延フィルムの長軸に間の相対的な角度を表示した平面図である。
【図１４】薄膜トランジスタ液晶表示装置の画素での下板断面を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。
【００３２】
図３は本発明のために考案して使用した光学構造であり、図４は図３の各構成層を軸線関係に示した説明図である。従来の位相差板での問題点で分かるように、１枚の位相差板では可視光線全領域に対して波長の１／４位相変化を起こすことができない。従って、本発明では２枚の位相遅延フィルムを、合して使用する。二つの位相遅延フィルムはお互い違うΔｎｄ値を有する単一軸線（ｕｎｉ  ａｘｉａｌ）フィルムを、前述したように偏光板の投光軸との交差角の間の関係によって定めた角度に結合して使用する。このような構造では二つのフィルムを通過した光は主軸自体が回転される。従って位相遅延フィルムが結合されてなる位相差板を、ある１つのフィルムでの複屈折による光経路差Δｎｄで表現することが無意味である。従って、結合された結果で得られる実効値のΔｎｄ値を使用すべきであるので、図３のような構造を通じて本発明の条件を得ることができる。
【００３３】
二つのフィルムを合成した実効光経路差Δｎｄが可視光全域で波長の１／４ならば反射光がないダーク状態になり、波長の１／４にならない領域があると反射光があることになる。即ち、反射される光の量は実際の光経路差Δｎｄが波長の１／４で抜ける程度と比例する。従って実効光経路差Δｎｄの値が波長の１／４値にどのくらい近接したかを反射率として判断することができ、２枚の位相遅延フィルムに対する偏光板投光軸との相対角度値に対する最適の条件を得ることができるようにする。
【００３４】
反射光強さに対する実際の測定は硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）に対する比率として相対的な強度を測定する。より具体的には、図４に示すように、シミュレーションによる結果導出は、半波長位相遅延フィルム（３１）と１／４波長位相遅延フィルム（３３）の各々のΔｎｄ特性が波長５５０ｎｍで各々波長の１／２，１／４になり、偏光板（３７）の投光軸（６）と位相遅延フィルム（３１，３３）の長軸（ｓｌｏｗ  ａｘｉｓ：８，９）が各々Θ１，Θ２の角度を成すとした場合に、各位相遅延フィルムと反射板（３５）に対して光学的位相変化に使用される２×２ジョーンズマトリックス（Ｊｏｎｅｓ  Ｍａｔｒｉｘ）を対応させ、反射された光をコンピューターにより計算して得る。
【００３５】
円偏光は反射板で反射されながら相互に垂直を成す反対方向に回転する円偏光の状態になり、反射されながら成す経路で液晶層と半波長位相差板を順次に通過しながら、平面偏光（ｘ軸振動）、垂直方向に振動する平面偏光（ｙ軸振動）に変化し、最初に入射された光が通過した偏光板を通じて出射することになる。しかし、出射する時最初の偏光の方向と垂直方向の直線偏光（ｙ軸振動）状態であるので実際に光は遮断され暗い正常状態（ｎｏｒｍａｌｌｙ  ｂｌａｃｋ）を成すことになる。
【００３６】
この時、半波長位相遅延フィルムや１／４波長位相遅延フィルムは、特定波長の可視光線に対してΔｎｄ値が有する長さと比較される概念であって、他の波長の光に対しては半波長位相遅延フィルム、１／４波長位相遅延フィルムでないので、厳格に計算すると以上の論議は少しずつ異なってくる。しかし、位相遅延フィルムを重ねて使用しこれらを偏光板の各々が一定角度を成すように配置することで、位相差変化及び交差角が相互保安的な作用をする。結果的に、紫外線付近の一部可視光線領域を除外した大部分の可視光線に対して、これら位相遅延フィルムの配列が直線偏光に対して４５°擦れ違った１／４波長位相差板の役割をするようにし、正常状態（ｎｏｒｍａｌ）の明るさを０（ｄａｒｋ）に近くすることができる。
【００３７】
特定波長によって特定材質位相遅延フィルムの厚さを決定すると、特定角度はＡ位相差板と偏光板投光軸の間の角度をΘ１とすると、Ｂ位相差板との角度Θ２はΘ１に２を掛けて４５°を加えた値または４５°を引いた値にする。そしてこのような角度関係で計算された反射光値が角度の変化によって変わるグラフ上の最低点を形成する地点のΘ１、Θ２が最終的特定角度になる。この値は大概複数個得ることができる。例えば、波長５５０ｎｍの入射光に対して全体位相差板を構成する個々の位相遅延フィルムに対する相対角度Θ１、Θ２は４通りの組み合せとなるが、組み合せ１はＡ位相差板１５°、Ｂ位相差板７５°、組み合せ２はＡ位相差板７５°、Ｂ位相差板１９５°、組み合せ３はＡ位相差板１０５°、Ｂ位相差板１６５°、組み合せ４はＡ位相差板１６５°、Ｂ位相差板２８５°の組み合せとなる。
【００３８】
本発明を成す位相遅延フィルムは、特性が理論的にはΔｎｄを通じてだけ評価されるが、具体的には位相遅延フィルムを形成する材質及び架空方法によって各可視光線領域に対する分散特性が異なる。日本合成ゴム会社（ＪＳＲ）のＡＲＴＯＮ（商標）を採択することが特性上好適であるが、本発明によれば、多く位相遅延フィルムに使用されて来た伸長（ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ）されたＰＣ（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）材質も、大部分の領域での波長の１／４ほど位相を変化させる位相遅延フィルムとして役割を十分に果たすことができる。
【００３９】
本発明で偏光板と位相遅延フィルムの相対角度は、正確には偏光板の光投光軸と位相遅延フィルムの長軸（ｓｌｏｗ  ａｘｉｓ）との角度を意味し、偏光板の光透過軸とＡ位相遅延フィルム及びＢ位相遅延フィルムの長軸の間の角度は上の４通りの条件で提示した対であることが最適であるが、各位相遅延フィルムが正確な位置で５°程度の差異を有する場合であっても偏光板と位相遅延フィルムの相対角度を条件付けた効果を相当部分受けることができる。
【００４０】
図５及び図６は位相差板を成す各材料別に偏光板投光軸と位相遅延フィルムの長軸の角度差Θ１、Θ２を変化させて得た反射率のシミュレーション値であり、Θ２は図５ではΘ１の値に２を掛けて４５度を加えた値を、図６ではΘ１の値に２を掛けて４５度を引いた値を使用している。結果をよく見ると、完全なダーク状態を成す値を得ることができないが、現実的にダーク状態に対応する位相遅延フィルムの相対角度Θ１、Θ２実効値を得ることができる。その値を整理して見ると表１の４通りの条件と同じことになる。
【００４１】
【表１】
2010072666.tif 000003
この各結果からＡＲＴＯＮ  ＰＶＡの反射率が一番低く理想的な位相差板に近接した材料であることが分かる。
【００４２】
図７は図３のような光学構造でΘ１、Θ２を各々１５°、７５°にした場合に、光の波長による反射率シミュレーション結果を材料別に示したものである。また、図８は実際にポリカーボネイト（ＰＣ）及びＡＲＴＯＮ（商標）を使用して表１の条件で位相遅延フィルムを制作して、図３の光学構造で実際測定する実験の結果を示したグラフである。二つの図面を比較するとシミュレーション結果と実際実験の結果がよく整合することがわかる。また、二つの材料にあって全て４８０ｎｍより短い波長を有する光に対しては分散が多く起こって、位相差板としての特性が低下することがわかる。相対的に４８０ｎｍより短い波長を有する光に対しては分散特性が小さいＡＲＴＯＮ（商標）を使用することが好ましいことがわかる。
【００４３】
そしてシミュレーションを通じて得た表１の条件を適用して１２．１インチ反射形ＴＦＴ  ＬＣＤに位相差板を設置した場合、従来の位相差板付着方式に比べてＡＲＴＯＮを使用した場合は、ホワイトモードで反射率が１０％向上し、ダークモードで反射率が１／２水準に減少してコントラスト比は最高１００％まで向上した。そしてＡＲＴＯＮに代えてＰＣを使用した場合、従来のＰＣ位相差板に比べてコントラスト比が５０％程度向上することがわかる。その具体的な実験値は硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）に対する比率に示され、次の表２と同じである。
【００４４】
【表２】
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図９は本発明のＬＣＤパネルで視野角によるコントラスト比を示す図面であり、図１０は各波長領域に対する本発明の材料別反射率をスペクトル分析器で測定した結果を示すグラフである。ホワイトモードでは材料別差異は目立たないが、ダークモードに対しては４８０ｎｍ領域で材料間に大きな差異を生じることが分かる。図１０の円形に表示した短い波長部分でＰＣを使用した場合に、シミュレーションによる予想値と違ってダーク状態の反射率が減少するが、これは液晶層を保護するために偏光板に紫外線除去用化学処理をしたからである。
【００４５】
次は透過領域と反射領域を表示領域に共に有する反透過形液晶表示装置の例をよく見る。
【００４６】
本例でＬＣＤを構成する液晶パネル又は液晶セル（ＣＥＬＬ）の上板と下板に付着される偏光板は、互いに９０度の角度を形成するように配置する。この時の位相遅延フィルム各々が偏光板と成す角度をΘに示すと、上板の偏光板と二つの位相遅延フィルムの長軸（ｓｌｏｗ  ａｘｉｓ）がなす相対的な角度をΘ１とΘ２とし、下板の偏光板と下板側の二つの位相遅延フィルムの長軸が成す相対的な角度を下板の偏光板に近い順序にΘ４、Θ３とする。Θ２はΘ１を二倍にし４５度を加えた角度または引いた角度になり、Θ３はΘ４を二倍にして４５度を引いた角度または加えた角度になる。そして、上板を上から見る時、偏光板と位相遅延フィルムの組み合せを通過した光が例えば、上円偏光を成すように、また、下板を下から見る時、偏光板と位相遅延フィルムの組み合せを通過した光が例えば、上円偏光又は左円偏光を成すように、各基板の偏光板と位相差板の角度条件が決定される。
【００４７】
下の表３はこのような条件を満足しながらダーク状態で極小値を有するΘ１、Θ２、Θ３，Θ４をシミュレーション等を通じて得た結果の組み合せである。
【００４８】
【表３】
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表３で見ることができるように、偏光板と位相遅延フィルムだけの観点では、各条件は上板と下板とを取り替えて使用しても同じ結果を得ることができる対称性を有している。即ち、一方が左円偏光になる時、他の一方は上円又は左円偏光になるように配置されている。そして角度にあって１８０度の差異は実質的に差異がないことと同じである。好ましくは、液晶層に電界が掛からない状況でホワイトモードが示されるようにする。
【００４９】
上板と下板各々での偏光板と位相差板の配置が、上板を上から見た場合と下板を下から見た場合の全てで上円偏光条件に従うように配置される場合を以下に説明する。
【００５０】
図１１は反射透過形液晶表紙装置の表示部透過領域の断面を基板、液晶層、位相遅延フィルム及び偏光板配列観点で概略的に示すものである。
【００５１】
図１２と図１３は図１１の透過領域で矢印１の方向と矢印２の方向で見た各偏光板投光軸と位相遅延フィルムの長軸の間の相対的な角度を表示した平面図である。
【００５２】
全領域を通じて液晶層（１０９）の厚さが特定波長の１／４に該当する厚さであり、電界が印加されない場合をまず仮定する。上板（１１０）を経て上円偏光になった光は、液晶層（１０９）を通過しながら位相が１／４波長変化して、上板偏光板（１１７）の投光軸（１１６）と垂直を成す直線偏光になる。そして、直線偏光が下板（１２０）の透過領域を通過するともう一度上円偏光を成す状態で直線投光軸（１２６）を有した偏光板（１２７）に入射することになるので光の一部だけ通過する不安全なホワイトモードになる。
【００５３】
反射モードで運用されると、光は下板（１２０）に入射して上板（１１０）内面の反射板（未図示）で反射されもう一度下板（１２０）に出射される形態になる。反射モードでは下方で見る時上円偏光になった光が液晶層（１０９）を通過しながら下板偏光板（１２７）の投光軸（１２６）と垂直である直線偏光になる。反射された光はやはり下板偏光板（１２７）の投光軸（１２６）と垂直である直線偏光になって逆順に位相が変化しながら偏光された全体光が通過するホワイトモードに作動される。
【００５４】
液晶層（１０９）に電界が印加されると、液晶層（１０９）分子配列が垂直となって位相変化はないので、上板（１１０）を通過した上円偏光は下板（１２０）の位相遅延フィルム（１２１，１２３）の組み合せを通過しながら、上板偏光板（１１７）の投光軸（１１６）方向に振動する直線偏光になる。そして、下板偏光板（１２７）の投光軸（１２６）と垂直になるので、通過する光は理想的には０になる。一方、反射モードに作用する領域に対しては、下板（１２０）に入射した光は下板（１２０）を通過しながら、下方から見る時上円偏光になって液晶層（１０９）は位相変化と無関係になるので、反射光は左円偏光になる。左円偏光がもう一度下板を逆に過ぎる時は、下方偏光板直前段階で偏光板の投光軸方向と垂直である直線偏光になるので通過する光は０になる。
【００５５】
上の例では液晶層厚さが１／４波長に該当する場合だけを説明したが、半波長の場合にも同様に適用することができる。ただし、液晶層に電界が掛からない場合に、透過領域では偏光の全体が光の強さを損なうことなく通過することができるが、反射領域では偏光された光の強さの一部だけ通過して結局透過領域と反射領域の光の相対的強さだけ異なることとなる。
【００５６】
理想的には各液晶表示装置の表示領域で、好ましくは各画素別に、反射領域と透過領域を分ける時、液晶層（１０９）の厚さを反射領域は通過波長の１／４に維持し、透過領域は通過波長の１／２にすることが要求される。
【００５７】
かつ、上板と下板の偏光板の光軸を互いに平行な方向にすると、上から見て９０度ずれるように配置した場合と反対の結果にすることができる。
【００５８】
異なる大きさのセルギャップ（ｃｅｌｌ  ｇａｐ）が、一つの画素領域に形成される構造は、画面表示領域の画素で厚い有機絶縁膜を部分的に除去することによって形成することができる。図１４で見られる例は、薄膜トランジスター液晶表示装置の画素での下板断面を示すものである。有機絶縁膜（１３１）は薄膜トランジスターのソース電極（１３３）と反射電極（１３５）の間に形成される。有機絶縁膜が除去された部分が反射透過形液晶表示装置の透過領域（１３７）になり、透過領域（１３７）にはソース電極（１３３）に連結される透明電極（１３９）が形成されている。画素の他の領域には反射板、即ち、反射電極（１３５）を有する反射領域である。反射領域の液晶層の厚さは有効光路差（Δｎｄ）が特定波長の１／４であり、例えば透過領域（１３７）で除去された有機絶縁膜（１３１）の厚さ程度に厚くなった液晶層の厚さで、有効光路差が特定波長の１／２に及ばない場合にも、厚さが厚くなるほど透過した光の強さが強化される効果を持つ。
【００５９】
以上のいくつかの例を通じて説明した本発明で、一番大事な改善効果を有するのは、コントラスト比の増加である。コントラスト比は明るい状態での明るさの増加によって、またはより暗い状態での明るさの減少によりさらに向上することができるので、本発明の効果には暗い状態での明るさを低くすることができる点がもっとも大きい寄与をすることになる。
【符号の説明】
【００６０】
６，１１６，１２６：偏光板投光軸
８，９，１１９，１２８，１２９：位相遅延フィルムの長軸
１１，３７，１１７，１２７：偏光板
１３：位相差板
１９，１０９：液晶層
３１，１１１，１２１：半波長位相遅延フィルムの
３３，１１３，１２３：１／４波長位相遅延フィルム
３５：反射板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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