(57)【要約】【課題】反射型の液晶表示装置において、ＶＡモードの動作モードと、パッシブマトリックス方式駆動を採用し、高Ｄｕｔｙ化対応するためリタデーションΔｎｄ値大きくしたにも係らず、見る角度により色が変わるとの影響を受け難い、液晶表示装置を提供すること。【解決手段】本発明に係る液晶表示装置１０は、垂直配向された液晶層をパッシブマトリックス方式により駆動する液晶パネル１１と、前記液晶パネル１１の視認側に配置された偏光板１３と、前記液晶パネル１１と前記偏光板１３との間に配置された位相差板１４とを備え、前記駆動方式は１／Ｄ（Ｄは４以上の整数）のＤｕｔｙ駆動であり、前記液晶層のリタデーション値が５００ｎｍから１５００ｎｍの範囲であって、前記液晶パネル１１は、一対の基板１１２、１１５と前記一対の基板間に配置された液晶層１１３と、前記液晶層１１３の反視認側に形成された反射層とを形成している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直配向された液晶層をパッシブマトリックス方式により駆動する液晶パネルと、
前記液晶パネルの視認側に配置された偏光板と、
前記液晶パネルと前記偏光板との間に配置された位相差板と、を備えた反射型の液晶表示装置であって、
前記駆動方式は、１／Ｄ（Ｄは４以上の整数）のＤｕｔｙ駆動であり、前記液晶層のリタデーション値が、５００ｎｍから１５００ｎｍの範囲であって、
前記液晶パネルは、一対の基板と、前記一対の基板の間に配置された液晶層と、前記液晶層の反視認側に形成された反射層と、を有する液晶表示装置。
【請求項２】
前記反射層が、前記一対の基板の中で、反視認側に位置する基板の内面に形成されてい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３】
前記反射層が、前記反視認側に位置する基板に形成される電極と同一工程で形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記反射層が、反射電極であることを特徴とする請求項１又は請求項２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（Liquid  crystal）表示装置に関し、特に、反射型の液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、時計、電卓をはじめとして、家庭用の各種電気機器、測定機器、自動車用パネル、ワープロ、電子手帳、プリンター、コンピューター、テレビ等に用いられるようになっている。液晶表示装置の表示形態には、バックライトを備えた半透過型、透過型と呼ばれるものと、反射型と呼ばれるものがある。反射型液晶表示装置とは、太陽光、照明光等の外光だけを利用してバックライト無しで表示する液晶表示装置である。従って、別途のバックライトユニットが不要であるため、消費全力が少なく、軽量化がはかれ、電子手帳や個人情報端末機などのポータブル表示素子に広く適用されている。
【０００３】
次に、液晶とは、分子配列の仕方で、ネマチック、コレステリック、スメクチックの三種類に分けられる。このうち、液晶表示装置に使われることが多いのはネマチック液晶である。この液晶を、細かい溝のある二枚の配向膜（Alignment  Layer）で挟むと、液晶分子は配向膜の溝に沿って並ぶことになる。液晶表示方式としては、その代表的なものにＴＮ（Twisted  Nematic）モード、ＳＴＮ（Super  Twisted  Nematic）モード、ＶＡ（Vertical  Alignment）モード等を挙げることができる。ここでＴＮモードとは、配向膜に挟まれた液晶分子が９０°ねじれているものである。またＳＴＮモードとは、配向膜に挟まれた液晶分子が１８０〜２７０°程度ねじれているものである。またＶＡモードとは、電界オフの場合も液晶分子が基板に対して垂直に立つように配向させる垂直配向モードである。ＶＡモードの場合、入射した直線偏光の光は、液晶分子の複屈折の影響を受けずに、そのまま出射側の直線偏光板にまで到達する。よって、一方の偏光板で遮断されるので、電圧非印加の液晶表示パネルはほとんど光を通過しない。このように電圧を印加しない場合に光が遮断される状態をノーマリーブラックモードと言い、ＶＡモードは、電圧無印加状態で、ほぼ全ての液晶分子が垂直に配向しているので黒状態の透過率が非常に小さく、高いコントラストが得られるという特徴を有する。また、ＶＡモードは、上下の基板間に電圧を印加し、液晶分子の配列を基板に平行に強制的に配列することでスイッチングを行う。
【０００４】
ここで、ネマチック液晶を用いたＳＴＮモードにおいて、液晶の複屈折効果により生じる黄色または青色の着色を、位相差板を用いることよって色補償を行い、背景を明るくし、かつ背景の色付きを小さくする反射型液晶表示装置の技術が、特許文献１に開示されている。
【０００５】
また駆動方式としては、パッシブマトリックス方式や、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）やＴＦＤ（薄膜ダイオード）等により駆動されるアクティブマトリックス（ＡＭ）方式がある。ここで、パッシブマトリックス方式とは、Ｘ電極（Segment端子）とＹ電極（Common端子）を縦横の格子状に並べたものであり、構造が単純で安価であるというメリットを有する。しかし、高Ｄｕｔｙ駆動とした場合に、画質が低下するとのデメリットを有する。次に、アクティブマトリックス方式とは、各Ｘ電極、Ｙ電極、画素電極の三端子間に半導体（トランジスタ）を挟みスイッチングさせる構造であり、画素数が増えた場合でも高コントラスト及び高画質であるというメリットを有する。近年、特にアクティブマトリックス方式駆動によるＶＡモード型表示装置は、高速で広視野角の要求されるテレビ等への応用において、現在最も期待されているものである。そのような技術が、特許文献２に開示されている。しかし、アクティブマトリックス方式は、コストが高いというデメリットを有する。
【０００６】
ここで、高コントラスト性を得るためＶＡモードを選択し、構造が単純で安価であるというメリットを有するパッシブマトリックス方式による駆動を選択した場合、先述した高Ｄｕｔｙ駆動におけるデメリットを解消するためには、液晶の屈折率異方性（Δｎ）と液晶の層厚（ｄ）との積であるリタデーション（Δｎｄ）値を大きくすることにより解消することができる。
【０００７】
図３は、従来の白色光源１２１を有するバックライト１２を備えた透過型の液晶表示装置１００の断面図を示している。また、液晶分子の動作モードとしてＶＡモードを選択し、液晶層１１３は、電圧非印加状態で、視認側と反視認側にある２枚のガラス基板１１２、１１５の間に、液晶分子がガラス基板１１２、１１５に対して垂直に立つように配向する。液晶パネル１１は、２枚の偏光板１１１の間に、先ほどの２枚のガラス基板１１２、１１５と、液晶層１１３とを配置することにより形成される。ここで図３に示す液晶層１１３は、電圧を印加した場合の状態を示している。さらに駆動方式は、パッシブマトリックス方式駆動を採用し、１／Ｄ（Ｄ＝４）のＤｕｔｙ駆動、Δｎｄ値が１０００ｎｍである液晶表示装置１００の断面図を示す。次に、図４は、図３に示した液晶表示装置１００において、液晶パネル１１を見る角度と液晶パネル１１の天面からの法線とのなす角（視野角）が８０°までであって、電圧２．５Ｖの場合の色の視角依存性を示す図である。ここで、色の視角依存性とは、各方向から見た液晶パネルの色を測定し、それを色表示することにより判断したものである。
【０００８】
図４に示すように、Δｎｄの値が１０００ｎｍという大きな値になれば、視角依存性が高くなり、白色バックライトを備えた透過型の液晶表示装置１００においては、見る角度により色が変わるという問題が発生してしまう。
【０００９】
【特許文献１】特開平０９−０３３８８３号公報
【特許文献２】特開２００６−２３３１８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述のように、反射型の液晶表示装置において、高いコントラストを得るためＶＡモードの液晶表示方式を選択し、さらにパッシブマトリックス方式駆動を採用し、高Ｄｕｔｙ化対応する場合には、Δｎｄの値を大きくする必要性が生じた。その結果として、視角依存性が高くなり、見る角度により色が変わるという問題が発生していた。
【００１１】
本発明は、このような事情を背景としてなされたものであり、本発明の目的は、反射型の液晶表示装置において、高いコントラストを得るためＶＡモードの動作モードを選択し、さらにパッシブマトリックス方式駆動を採用し、高Ｄｕｔｙ化対応するためリタデーションΔｎｄ値大きくしたにも係らず、見る角度により色が変わるとの影響を受け難い、液晶表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る液晶表示装置は、垂直配向された液晶層をパッシブマトリックス方式により駆動する液晶パネルと、前記液晶パネルの視認側に配置された偏光板と、前記液晶パネルと前記偏光板との間に配置された位相差板と、を備えた反射型の液晶表示装置であって、前記駆動方式は、１／Ｄ（Ｄは４以上の整数）のＤｕｔｙ駆動であり、液晶層のリタデーション値が、５００ｎｍから１５００ｎｍの範囲であって、前記液晶パネルは、一対の基板と、前記一対の基板の間に配置された液晶層と、前記液晶層の反視認側に形成された反射層とを有することを特徴としている。
【００１３】
このような液晶表示装置は、高コントラスト、高Ｄｕｔｙ化を実現しつつ、液晶パネルと偏光板との間に位相差板が配置され、液晶パネルの中の液晶層の反視認側には反射層が形成されているので、液晶分子により生じる複屈折を自己補償できるため、Δｎｄ値が大きいにも係らず、見る角度により色が変わることを防止することができる。
【００１４】
また、このような液晶表示装置として、前記反射層が、前記一対の基板の中で、反視認側に位置する基板の内面に形成されていてもよい。このように構成された液晶表示装置は、Δｎｄ値が大きいにも係らず、見る角度により色が変わることを防止することができる。
【００１５】
また、このような液晶表示装置として、前記反射層が、前記反視認側に位置する基板に形成される電極と同一工程で形成されていてもよい。
【００１６】
このように構成された液晶表示装置は、反射層が、電極と同一工程で形成されているので、コストアップすることなく、Δｎｄ値が大きいにも係らず、見る角度により色が変わることを防止することができる。
【００１７】
また、このような液晶表示装置として、前記反射層が、反射電極からなるように形成してもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明により、反射型の液晶表示装置において、高いコントラストを得るためＶＡモードの動作モードを選択し、さらにパッシブマトリックス方式駆動を採用し、高Ｄｕｔｙ化対応するためリタデーションΔｎｄ値大きくしたにも係らず、見る角度により色が変わるとの影響を受け難い、液晶表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
発明の実施の形態．
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る液晶表示装置１０を示す断面図である。また、図２は、本発明の実施の形態に係る液晶表示装置１０の作用効果上の断面図である。
【００２０】
本実施の形態に係る液晶表示装置１０は、高いコントラストを得るためＶＡモードの液晶分子の動作モードを選択している。液晶層１１３は、電圧非印加状態で、視認側と反視認側にある２枚のガラス基板１１２、１１５の間に、液晶分子がガラス基板１１２、１１５に対して垂直に立つように配向する。ここで図１に示す液晶層１１３は、電圧を印可した場合の状態を示している。さらに本実施の形態に係る液晶表示装置１０は、パッシブマトリックス方式駆動を採用し、１／Ｄ（Ｄ＝４）のＤｕｔｙ駆動、Δｎｄ値が１０００ｎｍである。さらにまた図１に示すように、本実施の形態に係る液晶表示装置１０に使用される液晶パネル１１は、一対のガラス基板１１２、１１５と、一対のガラス基板１１２、１１５の間に液晶層１１３が配置されており、液晶層１１３の反視認側には全反射層１１４がガラス基板１１５の内面に形成されている反射型の液晶表示装置１０である。ここで全反射層１１４により、液晶層１１３と、視認側にあるガラス基板１１２と、位相差板１４と、偏光板１３とが対称的に反射され、実際には図２に示すような断面図の液晶表示装置１０として作用する。
【００２１】
ここで、液晶パネル１１は、画像の表示を行う部分である。また、偏光板１１１は、偏光方向の光を通過させ、偏光方向以外の光を遮断する役割を担う部分である。また、位相差板１４は、液晶パネルの光学補償用に用いられる材料であり、複屈折性による光学的な歪みや視角方向による変調が原因で起こる表示の着色等、視角依存性の発生を防止する目的で利用される。本発明の実施の形態に係る液晶表示装置１０において、位相差板１４は、１枚のみ使用されているが、コントラストを向上させるため、２枚使用しても良い。また一軸延伸の位相差板１４でも良いし、視野角改善のため、二軸延伸の位相差板１４を使用しても良い。
【００２２】
次に、全反射層１１４は、スパッタ法又は蒸着法により形成される。本実施の形態では、反視認側に位置するガラス基板１１５に形成される電極（図示せず）と全反射層１１４とを別工程で形成しているが、工程数の増加によるコストアップを防止するため、同一工程で形成しても良い。また反射電極としてもよい。さらに、全反射層１１４は、液晶層１１３の反視認側にあるガラス基板１１５の外面に形成されていてもよい。
【００２３】
従来の液晶表示装置１００は、図３に示すように、ほぼ全波長領域に輝度分布を持つ白色のＬＥＤ光源１２１を有するバックライト１２を備えた透過型の液晶表示装置１００であり、ＶＡモードの動作モードと、パッシブマトリックス方式駆動を採用し、高Ｄｕｔｙ化対応するために、Δｎｄ値を１０００まで高く設定した液晶表示装置１００である。従来の液晶表示装置１００の各方向から見た液晶パネル１１の色を測定し、それを色表示すると図４に示すように、色の視角依存性が高い。よって、Δｎｄの値が１０００ｎｍという大きな値になれば、視角依存性が高くなり、白色バックライトを備えた透過型の液晶表示装置１００においては、見る角度により色が変わるという問題が発生してしまう。
【００２４】
しかしながら、本実施の形態に係る液晶表示装置１０によれば、液晶パネル１１と偏光板１３との間に位相差板１４が配置され、液晶パネル１１の中の液晶層１１３の反視認側には、全反射層１１４を有するので、図２に示すように、液晶層１１３が、全反射層１１４を介して上下方向に対象となるように配置されたのと同じ構造となる。このような構造により、液晶分子により生じる複屈折の項を自己補償する。さらに、複屈折性による光学的な歪みや視角方向による変調が原因で起こる表示の着色等、視角依存性の発生を位相差板で解消する。よって、本実施の形態に係る液晶表示装置１０は、高コントラスト、高Ｄｕｔｙ化を実現しつつ、Δｎｄ値が１０００と大きいにも係らず、見る角度により色が変わるという視野角問題を解決することができる。
【００２５】
ここで、白色のＬＥＤ光源１２１を有するバックライト１２を備えた透過型の液晶表示装置１００において、ＶＡモードの動作モードと、パッシブマトリックス方式駆動を採用し、Ｄが４以上という高Ｄｕｔｙ化への対応をした場合に発生する、見る角度により色が変わるという視野角問題は、少なくとも、Δｎｄ値が５００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の範囲で発生することが確認された。しかし、
本実施の形態に係る液晶表示装置１０のように、液晶パネル１１と偏光板１３との間に位相差板１４を配置し、液晶パネル１１の中の液晶層１１３の反視認側に、全反射層１１４を形成することにより、Δｎｄ値が５００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の範囲で発生する視野角問題を解消することが確認できた。特に、Δｎｄ値が５００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の範囲において、視野角問題に対する効果が認められた。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態にかかわる液晶表示装置１０を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかわる液晶表示装置１０の作用効果上の断面図である。
【図３】従来の液晶表示装置１００の断面図である。
【図４】従来の液晶表示装置１００における視角依存性を測定した図である。
【符号の説明】
【００２７】
１１    液晶パネル
１２    バックライト
１３    偏光板
１４    位相差板
１１１  偏光板
１１２  視認側のガラス基板
１１３  液晶層
１１４  全反射層
１１５  反視認側のガラス基板
１２１  白色光源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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