(57)【要約】【課題】良好な表示特性および歩留まりを維持して光利用効率を高める。【解決手段】電極基板ＣＴ，ＡＲと、電極基板ＣＴ，ＡＲ間でねじれなく略平行に配列される液晶分子を含む液晶層７と、液晶層７とは反対の側において電極基板ＣＴ，ＡＲ上にそれぞれ配置される位相差板３，１３と、位相差板３，１３上にそれぞれ配置される偏光板１，１５と、電極基板ＣＴ，ＡＲの一方に配置されるカラーフィルタ５とを備える。電極基板ＡＲは偏光板１５側から入射するバックライト光を透過する光透過部９を含み、位相差板３，１３は液晶分子の配向方向に対して平行または直交する遅相軸を有し、液晶層７の屈折率異方性Δｎと液晶層７の厚さｄとの積、位相差板３の位相差Ｒ１、および位相差板１３の位相差Ｒ２が５３０ｎｍ≦Δｎｄ＋Ｒ１＋Ｒ２≦５７０ｎｍ、‐２０ｎｍ≦Δｎｄ−Ｒ１−Ｒ２≦２０ｎｍ、２５５ｎｍ≦Δｎｄ−Ｒ１＋Ｒ２≦２９５ｎｍ、および２５５ｎｍ≦Δｎｄ＋Ｒ１−Ｒ２≦２９５ｎｍという関係式の少なくとも１つを満足する。【選択図】　　図１
2004029413.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２電極基板と、前記第１および第２電極基板間に保持され、ねじれなく略平行に配列される液晶分子を含む液晶層と、前記液晶層とは反対の側において前記第１および第２電極基板上にそれぞれ配置される第１および第２位相差板と、前記第１および第２位相差板上にそれぞれ配置される第１および第２偏光板と、前記第１および第２電極基板の一方に配置されるカラーフィルタとを備え、前記第２電極基板は前記第２偏光板側から入射するバックライト光を透過する光透過部を含み、前記第１および第２位相差板は前記液晶分子の配向方向に対して平行または直交する遅相軸を有し、前記液晶層の屈折率異方性Δｎと前記液晶層の厚さｄとの積、前記第１位相差板の位相差Ｒ１、および前記第２位相差板の位相差Ｒ２が
５３０ｎｍ≦Δｎｄ＋Ｒ１＋Ｒ２≦５７０ｎｍ、
‐２０ｎｍ≦Δｎｄ−Ｒ１−Ｒ２≦２０ｎｍ、
２５５ｎｍ≦Δｎｄ−Ｒ１＋Ｒ２≦２９５ｎｍ、および
２５５ｎｍ≦Δｎｄ＋Ｒ１−Ｒ２≦２９５ｎｍという関係式の少なくとも１つを満足することを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】
前記バックライト光が前記カラーフィルタを透過したときの透過光の色度座標（ｘ，ｙ）は、０．２９０≦ｘ≦０．３１０および０．２８０≦ｙ≦０．３００の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項３】
第１および第２電極基板と、前記第１および第２電極基板間に保持され、ねじれなく略平行に配列される液晶分子を含む液晶層と、前記液晶層とは反対の側において前記第１電極基板上に配置される位相差板と、前記位相差板上に配置される偏光板と、前記第１電極基板に配置されるカラーフィルタとを備え、前記第２電極基板は前記偏光板側から入射する周囲光を反射する光反射部を含み、前記位相差板は前記液晶分子の配向方向に対して平行または直交する遅相軸を有し、前記液晶層の屈折率異方性Δｎと前記液晶層の厚さｄとの積、および前記位相差板の位相差Ｒ１が
２６５ｎｍ≦Δｎｄ＋Ｒ１≦２８５ｎｍ、および
‐１０ｎｍ≦Δｎｄ−Ｒ１≦１０ｎｍという関係式の少なくとも１つを満足することを特徴とする液晶表示素子。
【請求項４】
前記周囲光として標準光源Ｄ６５の光が前記カラーフィルタを２回通過した時の透過光の色度座標（ｘ，ｙ）は０．２９０≦ｘ≦０．３１０および０．２８０≦ｙ≦０．３００の範囲内であることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示素子。
【請求項５】
第１および第２電極基板と、前記第１および第２電極基板間に保持され、ねじれなく略平行に配列される液晶分子を含む液晶層と、前記液晶層とは反対の側において前記第１および第２電極基板上にそれぞれ配置される第１および第２位相差板と、前記第１および第２位相差板上にそれぞれ配置される第１および第２偏光板と、前記第１電極基板に配置されるカラーフィルタとを備え、前記第２電極基板は第２偏光板側から入射するバックライト光を透過する光透過部および前記第１偏光板側から入射する周囲光を反射する光反射部を含み、前記第１および第２位相差板は前記液晶分子の配向方向に対して平行または直交する遅相軸を有し、前記液晶層の屈折率異方性Δｎと光透過部上および光反射部上における前記液晶層の厚さｄ１，　ｄ２との積、前記第１位相差板の位相差Ｒ１、および前記第２位相差板の位相差Ｒ２が
５３０ｎｍ≦Δｎｄ１＋Ｒ１＋Ｒ２≦５７０ｎｍ、
‐２０ｎｍ≦Δｎｄ１−Ｒ１−Ｒ２≦２０ｎｍ、
２５５ｎｍ≦Δｎｄ１−Ｒ１＋Ｒ２≦２９５ｎｍ、および
２５５ｎｍ≦Δｎｄ１＋Ｒ１−Ｒ２≦２９５ｎｍという関係式の少なくとも１つを満足し、かつ
２６５ｎｍ≦Δｎｄ２＋Ｒ１≦２８５ｎｍおよび
‐１０ｎｍ≦Δｎｄ２−Ｒ１≦１０ｎｍという関係式の少なくとも１つを満足することを特徴とする液晶表示素子。
【請求項６】
前記バックライトの光が前記カラーフィルタを通過したときの透過光、並びに前記周囲光として標準光源Ｄ６５の光が前記カラーフィルタを２回通過した時の透過光の色度座標（ｘ，ｙ）が０．２９０≦ｘ≦０．３１０および　　０．２８０≦ｙ≦０．３００の範囲内であることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示素子。
【請求項７】
前記カラーフィルタが同一の光源に対して光透過部と光反射部に対応する領域間で異なる色度特性を示すことを特徴とする請求項５または６に記載の液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バックライト光および周囲光の少なくとも一方を利用して表示を行う液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶表示素子はノートパソコン、モニター、カーナビゲーション、中小型ＴＶ、携帯電話など様々な分野に応用されている。なかでも反射型液晶表示素子は、バックライトが不要であることから低消費電力、且つ薄型軽量といった利点を活かすべく、モバイルＰＣ等の携帯機器用ディスプレイへの応用が検討されている。
【０００３】
この反射型液晶表示素子は周囲光を利用して表示を行うことから、紙と同様に表示画面の明るさが周囲の照明環境に依存する。特に、暗闇では全く見えなくなってしまう。このため、最近では、周囲の照明環境が暗い場合に内蔵光源を補助的に利用する液晶表示素子が脚光を浴びている。例としては、内蔵光源を表示画面の後方に配置したバックライト方式の半透過型液晶表示素子や、内蔵光源を表示画面の前方に配置したフロントライト方式の反射型液晶表示素子があげられる。
【０００４】
ところで、いずれの液晶表示素子でも消費電力を低減しながら薄型軽量化を実現するためには、光利用効率をできるだけ高くする必要がある。例えば特開２０００−１９３９６２号公報（特許３０１５７９２号）は反射効率の高い反射層としてコレステリック液晶などの偏光反射素子を用いる方法を提案している。コレステリック偏光反射素子は、反射層に入射する光のうち、特定方向の円偏光の光を反射するものである。反射する光の波長領域は、コレステリック液晶の螺旋ピッチによって変わるため、ピッチの異なるコレステリック液晶層を複数積層することで、反射させたい波長領域のみを反射させることができ、特に、６層以上積層させることにより、可視光領域のほとんどを反射させることもできる。このようなコレステリック偏光反射素子では、通常用いられるアルミニウムなどの金属反射層と比べると、光の吸収が少ないため光の利用効率が高い。上述の記偏光反射素子を用いた液晶表示素子は、偏光反射素子の透過率／反射率を制御することができ、光利用効率の高い半透過型液晶表示素子を提供することが可能となる。
【０００５】
一方、従来から利用されている透過型液晶表示素子とほとんど同じ材料で製造できる反射型液晶表示素子あるいは半透過型液晶表示素子は、設備の共有化や部材コストの抑制、開発費の削減などメリットが多く、携帯電話やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）に既に実用化されている。しかし、これらの反射型あるいは半透過型液晶表示素子は、上記偏光反射素子を用いた液晶表示素子に比較して光の利用効率が低く、従って表示特性が十分でないか、または光源を明るく点灯するために消費電力が高くなっている。特に、半透過型液晶表示素子では、透過表示特性と反射表示特性の両方を十分な光利用効率で実現することが難しい。
【０００６】
例えば特開平１１−２４２２２６号公報はこのような問題を解決する手段として様々な液晶表示モードを提案している。　例えばホモジニアスモードを利用した半透過型液晶表示素子は、光利用効率を高めるために画素を透過領域と反射領域に分割し、それぞれの領域でのセルギャップを異ならせるように構成される。ホモジニアスモードでは、液晶分子が同一方向に配列しているため構造が単純で、位相差板などを用いた光学的な補償が容易であるため、コントラストが高く、視角が広い表示を実現することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ホモジニアスモードではセルギャップや位相差板がばらついた場合の光学特性のばらつきが、ＴＮ（ツイストネマティック）モードなどと比較して大きいことがわかっている。従って、製造プロセスで透過・反射それぞれの領域に対応するセルギャップをそれぞれ狭いマージンで管理し、構成する部材の光学特性も厳しく管理する必要があり、製造上の大きな問題になっている。
【０００８】
本発明の目的は、上述したような問題に鑑み、良好な表示特性および歩留りを維持するために製造プロセスにおいて厳しい管理を必要とせずに光利用効率を高めることが可能な液晶表示素子を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１観点によれば、第１および第２電極基板と、第１および第２電極基板間に保持され、ねじれなく略平行に配列される液晶分子を含む液晶層と、液晶層とは反対の側において第１および第２電極基板上にそれぞれ配置される第１および第２位相差板と、第１および第２位相差板上にそれぞれ配置される第１および第２偏光板と、第１および第２電極基板の一方に配置されるカラーフィルタとを備え、第２電極基板は第２偏光板側から入射するバックライト光を透過する光透過部を含み、第１および第２位相差板は液晶分子の配向方向に対して平行または直交する遅相軸を有し、液晶層の屈折率異方性Δｎと液晶層の厚さｄとの積、第１位相差板の位相差Ｒ１、および第２位相差板の位相差Ｒ２が５３０ｎｍ≦Δｎｄ＋Ｒ１＋Ｒ２≦５７０ｎｍ、‐２０ｎｍ≦Δｎｄ‐Ｒ１‐Ｒ２≦２０ｎｍ、２５５ｎｍ≦Δｎｄ‐Ｒ１＋Ｒ２≦２９５ｎｍ、および２５５ｎｍ≦Δｎｄ＋Ｒ１‐Ｒ２≦２９５ｎｍという関係式の少なくとも１つを満足する液晶表示素子が提供される。
【００１０】
本発明の第２観点によれば、第１および第２電極基板と、第１および第２電極基板間に保持され、ねじれなく略平行に配列される液晶分子を含む液晶層と、液晶層とは反対の側において第１電極基板上に配置される位相差板と、この位相差板上に配置される偏光板と、第１電極基板に配置されるカラーフィルタとを備え、第２電極基板は第１偏光板側から入射する周囲光を反射する光反射部を含み、位相差板は液晶分子の配向方向に対して平行または直交する遅相軸を有し、液晶層の屈折率異方性Δｎと液晶層の厚さｄとの積、および位相差板の位相差Ｒ１が２６５ｎｍ≦Δｎｄ＋Ｒ１≦２８５ｎｍ、および‐１０ｎｍ≦Δｎｄ‐Ｒ１≦１０ｎｍという関係式の少なくとも１つを満足する液晶表示素子が提供される。
【００１１】
本発明の第３観点によれば、第１および第２電極基板と、第１および第２電極基板間に保持され、ねじれなく略平行に配列される液晶分子を含む液晶層と、液晶層とは反対の側において第１および第２電極基板上にそれぞれ配置される第１および第２位相差板と、第１および第２位相差板上にそれぞれ配置される第１および第２偏光板と、第１電極基板に配置されるカラーフィルタとを備え、第２電極基板は第１偏光板側から入射する周囲光を反射する光反射部および第２偏光板側から入射するバックライト光を透過する光透過部を含み、第１および第２位相差板は液晶分子の配向方向に対して平行または直交する遅相軸を有し、液晶層の屈折率異方性Δｎと光透過部上および光反射部上における液晶層の厚さｄ１，　ｄ２との積、第１位相差板の位相差Ｒ１、および第２位相差板の位相差Ｒ２が５３０ｎｍ≦Δｎｄ１＋Ｒ１＋Ｒ２≦５７０ｎｍ、‐２０ｎｍ≦Δｎｄ１‐Ｒ１‐Ｒ２≦２０ｎｍ、２５５ｎｍ≦Δｎｄ１‐Ｒ１＋Ｒ２≦２９５ｎｍ、および２５５ｎｍ≦Δｎｄ１＋Ｒ１‐Ｒ２≦２９５ｎｍという関係式の少なくとも１つを満足し、かつ２６５ｎｍ≦Δｎｄ２＋Ｒ１≦２８５ｎｍおよび‐１０ｎｍ≦Δｎｄ２‐Ｒ１≦１０ｎｍという関係式の少なくとも１つを満足する液晶表示素子が提供される。
【００１２】
これら液晶表示素子では、積Δｎｄ，　Δｎｄ１，　Δｎｄ２および位相差Ｒ１，が適切な範囲に設定されるため、良好な表示特性および歩留りを維持するために製造プロセスにおいて厳しい管理を必要とせずに光利用効率を高めることが可能である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施形態に係る半透過型液晶表示素子について添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１はこの半透過型液晶表示素子の断面構造を示す。この半透過型液晶表示素子は第１および第２の電極基板ＣＴ，ＡＲ、ネマチィック液晶分子がこれら電極基板ＡＲ，ＣＴの各々に対してねじれなく略平行に配列されこれら電極基板ＡＲ，ＣＴ間に保持される液晶層７、液晶層７とは反対の側において電極基板ＣＴ，ＡＲ上にそれぞれ配置される第１および第２の位相差板３，１３、これら位相差板３，１３上にそれぞれ配置される第１および第２の１／２波長板（以下、λ／２板と表記する）２，１４、これらλ／２板２上に配置される第１および第２の偏光板１，１５、および偏光板１５上に配置されるバックライト１６を備える。電極基板ＣＴはガラス基板４、液晶層７の側においてガラス基板４上に配置されるカラーフィルタ５、このカラーフィルタ５を覆って配置される透明な対向電極６を含む。電極基板ＡＲはガラス基板１２、液晶層７の側においてガラス基板１２上に配置される複数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）部１１、この薄膜トランジスタ部１１を覆ってガラス基板１２上に配置される凹凸層１０、および凹凸層１０上にマトリクス状に配置され複数の薄膜トランジスタ部１１によりスイッチングされる複数の画素電極ＰＸを含む。各画素電極ＰＸは面積的に反射電極８および透明電極９に分割される。画素電極ＰＸおよび対向電極６はそれぞれ第１および第２配向膜ＲＡ，ＴＡにより覆われる。尚、λ／２板２および１４はフィルム面内の位相差が２７０ｎｍ前後の位相差板であるが、他の位相差板３，１３と区別するためにλ／２板と表記したものであり、位相差をこれに限定するものではない。
【００１５】
この液晶表示素子では、バックライト光が透過光として透明電極９を透過し、周囲光が反射光として反射電極８で反射される。液晶層７は画素電極ＰＸおよび対向電極６間の電圧に対応して透過光および反射光の位相を変調することにより表示を行う。
【００１６】
図１に示すように、反射電極８は偏光板１側から入射する周囲光を反射する光反射部を構成し、透過電極９は偏光板１５側から入射するバックライト光を透過する光透過部を構成する。液晶層７は凹凸層１０によって光透過部および光反射部上で異なる厚さを持つ。それぞれの厚さは液晶層７として使用する液晶の種類によって適当な値に設定されるものである。この第１実施形態では、屈折率異方性Δｎ＝０．０６のネマティック液晶が用いられ、光透過部上の液晶層厚ｄ１＝６．０μｍ、光反射部上の液晶層厚ｄ２＝３．２μｍとした。
【００１７】
電圧を液晶層７に印加しない状態において、液晶分子はほぼ同一方向に並んで配列する。配向膜ＲＡおよび配向膜ＴＡは、反平行となる向き（互いに平行となる方向で逆の向き）にラビング処理が製造時に施されている。尚、液晶層７は液晶分子にほとんどねじれのない配列であればよく、配向処理を平行同一向きに施したベンド配向や垂直配向、あるいは一方の基板側で平行配向で他方の基板側で垂直配向したものでも構わない。
【００１８】
偏光板１，１５、λ／２板２，１４、位相差板３，１３のそれぞれの光学軸および位相差値は液晶層７の厚さに応じて設定するが、その構成は無数にある。その理由は、光学軸と位相差の組み合わせによって、光学的に等価な構成が無数に作れるからである。この場合、”等価な構成”とは偏光板１およびλ／２板２および位相差板３を貼り合せた時、あるいは偏光板１５およびλ／２板２および位相差板１３を貼り合せた時に、偏光板側から入射した光が位相差板３または１３から出射するときの偏光状態が同じになるような構成をいう。ここでは、以下に述べる代表的な第１から第４の位相差板構成（Ｓ１）〜（Ｓ４）について詳しく述べる。
【００１９】
（Ｓ１）　位相差板３の遅相軸および位相差板１３の遅相軸が液晶層７の液晶分子の配向方向に対してともに平行である。
【００２０】
（Ｓ２）　位相差板３の遅相軸および位相差板１３の遅相軸が液晶層７の液晶分子の配向方向に対してともに垂直である。
【００２１】
（Ｓ３）　位相差板３の遅相軸が液晶層７の液晶分子の配向方向に対して垂直で、位相差板１３の遅相軸が液晶層７の液晶分子の配向方向に対して平行である。
【００２２】
（Ｓ４）　位相差板３の遅相軸が液晶分子の配向方向に対して平行で、位相差板１３の遅相軸が液晶分子の配向方向に対して垂直である。
【００２３】
尚、本発明はこれら４通りの位相差板構成（Ｓ１）〜（Ｓ４）に限定されるものではなく、位相差板構成（Ｓ１）〜（Ｓ４）と等価な構成に全て適用できる。
【００２４】
図２〜図５は液晶表示素子の透過率とΔｎ×ｄ１、位相差板３および１３の位相差値Ｒ１およびＲ２との関係を位相差板構成（Ｓ１）〜（Ｓ４）にそれぞれ対応して示し、図６および図７は液晶表示素子の反射率とΔｎ×ｄ２、位相差板３の位相差値Ｒ１との関係をそれぞれ示す。尚、図２〜図７では、透過率および反射率が最大となる値で規格化して示され、以下透過率および反射率とは断りのない限り上述のように規格化したものとする。　図２〜図５に示すように、位相差板構成（Ｓ１）〜（Ｓ４）のそれぞれにおいて透過率とΔｎｄ１、Ｒ１、Ｒ２とは一定の関係があり、透過率最大の場合と遜色のない表示特性を実現できる透過率９９％以上とするための条件はそれぞれ以下のようになる。
【００２５】
Ｓ１：　５３０ｎｍ≦Δｎｄ１＋Ｒ１＋Ｒ２≦５７０ｎｍ　　　．．．．　（１）
Ｓ２：　‐２０ｎｍ≦Δｎｄ１−Ｒ１−Ｒ２≦２０ｎｍ　　　．．．．　（２）
Ｓ３：　２５５ｎｍ≦Δｎｄ１−Ｒ１＋Ｒ２≦２９５ｎｍ　　　．．．．　（３）
Ｓ４：　２５５ｎｍ≦Δｎｄ１＋Ｒ１−Ｒ２≦２９５ｎｍ　　　．．．．　（４）
同様に図６および図７に示すように、反射率最大の場合と遜色のない表示特性を実現できる反射率９９％以上とするための条件はそれぞれ以下のようになる。
【００２６】
２６５ｎｍ≦Δｎｄ２＋Ｒ１≦２８５ｎｍ　　　　　．．．．　（５）
‐１０ｎｍ≦Δｎｄ２−Ｒ１≦１０ｎｍ　　　　　．．．．　（６）
上述の関係式（１）〜（４）のうちの少なくとも１つの条件を満たし、かつ（５）および（６）の少なくとも１つの条件を満たすようにΔｎｄ１、Δｎｄ２、Ｒ１、Ｒ２を決定することにより光利用効率が高い液晶表示素子を得ることができる。例えば本実施形態では、位相差板構成（Ｓ１）でΔｎ＝０．０６、ｄ１＝６．０μｍ、ｄ２＝３．２μｍ、Ｒ１＝８５ｎｍ、Ｒ２＝１０５ｎｍとした。これにより、本実施形態の液晶表示素子は、Δｎｄ１＋Ｒ１＋Ｒ２＝５５０ｎｍ、Δｎｄ２＋Ｒ１＝２７７ｎｍとなった。
【００２７】
図８には、本実施形態の液晶表示素子のうちカラーフィルタ層５を除き、Δｎｄ１、Δｎｄ２、Ｒ１、Ｒ２の値を変化させた場合の透過白表示の色付きの変化の様子を示す。ここで縦軸は彩度Ｃを表し、バックライト１６を基準として以下の式で計算したものとする。
【００２８】
Ｃ＝（ａ２＋ｂ２）１／２　　　．．．．　（７）　ここで、
ａ＝５００（（Ｘ／Ｘｂｌ）１／３−（Ｙ／Ｙｂｌ）１／３）、ｂ＝２００（（Ｙ／Ｙｂｌ）１／３−（Ｚ／Ｚｂｌ）１／３）
であり、Ｘ，Ｙ，ＺおよびＸｂｌ，Ｙｂｌ，Ｚｂｌはそれぞれ液晶表示素子（ただし開口率１００％の値に換算）およびバックライト１６のＸＹＺ表色系で表す三刺激値である。
【００２９】
図８に示すように、色付きはΔｎｄ１＋Ｒ１＋Ｒ２＝４８０ｎｍ付近で最小になっており、また図示されてはいないが４８０ｎｍより大きくなるにつれ黄色く、小さくなるにつれ青く色付いていく。従って、本実施形態のように透過率最大を得るように設定した場合には白色が黄色っぽい表示となってしまう。
【００３０】
さらに、Δｎｄ１＋Ｒ１＋Ｒ２＝５５０ｎｍ近辺では図８の彩度曲線が急峻であるため、セルギャップやＲ１、Ｒ２の位相差あるいは各構成要素の軸角度に製造ばらつきがあった場合に、見栄えが著しく異なった液晶表示素子ができることになり、製造歩留まりを下げることになる。
【００３１】
この問題の解決に関し、図８彩度曲線がΔｎｄ１＋Ｒ１＋Ｒ２＝５３０〜５７０ｎｍで最小値を取るように右側にシフトさせることが効果的である。そのためには、図８で除いて考えたカラーフィルタ層５の色度およびバックライト１６の色度を調整する。
【００３２】
一般に液晶表示素子に使用されるカラーフィルタおよびバックライトには、さまざまな波長分散特性をもつものがあり、これらを組み合わせた色度は波長分散特性の違いにより複雑に変化し、簡単な式で表すことができない。しかしながら、我々は様々なカラーフィルタおよびバックライトさらには液晶、位相差板を組み合わせて膨大なデータを取得することによって、一定の傾向があることを見出した。すなわち、本実施形態の液晶表示素子では、以下の関係が成り立つときに上述の問題がほぼ解決される。
【００３３】
カラーフィルタ層５にバックライト１６の光を入射したときの出射光の色度座標（ｘ１，ｙ１）が、
０．２９０≦ｘ１≦０．３１０　　．．．．　（８）
０．２８０≦ｙ１≦０．３００　　．．．．　（９）
本実施形態では、ｘ１＝３．００、ｙ１＝０．２９０となるようにカラーフィルタ層５およびバックライト１６を調整した。図５に本実施形態の液晶表示素子の透過白表示の彩度特性を示す。ただし、ここではバックライト１６およびカラーフィルタ層５を含めて測定し、周囲光として標準的なＤ６５光源を照射したものと仮定してこれを基準として彩度の計算を行った。尚、Ｄ６５光源とは，ＣＩＥ（国際照明委員会）の定める標準光源の１つである。
【００３４】
図９に示すように、Δｎｄ１＋Ｒ１＋Ｒ２＝５５０ｎｍで彩度は最小となり、色付きが最小になるとともに、製造ばらつきによる色のばらつきも最も小さくなった。
【００３５】
本発明は上述のような結果が得られる位相差板構成（Ｓ１）だけに限定されるものではない。すなわち、上述の位相差板構成（Ｓ２），（Ｓ３），（Ｓ４）あるいは、位相差板構成（Ｓ１）から（Ｓ４）に等価な構成の場合にも、全く同じ問題が生じバックライト１６およびカラーフィルタ層５を同様に設定すれば解決することができる。
【００３６】
同様にして反射の色付きも考えることができる。
【００３７】
図６はカラーフィルタ層５を除いたときの反射白表示の彩度特性を示す。反射の場合には、バックライトの代わりにＤ６５光源を照射したときの反射光を評価した。図６から明らかなように、Δｎｄ２＋Ｒ１＝２４０ｎｍのときに彩度曲線は最小になって、Δｎｄ２＋Ｒ１＝２７５ｎｍ付近では黄色く色付き、変化率も大きい。
【００３８】
我々は、やはり膨大なデータを分析することによって、反射の場合には周囲光として標準Ｄ６５光源がカラーフィルタ層５を２回透過したときの出射光の色度座標（ｘ２，ｙ２）が、
０．２９０≦ｘ２≦０．３１０　　．．．．　（１０）
０．２８０≦ｙ２≦０．３００　　．．．．　（１１）
を満たすときに上述の問題を解決させることができることを見出した。具体的には、ｘ２＝０．３００、ｙ２＝０．２９０になるようにカラーフィルタ層５を設定した。図７はこの設定により得られた彩度特性を示す。図７に示すように、Δｎｄ２＋Ｒ１＝２７５ｎｍで彩度は最小になって色づきが小さくなるとともに、ばらつきも最も小さくなった。
【００３９】
尚、上述のように透過表示の場合と反射表示の場合に異なるカラーフィルタ層５の設計が必要になる。理想的には、光透過部と光反射部においてカラーフィルタ層５の構造・材料を変えることなく上記条件を満足させることが望ましい。そのためにはカラーフィルタ層の赤、緑、青のそれぞれの波長分散とバックライト１６の波長分散を厳密に合わせ込む必要がある。
【００４０】
また、カラーフィルタ材料やバックライト部材の制限を少なくするためには、光透過部と光反射部でカラーフィルタ層５の構造や材料を変えることもできる。例えば、光透過部と光反射部でカラーフィルタ層５の厚さを変えたり、赤・緑・青画素の面積比率を異なるものとしたり、光透過部と光反射部で異なるカラーフィルタ材料を使うこともできる。あるいは、光反射部のカラーフィルタ層に部分的に穴を開けて実質的な色を調整することもできる。
【００４１】
上述の半透過型液晶表示素子では、透過表示でも反射表示でも同等の色表示を行うことができる。
【００４２】
次に、本発明の第２実施形態に係る液晶表示素子について説明する。この液晶表示素子は透過型の液晶表示素子であり、第１実施形態における光反射部を取り除いたものである。従って、図１において反射電極８および凹凸層１０を除くことによって得ることができる。その他の構成は、第１実施形態の光透過部と同様に作製されており、ここでは詳細な説明を省略する。本実施形態では、光反射部がないためにより自由にカラーフィルタやバックライトを選択することができ、第１実施形態で説明した透過表示に関する条件を満たすように設定することで、明るく色づきの少ない透過型液晶表示素子を歩留まりよく製造することができる。
【００４３】
次に、本発明の第３実施形態に係る液晶表示素子について説明する。この液晶表示素子は反射型の液晶表示素子であり、第１実施形態における光透過部を取り除いたものである。従って、図１において、透明電極９、第２の位相差板１３、第２のλ／２板１４、第２の偏光板１５、バックライト１６を除くことによって得ることができる。その他の構成は、第１実施形態の光反射部と同様に作製されており、ここでは詳細な説明を省略する。本実施形態では、光透過部がないためにより自由にカラーフィルタを選択することができ、第１実施形態で説明した反射表示に関する条件を満たすように設定することで、明るく色づきの少ない反射型液晶表示素子を歩留まりよく製造することができる。
【００４４】
尚、本発明は上述した実施形態の構成に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で様々に変形可能である。例えばλ／２板２および１４は無くしても良い。また、よりコントラストを向上させるために新たな位相差板を追加してもよい。さらに、液晶表示素子の用途によって広い視角が必要となる場合には、新たに視角補償フィルムを複数枚挿入することもできる。
【００４５】
また、本実施形態ではＴＦＴにより液晶層を駆動する構成としたが、ＴＦＤ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｄｉｏｄｅ）による駆動としてもよいし、単純マトリクス方式の駆動とすることもできる。この場合には、製造歩留まりがさらに上がるとともに、低開口率で明るさが向上し、消費電力も低下する。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、良好な表示特性および歩留りを維持するために製造プロセスにおいて厳しい管理を必要とせずに光利用効率を高めることが可能な液晶表示素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る液晶表示素子の断面構造を示す図である。
【図２】図１に示す液晶表示素子の透過率と光透過部セルギャップ、位相差板の位相差との関係を第１の位相差板構成に対応して示す図である。
【図３】図１に示す液晶表示素子の透過率と光透過部セルギャップ、位相差板の位相差との関係を第２の位相差板構成に対応して示す図である。
【図４】図１に示す液晶表示素子の透過率と光透過部セルギャップ、位相差板の位相差との関係を第３の位相差板構成に対応して示す図である。
【図５】図１に示す液晶表示素子の透過率と光透過部セルギャップ、位相差板の位相差との関係を第４の位相差板構成に対応して示す図である。
【図６】図１に示す液晶表示素子の反射率と光反射部セルギャップ、位相差板の位相差との関係を示す図である。
【図７】図１に示す液晶表示素子の反射率と光反射部セルギャップ、位相差板の位相差との関係を示す図である。
【図８】図１に示す液晶表示素子の透過白表示彩度と光透過部セルギャップ、位相差板の位相差との関係をカラーフィルタおよびバックライトを含めずに説明するための図である。
【図９】図１に示す液晶表示素子の透過白表示彩度と光透過部セルギャップ、位相差板の位相差との関係をカラーフィルタおよびバックライトを含めて説明するための図である。
【図１０】図１に示す液晶表示素子の反射白表示彩度と光反射部セルギャップ、位相差板の位相差との関係をカラーフィルタを含めずに説明するための図である。
【図１１】図１に示す液晶表示素子の反射白表示彩度と光反射部セルギャップ、位相差板の位相差との関係をカラーフィルタを含めて説明するための図である。
【符号の説明】
１，１５…偏光板
２，１４…λ／２板
３，１３…位相差板
４，１２…ガラス基板
５…カラーフィルタ
６…対向電極
７…液晶層
８…反射電極
９…透明電極
１０…凹凸層
１１…薄膜トランジスタ部
１６…バックライト
ＰＸ…画素電極
ＡＲ，ＣＴ…電極基板
ＲＡ，ＴＡ…配向膜
【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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