(57)【要約】【課題】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る半透過反射型の液晶表示装置を提供する。【解決手段】本発明の液晶表示装置は、１ドット領域Ｄ内に反射表示領域Ｒと透過表示領域Ｔとを具備した液晶パネル１０と、バックライト２０とを備え、対向して配置された上基板１１及び下基板１２と、前記両基板間に挟持された２２０°〜２７０°で捩れ配向した液晶層１３と、前記液晶層１３を挟んで上下に設けられた上偏光板１６及び下偏光板１８と、前記液晶層１３と前記上偏光板１６との間に設けられた位相差板１５ａ、１５ｂと、１ドット領域内に部分的に形成された反射層１４とを備えており、前記透過表示領域に１／４波長の位相差を有する１／４波長板１７が設けられ、前記上基板１１と反射層１４との間の反射表示領域Ｒに位相差補正層１９が設けられたことを特徴としている。【選択図】        図１
2004170867.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１ドット領域内に反射表示領域と透過表示領域とを具備した液晶パネルと、該液晶パネルの背面側に配設された照明装置とを備えた半透過反射型の液晶表示装置であって、
前記液晶パネルが、対向して配置された上基板及び下基板と、前記両基板間に挟持された２２０°〜２７０°で捩れ配向した液晶層と、前記液晶層を挟んで上下に設けられた上偏光板及び下偏光板と、前記液晶層と前記上偏光板との間に設けられた位相差板と、１ドット領域内に部分的に形成された反射層とを備えており、
前記透過表示領域に位相差層が設けられ、
前記上基板と反射層との間の反射表示領域に位相差補正層が設けられたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記位相差補正層の光学異方性Δｎとその層厚ｄとの積Δｎ・ｄが、１０ｎｍ〜５０ｎｍとされたことを特徴する請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記位相差補正層の遅相軸の方向が、該位相差補正層に近接する液晶分子の長手方向と３０°〜６０°の角度を成していることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記液晶層の光学異方性Δｎと、その層厚ｄとの積Δｎ・ｄが、８００ｎｍ〜９５０ｎｍ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。
【請求項５】
前記位相差補正層が、前記上基板の内面側に形成され、
前記位相差層が、前記下基板の外面側に配設された位相差板とされたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記下基板内面の反射層上に前記位相差補正層が形成され、前記位相差層が前記下基板内面側の透過表示領域に設けられたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
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を備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
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８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８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、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。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−３３２９１４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図８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ると、上偏光板１１６，下偏光板１１８の透過軸の方向、液晶層１１３の位相差等の光学条件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。
【０００５】
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る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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
まず、本発明者は、上記半透過反射型液晶表示装置における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６に示す構成の液晶表示装置を考案した。図６に示す液晶表示装置は、図８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および上位相差板１１５における位相差を従来のものとは異ならせることで、透過表示において偏光板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を透過す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６に示す液晶表示装置では、液晶層１１３の位相差の変更にともない反射表示における偏光の状態が変化しているため、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７Ａに示す透過表示では良好な電圧特性が得られるが、図７Ｂに示す反射表示では、透過表示と同一の印加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、階調表示に不具合が生じることとなる。
【０００７】
従って、図６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。
そこで、本発明者は、係る液晶表示装置を階調表示が必要な用途にも適用可能とするために、透過表示を最適化するように調整された位相差を、反射表示領域において補正することで、反射表示領域における位相差を最適化し、もって上記課題を解決する手段とした。
【０００８】
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、１ドット領域内に反射表示領域と透過表示領域とを具備した液晶パネルと、該液晶パネルの背面側に配設された照明装置とを備えた半透過反射型の液晶表示装置であって、前記液晶パネルが、対向して配置された上基板及び下基板と、前記両基板間に挟持された２２０°〜２７０°で捩れ配向した液晶層と、前記液晶層を挟んで上下に設けられた上偏光板及び下偏光板と、前記液晶層と前記上偏光板との間に設けられた位相差板と、１ドット領域内に部分的に形成された反射層とを備えており、前記透過表示領域に位相差層が設けられ、前記上基板と反射層との間の反射表示領域に位相差補正層が設けられたことを特徴としている。
上記構成の液晶表示装置によれば、前記上基板と反射層との間の反射表示領域に位相差補正層が設けられていることで、透過表示の輝度を向上させるために前記液晶層による位相差を調整したとしても、反射表示領域における偏光の状態を前記位相差補正層により補正することができるため、高輝度の反射表示を得ることができる。
従って、上記液晶層の位相差の調整により図８に示す従来の液晶表示装置に比して明るい透過表示を得ることができ、かつ上記位相差補正層を備えたことで、図６に示す液晶表示装置で問題とされていた反射表示における輝度、コントラストの低下と階調反転とを防止することができるようになっている。
【０００９】
次に、本発明の液晶表示装置においては、前記位相差補正層の光学異方性Δｎとその層厚ｄとの積Δｎ・ｄが、１０ｎｍ〜５０ｎｍとされた構成とすることが好ましい。積Δｎ・ｄを上記範囲とすることで、透過表示の輝度を向上させるために調整された液晶層の位相差を補正し、図６に示す液晶表示装置における反射表示の階調反転を効果的に防止することができる。
【００１０】
次に、本発明の液晶表示装置においては、前記位相差補正層の遅相軸の方向が、該位相差補正層に近接する液晶分子の長手方向と３０°〜６０°の角度を成していることが好ましい。
前記角度を上記の範囲とすることで、透過表示を明るくするために液晶層の位相差を調整したことに起因する反射表示の階調反転を効果的に防止することができ、高輝度の反射表示を得ることができる。
【００１１】
次に、本発明の液晶表示装置においては、前記液晶層の光学異方性Δｎと、その層厚ｄとの積Δｎ・ｄが、８００ｎｍ〜９５０ｎｍとされることが好ましい。前記Δｎ・ｄを上記範囲とすることで、透過表示、反射表示のいずれにおいても高輝度の表示を得ることができる。Δｎ・ｄが、８００ｎｍ未満では透過表示領域において液晶層側から上偏光板に入射する偏光の楕円率を小さくすることができず、透過表示の輝度を向上させる効果がほとんど得られない。また、Δｎ・ｄが９５０ｎｍを越えると、透過表示の輝度を向上させることはできるものの、反射表示における階調反転を前記位相差層により補正するのが困難になる。
【００１２】
次に、本発明の液晶表示装置は、前記位相差補正層が、前記上基板の内面側に形成され、前記位相差層が、前記下基板の外面側に配設された位相差板とされた構成とすることもできる。
上記構成によれば、透過表示領域における位相差を、パネル外面に配設した位相差板により形成するので、従来から良く用いられている延伸フィルムを適用することができ、液晶パネルの製造が容易になる。
【００１３】
次に、本発明の液晶表示装置は、前記下基板内面の反射層上に前記位相差補正層が形成され、前記位相差層が前記下基板内面側の透過表示領域に設けられた構成とすることもできる。
すなわち、本構成の液晶表示装置は、反射層上に形成する位相差層のΔｎ・ｄと、透過表示領域に形成する位相差層のΔｎ・ｄをそれぞれ層厚により制御することで、位相差補正層として機能する部位と、位相差層として機能する部位とを有する位相差層を形成したものである。
上記構成によれば、下基板の内面側に部位により異なる層厚を有する位相差層を形成するのみで、上記位相差補正層及び位相差層を形成することができ、製造効率を向上させることができる。
【００１４】
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る表示部を備えた電子機器を提供することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
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）
＜液晶表示装置の構成＞
図１は、本発明の第１の実施形態である液晶表示装置の部分断面構造を示す図である。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、１つのドット領域Ｄ内に反射表示領域Ｒと、透過表示領域Ｔとを具備した半透過反射型の液晶表示装置である。
【００１６】
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、ガラスやプラスチックなどの透光性材料からなる上基板１１の外面側に、第１の上位相差板（上位相差層）１５ａと、第２の上位相差板（上位相差層）１５ｂと、上偏光板１６とが順に積層配置されており、上基板１１の内面側（液晶層１３側）には、ドット領域Ｄ内で部分的に形成された位相差補正層１９と、この位相差補正層１９を覆う保護層２３と、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明導電材料により構成され、紙面と垂直に延在する平面視ストライプ状の複数の透明電極２４と、これら透明電極を覆う配向膜２５とが形成されている。
ガラスやプラスチックなどの透光性材料からなる下基板１２の外面側には、位相差板（位相差層）としての１／４波長板１７と、下偏光板１８とが積層配置されている。下基板１２の内面側には、ドット領域Ｄ内で部分的に形成された反射層１４と、反射層１４上のドット領域Ｄに対応する平面領域にそれぞれ設けられたカラーフィルタ２６と、これらのカラーフィルタ２６を覆うオーバーコート層２７と、紙面と平行に延在する複数の平面視ストライプ状の透明電極２８と、これらの透明電極２８を覆う配向膜２９とが順に形成されている。
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。
【００１７】
上記構成の本実施形態の液晶表示装置では、上基板１１上に形成された透明電極２４と、下基板１２上に形成された透明電極２８とが互いに直交する向きに形成されており、両基板の電極が交差する平面領域がドット領域Ｄに対応している。そして、ドット領域Ｄに含まれる反射層１４の平面領域が反射表示領域Ｒに対応し、反射層１４が設けられていない平面領域が透過表示領域Ｔに対応している。
従って、前記反射表示領域Ｒにおいて光路を構成する層と、透過表示領域Ｔにおいて光路を構成する層とは互いに異なっており、より詳細には、反射層１４、位相差補正層１９が、反射表示にのみ使用され、１／４波長板１７が、透過表示にのみ使用されるようになっている。
【００１８】
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）液晶からなるものとされている。その液晶の光学異方性Δｎと、液晶層１３の層厚ｄとの積Δｎ・ｄは８００ｎｍ〜９５０ｎｍの範囲とされることが好ましい。前記積Δｎ・ｄが８００ｎｍ未満では、透過表示領域において液晶層側から上偏光板に入射する偏光の楕円率を小さくすることができず、透過表示の輝度を向上させる効果がほとんど得られない。また、Δｎ・ｄが９５０ｎｍを越えると、透過表示の輝度を向上させることはできるものの、反射表示における階調反転を前記位相差層により補正するのが困難になる。
【００１９】
位相差補正層１９は、透過表示の輝度を向上させるために調整した液晶層１３の位相差を反射表示領域Ｒのみにおいて補正し、反射表示を最適化するために設けられている。この位相差補正層１９としては、例えば、配向膜と、この配向膜により配向された高分子液晶からなる高分子液晶層と、この高分子液晶層を保護するための保護膜とからなる３層構成のものを適用することができる。
また、本実施形態の液晶表示装置において、上記位相差補正層１９の遅相軸と液晶層１３の配向膜２５と接する液晶分子の長手方向とは、３０°〜６０°の角度を成して配置されることが好ましい。このような範囲とすることで、位相差補正層１９による補正作用の効率を高め、図６に示す液晶表示装置で問題となっていた反射表示の階調反転を効果的に防止することができる。
【００２０】
＜位相差補正層１９の形成方法＞
上記位相差補正層１９は、例えば以下の２通りの方法によって形成することができる。
第１の方法は、まず最初に、上基板１１上に配向膜材料であるＳＥ−３１４０（商品名、日産化学（株）製）をスピンコート法、あるいはフレキソ印刷法で塗布、焼成した後、ラビング処理を行う。次に、この配向膜上に高分子液晶溶液をスピンコート法（例えば回転数７００ｒｐｍで３０秒）により塗布する。ここで用いる高分子液晶は、例えばＰＬＣ−７０２３（商品名、旭電化工業（株）製）の８％溶液であり、溶媒はシクロヘキサノンとメチルエチルケトンの混合液、アイソトロピック転移温度が１７０℃、屈折率異方性Δｎが０．２１のものである。
【００２１】
次に、高分子液晶層のプレベイクを８０℃で１分間行い、さらに高分子液晶のアイソトロピック転移温度（１７０℃）以上となる１８０℃で３０分間加熱した後、徐々に冷却して高分子液晶を配向させる。
【００２２】
次に、保護膜の材料としてアクリル系感光性樹脂ＮＮ−５２５（商品名、ＪＳＲ（株）製）をスピンコート法（例えば回転数７００ｒｐｍで３０秒）で塗布する。このとき、膜厚は２〜３μｍ程度とする。次に、保護膜のプレベイクを８０℃で３分間行った後、フォトマスクを用いた露光（例えば露光強度が１４０ｍＪ／ｃｍ２、３５０ｎｍに感度を持つ紫外線光量計で測定した値）を行い、アルカリ性現像液中に室温で９０秒浸漬して現像を行い、反射表示領域にのみ保護膜を残存させる。なお、上記のアクリル系感光性樹脂はネガ型のため、反射表示領域が露光されるようにフォトマスクを形成しておく必要がある。そののち、保護膜のない部分の高分子液晶層を取り除く。以上の工程により上基板１１上に部分的に形成された位相差補正層１９を得ることができる。
【００２３】
第２の方法は、上記第１の方法において用いた高分子液晶に変えて、液晶性モノマーを用いた方法である。
まず、第１の方法と同様にして配向膜を形成した基板上に、液晶性モノマーであるＵＶキュアラブル液晶ＵＣＬ−００８−Ｋ１（商品名、大日本インキ化学工業（株）製）の溶液を、スピンコート法（例えば回転数７００ｒｐｍで３０秒）により塗布する。ここで用いる液晶性モノマー溶液は、Ｎメチル−２ピロリジノンとγ−ブチロラクトンの混合溶媒に２５％に希釈したものであり、アイソトロピック転移温度が６９℃、屈折率異方性Δｎが０．２０である。
【００２４】
次に、液晶性モノマーを６０℃で５分間乾燥させ、アイソトロピック転移温度（６９℃）以上となる９０℃で５分間加熱した後、徐々に冷却して液晶性モノマーを配向させる。本発明者がこの条件で実際に製造したところ、膜厚は６５０ｎｍが得られた。次いで、フォトマスクを用いた露光（例えば露光強度が３０００ｍＪ／ｃｍ２）を行うことにより液晶性モノマーを局所的に光重合させた後、アルカリ性現像液、もしくはケトン系有機溶剤中に６０秒浸漬して現像を行い、反射表示領域にのみ液晶性モノマー重合体を残存させる。これにより、液晶性モノマー重合体からなる層が形成される。その後、第１の方法と同様に保護膜を形成し、前記液晶性モノマー重合体の層を選択的に除去することで上基板１１上に部分的に形成された位相差補正層１９が得られる。
【００２５】
＜表示原理＞
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図２を参照して説明する。図２は図１に示す液晶表示装置の表示原理を説明するための説明図であり、図１に示す液晶表示装置の要部のみを図示している。また、図２において、図１と同一の符号は同一の構成要素を示している。
まず、図２右側に示す透過表示では、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１／４波長板１７により右回りの円偏光に変換されて、反射層１４が形成されていない領域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（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、液晶層１３及び上位相差板１５ａ、１５ｂ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（液晶分子の配向状態が電圧無印加状態と同一）の場合には、右回りの円偏光の状態より液晶層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。ここで、１／４波長板１７を用いたが、その代わりにある位相差値を有する位相差板にしてもよい。その場合、位相差板を通過した光は円偏光ではなく楕円偏光となる。
【００２６】
次に、図２左側に示す反射表示では、液晶パネル１０に入射した外光は、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１５ａ、１５ｂ及び位相差補正層１９によって所定の楕円偏光に変換されて液晶層１３に入射する。そして、液晶層１３がオン状態であれば、図２に示すように液晶層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て反射層１４に入射し、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により再び楕円偏光に変換され、次いで上位相差板１５ａ、１５ｂ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がオフ状態であれば、液晶層１３に入射した前記楕円偏光は、液晶層１３のオン時とは異なる偏光変換作用により楕円偏光となり反射層１４に到達し、液晶パネル１０の鉛直方向に反射されるとともに、その回転方向が反転する。そして、液晶層１３を透過された後、上位相差板１５ａ、１５ｂ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。
【００２７】
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、楕円偏光とされていることで、図８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、反射層１４の平面領域に対応する領域に位相差補正層１９が設けられていることで、透過表示に合わせて位相差を調整した液晶層１３の位相差が補正される。つまり、反射表示において、上偏光板１６を透過した直線偏光が、反射層１４により反射されて液晶層１３側から再度上偏光板１６に入射する際に直線偏光となるように、反射表示領域の位相差が調整されているので、高輝度の反射表示を行うことが可能になっている。そして、この位相差の調整により図６の液晶表示装置において課題とされていた階調反転も解決することができ、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。
【００２８】
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、０〜０．５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。
【００２９】
（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。また、図３に示す各構成要素のうち、図１と同一の構成要素については同一の符号を付している。
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、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とが順に積層されており、上基板１１内面側に紙面と垂直方向にストライプ状に延在する複数の透明電極２４と、これらの透明電極２４を覆う配向膜２５とが形成されている。下基板１２の外面側に下偏光板１８が配設されている。下基板１２の液晶層１３側には、ドット領域Ｄ内で部分的に形成された反射層１４と、反射層１４間の間隙の下基板１２上に形成された１／４波長層（位相差層）３３と、反射層１４上に形成された位相差補正層３１と、ドット領域に対応する平面領域にそれぞれ形成されたカラーフィルタ２６と、これらのカラーフィルタ２６を覆うオーバーコート層２７と、紙面に平行にストライプ状に延在する複数の透明電極２８と、これらの透明電極２８を覆う配向膜２９とが備えられている。
【００３０】
上記構成の本実施形態の液晶表示装置では、上基板１１上に形成された透明電極２４と、下基板１２上に形成された透明電極２８とが互いに直交する向きに形成されており、両基板の電極が交差する平面領域がドット領域Ｄに対応している。そして、ドット領域Ｄに含まれる反射層１４の平面領域が反射表示領域Ｒに対応し、反射層１４が設けられていない平面領域が透過表示領域Ｔに対応している。
従って、前記反射表示領域Ｒにおいて光路を構成する層と、透過表示領域Ｔにおいて光路を構成する層とは互いに異なっており、より詳細には、図３に示す構成要素のうち、反射層１４、位相差補正層３１は、反射表示にのみ使用され、１／４波長層３３は、透過表示にのみ使用されるようになっている。
【００３１】
本実施形態の液晶表示装置によれば、ドット領域Ｄ内で反射層１４が設けられていない下基板１２内面領域に、１／４波長層３３を設ける構成としたことで、より高輝度の透過表示が得られるようになっている。
つまり、図１及び図２に示す第１の実施形態の液晶表示装置では、バックライト２０から液晶パネル１０に入射した光は、反射層１４裏面において、円偏光となっているので、この光が反射層１４裏面で反射されるとその回転方向が反転する。そして、この光が再度１／４波長板１７を透過すると、紙面に垂直な直線偏光に変換されるため、偏光板１８により吸収される。これに対して、本実施形態の構成では、反射層１４の裏面側（下基板１２側）には１／４波長板１７は配置されていないので、バックライト２０から液晶パネル３０に入射した光は、反射層１４裏面において直線偏光であり、反射層１４裏面で反射されてもその偏光状態は変化しないため、偏光板１８を透過してバックライト２０へ戻され、表示光としてリサイクルすることが可能になる。
【００３２】
また、本実施形態の液晶表示装置は、その製造に際して位相差補正層３１及び１／４波長層３３の形成工程を効率化することができる。すなわち、位相差補正層３１及び１／４波長層３３は、いずれも位相差層の１種であり、光学異方性Δｎと層厚ｄとの積Δｎ・ｄが異なるのみであるため、反射層１４を形成した後、下基板１２上に位相差層を形成するに際して、反射層１４上に形成する位相差層の層厚と、反射層の間隙に形成する位相差層の層厚とが、それぞれ所定の層厚となるように形成することで、容易に位相差補正層３１及び１／４波長層３３とを形成することができる。
【００３３】
尚、図３に示す本実施形態の液晶表示装置は、図２に示す第１の実施形態の液晶表示装置を概ね同様の表示原理により動作するものであり、両者の違いは、位相差補正層の液晶層に対する配置と、１／４波長層の下基板に対する配置のみである。また本実施形態の液晶表示装置により上記第１の実施形態の液晶表示装置と同様の効果が得られるのは勿論である。
【００３４】
【実施例】
（第１の実施例）
本例では、上記第１の実施形態の構成を備えた液晶表示装置を、以下に示す各パラメータを変えて３種類作製し、その透過率と反射率を検証した。また、比較のために、図６に示す液晶表示装置、及び図８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１〜３（第１の実施形態）、比較例（図６に示す構成）、従来例（図８に示す構成）と呼ぶこととする。
図９は、本例で作製した比較例及び従来例の液晶表示装置の断面構成を示す図である。
図９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光源を備えている。
図９に示す構成は、図６に示す液晶表示装置と図８に示す従来の液晶表示装置とで共通である。すなわち、図６に示す液晶表示装置は、図８に示す液晶表示装置に対して、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。
【００３５】
以上の構成例１〜３、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）、位相差補正層１９のΔｎ・ｄ（Ｒ）、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位相差補正層１９の透過軸との成す角度θ、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が記されている。尚、液晶のツイスト角は左２４０°とし、上記各液晶表示装置で共通とした。
【００３６】
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。
【００３７】
表１に示すように、本発明に係る構成を備えた構成例１〜３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も従来以上の明るさ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、反射表示が暗く、また反射表示で階調反転が生じた。
【００３８】
【表１】
2004170867.tif 000003
【００３９】
次に、上記第１の実施例で作製した構成例１の液晶表示装置について反射表示の電圧特性を測定した結果を図４に示す。図４と、図７Ｂに示す比較例の電圧特性とを比較すると、本発明の構成を備えた構成例１の液晶表示装置では、階調反転が生じることなく約１．８Ｖ〜２．０Ｖの範囲でほぼリニアに反射率が上昇しており、本発明の構成によれば、液晶層の位相差調整により透過表示を明るくした場合にも、明るく階調反転のない反射表示を得られることが確認された。
【００４０】
（第２の実施例）
本例では、上記第１の実施例で作製した構成例１〜３の液晶表示装置において、優れた透過率及び反射率を得るための、位相差板１５ａ、１５ｂ及び位相差補正層１９の構成について検証した。
すなわち、表１に示す構成例１の液晶表示装置において、第１の位相差板１５ａのΔｎ・ｄ（Ｒ１）と、第２の位相差板１５ｂのΔｎ・ｄ（Ｒ２）とを変化させて両パラメータの最適条件を導出した。尚、前記最適条件の算出に際して、２．５％以上の透過率が得られ、かつ２０以上のコントラストが得られることを条件とした。
【００４１】
図５は、上記の条件を満たすＲ１及びＲ２の組み合わせを、Ｒ１を横軸、Ｒ２を縦軸としてプロットしたものである。この図に示すように、透過表示、反射表示のいずれにおいても明るい表示が得られるＲ１，Ｒ２の組み合わせは、グラフ上で帯状の分布を有していることが確認された。
そこで、この帯状分布内でＲ１，Ｒ２の組み合わせを採用したときに、反射表示において階調反転が生じない条件を位相差補正層１９のΔｎ・ｄ（Ｒ）および上基板の配向膜と接する液晶分子の長手方向と位相差補正層１９の遅相軸との成す角度θを変化させながら調べた。すると概略下記の表２のようになった。表２中、○は階調反転が生じない条件、△は階調反転は若干生じるものの実用上問題の無い条件、階調反転が生じる好ましくない条件である。
【００４２】
【表２】
2004170867.tif 000004
【００４３】
表２に示すように、位相差補正層１９のΔｎ・ｄ（Ｒ）が１０〜５０ｎｍであり、上基板の配向膜と接する液晶分子の長手方向と位相差補正層１９の遅相軸との成す角度θが１３５°±１５°（すなわち、３０°〜６０°）である条件が、階調反転を生じないもしくは階調反転が生じるが実用上問題の無い条件であった。
【００４４】
（第３の実施例）
本例では、上記第１の実施例の構成例１において、液晶のΔｎ・ｄ、及びツイスト角を変更して液晶表示装置を作製し、この液晶表示装置を構成例４とするとともに、その透過率と反射率を検証した。透過率及び反射率の測定方法は、上記第１の実施例と同様である。
表３に示すように、液晶のΔｎ・ｄを９３０ｎｍとし、ツイスト角を２５５°とした構成例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。
【００４５】
【表３】
2004170867.tif 000005
【００４６】
（電子機器）
図１０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。
【図面の簡単な説明】
【図１】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図である。
【図２】図２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３】図３は、本発明の第２の実施形態の液晶表示装置の断面構成図である。
【図４】図４は、第１の実施例における構成例１の液晶表示装置の電圧特性を示す図である。
【図５】図５は、第２の実施例において位相差板１５ａ、１５ｂのΔｎ・ｄの最適な組み合わせをプロットした図である。
【図６】図６は、図８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７】図７Ａは、図６に示す液晶表示装置の透過表示の電圧特性、図７Ｂは、同、反射表示の電圧特性を示すグラフである。
【図８】図８は、従来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】図９は、第１の実施例における比較例及び従来例の液晶表示装置の断面構成図である。
【図１０】図１０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  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  反射層、１５ａ、１５ｂ  上位相差板（上位相差層）、１６  上偏光板、１７  １／４波長板（１／４波長層）、１８下偏光板、１９，３１  位相差補正層、３３  １／４波長層、Ｄ  ドット領域、Ｒ  反射表示領域、Ｔ  透過表示領域
【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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