(57)【要約】【課題】位相補償フィルムの適用に基づくコスト高及び工程の複雑さを除去した反射型液晶表示装置を提供する。【解決手段】反射電極２２及び下部配向膜２３を備える下部基板２１と、前記下部基板と対向配置され、対向面に上部配向膜２６を備え、かつ、所定の角度の光軸を有しλ／４の位相補償機能を有する透明性基板を備える上部基板２４と、前記下部基板と上部基板との間に介在し、所定の位相遅延値（ｄΔｎ）を有するツイストネマティック液晶層３０と、前記下部基板と非対向な上部基板の外表面上に取付けられた所定の偏光軸を有する偏光板２８とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
　反射電極及び下部配向膜を備える下部基板と、
　前記下部基板と対向配置され、対向面に上部配向膜を備え、かつ、所定の角度の光軸を有しλ／４の位相補償機能を有する透明性基板を備える上部基板と、
　前記下部基板と上部基板との間に介在し、所定の位相遅延値（ｄΔｎ）を有するツイストネマティック（Ｔｗｉｓｔ　Ｎｅｍａｔｉｃ）液晶層と、
　前記下部基板と非対向な上部基板の外表面上に取付けられた所定の偏光軸を有する偏光板とを備えることを特徴とする反射型液晶表示装置。
【請求項２】
　前記λ／４の位相補償機能を有する透明性基板は、５５０ｎｍの波長の光を全て円偏向させることができるガラス基板であることを特徴とする請求項１記載の反射型液晶表示装置。
【請求項３】
　前記λ／４の位相補償機能を有する透明性基板は、５５０ｎｍの波長の光の位相をλ／２に変換させることができるガラス基板であることを特徴とする請求項１記載の反射型液晶表示装置。
【請求項４】
　前記下部配向膜は、水平ラインに対し、０〜１０゜の角度を成す配向角度を有することを特徴とする請求項１記載の反射型液晶表示装置。
【請求項５】
　前記上部配向膜は、水平ラインに対し、−５０〜−５４゜の角度を成す配向角度を有することを特徴とする請求項１記載の反射型液晶表示装置。
【請求項６】
　前記液晶層は、０．１５〜０．１７μｍの位相遅延値を有することを特徴とする請求項１記載の反射型液晶表示装置。
【請求項７】
　前記液晶層は、左方向へ、５０〜６０゜のツイスト角度を有することを特徴とする請求項１記載の反射型液晶表示装置。
【請求項８】
　前記偏向板は、水平ラインに対し、１１２〜１２０゜の角度を成す偏光軸を有することを特徴とする請求項１記載の反射型液晶表示装置。
【請求項９】
　前記反射電極は、凹凸形状の表面を有することを特徴とする請求項１記載の反射型液晶表示装置。
【請求項１０】
　反射電極を備える下部基板と、
　前記反射電極上に形成され、配向角度が水平ラインに対し、０〜１０゜の角度を成す下部配向膜と、
　前記下部基板と対向配置され、所定の角度の光軸を有し、かつ、λ／４の位相補償機能を有する透明性基板からなる上部基板と、
　前記上部基板上に形成され、配向角度が水平ラインに対し、−５０〜−５４゜の角度を成す上部配向膜と、
　前記下部基板と上部基板との間に介在し、０．１５〜０．１７μｍの位相遅延値（ｄΔｎ）を有し、かつ、左方向へ、５０〜６０゜のツイスト角度を有するツイストネマティック液晶層と、
　前記下部基板と非対向な上部基板の外表面上に取付けられ、偏光軸の角度が水平ラインに対し、１１２〜１２０゜の角度を成す偏光板とを備えることを特徴とする反射型液晶表示装置。
【請求項１１】
　前記λ／４の位相補償機能を有する透明性基板は、５５０ｎｍの波長の光を全て円偏向させることができるガラス基板であることを特徴とする請求項１０記載の反射型液晶表示装置。
【請求項１２】
　前記λ／４の位相補償機能を有する透明性基板は、５５０ｎｍの波長の光の位相をλ／２に変換させることができるガラス基板であることを特徴とする請求項１０記載の反射型液晶表示装置。
【請求項１３】
　前記反射電極は、凹凸形状の表面を有することを特徴とする請求項１０記載の反射型液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、反射型液晶表示装置に関し、より詳細には、位相補償フィルムを除去した反射型液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
　周知のように、バックライトが不要である反射型液晶表示装置は、低消費電力、薄型及び軽量化を果たすことができるので、携帯用表示装置として有用であり、携帯電話や携帯機器の市場が広くなるにつれて、その需要が益々増加している。
　このような反射型液晶表示装置は、下部基板、反射電極、下部配向膜、液晶層、上部配向膜、上部透明電極、カラーフィルタ、上部基板、位相フィルム及び偏光板等を備え、これら構成要素が上記順序で積層された構造を有する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
　ここで、反射型液晶表示装置で使用される液晶の相はネマティック（ｎｅｍａｔｉｃ）及びコレステリック（Ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｉｃ）等がある。ネマチック相を用いた場合、液晶の分子配列は、水平（Ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ）、垂直（Ｈｏｍｅｏｔｒｏｐｉｃ）、ハイブリッド（Ｈｙｂｒｉｄ）及びツイスト（Ｔｗｉｓｔｅｄ）等に配列することができる。
　この中で、ツイストネマティック（Ｔｗｉｓｔ　Ｎｅｍａｔｉｃ：以下、ＴＮと記す）液晶配列は、液晶が両基板間で連続的にねじれている形態である。
【０００４】
　図１は、ＴＮ液晶が適用された従来の反射型液晶表示装置を概略的に示す断面図である。
　図に示すのように、反射電極２及び下部配向膜３を備えた下部基板１と、カラーフィルタ５及び上部配向膜６を備えた上部基板４とが液晶層１０がそれらの間に介在した状態で対向配置されている。下部基板１と非対向である上部基板４の外表面上には位相補償フィルム、例えば、λ／４フィルム７と偏光板８とが順次に取付けられている。
　λ／４フィルム７は、ＴＮ液晶の位相を補償してやるための一軸配向性フィルムであって、その光軸は偏光板の偏光軸に対し４５゜の角度を成す。液晶層１０は９０゜のツイスト角を有する。
【０００５】
　このようなＴＮ液晶モード採用反射型液晶表示装置は、以下に記すような光学的特性に従って表示の実行が行われる。
　先ず、電圧無印加時、偏光板を通過する間に直線偏光された光は、λ／４フィルムを通過して円偏光、例えば、左円偏光に変換され、その光は、液晶層を通過する間に更に直線偏光に変換されて、反射電極にて反射される。
【０００６】
　さらに、このように反射電極で反射された直線偏光の光は、液晶層を通過しながら左円偏光に変換された後、λ／４フィルムを通過して偏光方向が偏光板の偏光軸と平行である直線偏光に変換され、偏光板を通過する。これにより白（ｗｈｉｔｅ）状態を表示することが可能となる。
【０００７】
　次に、電圧が印加された時、偏光板とλ／４フィルムとを通過して左円偏光に変換された光は、何の変化（変換）なしに、液晶層をそのまま通過して反射電極で反射され、右円偏光に変換される。更に、液晶層とλ／４フィルムとを通過して偏光方向が偏光板の偏光軸と垂直な直線偏光に変換され、偏光板を通過できなくなることになり、これによって、黒（ｄａｒｋ）状態を表示することが可能となる。
【０００８】
　一方、上述の反射形液晶表示装置において、良好な表示画面品質は上述の各構成要素の特性値をどのように最適化させるのかによって左右される。特に、反射型液晶表示装置における効率よく反射率を増大させるためには、偏光板の偏光軸角度、位相補償フィルムの光学特性、液晶層の厚さ、液晶層の複屈折率、液晶のツイスト角度、反射板の特性等を最適化しなければならない。
【０００９】
【特許文献１】特開平０７−２８７２２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
　しかし、上述の従来の反射型液晶表示装置は、位相補償フィルム、例えば、λ／４フィルムを備えることにより、可視光波長の広い領域でλ／４の位相差を与えて、良好な表示画面を実現することができるが、位相補償フィルムが一般的な偏光板に比べて１０倍以上高価であることに関連して、製造コストの著しい増大と、併せて、製造工程が複雑になるという問題があった。
【００１１】
　そこで、本発明は上記従来の反射型液晶表示装置における問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、位相補償フィルムの適用に基づくコスト高及び工程の複雑さを除去した反射型液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
　上記目的を達成するためになされた本発明による反射型液晶表示装置は、反射電極及び下部配向膜を備える下部基板と、前記下部基板と対向配置され、対向面に上部配向膜を備え、かつ、所定の角度の光軸を有しλ／４の位相補償機能を有する透明性基板を備える上部基板と、前記下部基板と上部基板との間に介在し、所定の位相遅延値（ｄΔｎ）を有するツイストネマティック（Ｔｗｉｓｔ　Ｎｅｍａｔｉｃ）液晶層と、前記下部基板と非対向な上部基板の外表面上に取付けられた所定の偏光軸を有する偏光板とを備えることを特徴とする。
【００１３】
　ここで、前記λ／４の位相補償機能を有する透明性基板は、５５０ｎｍの波長の光を全て円偏向させることができるガラス基板であることが好ましい。
　または、前記λ／４の位相補償機能を有する透明性基板は、５５０ｎｍの波長の光の位相をλ／２に変換させるガラス基板であることが好ましい。
　また、前記下部配向膜は、水平ラインに対し、０〜１０゜の角度を成す配向角度を有することが好ましい。
　また、前記上部配向膜は、水平ラインに対し、−５０〜−５４゜の角度を成す配向角度を有することが好ましい。
　また、前記液晶層は、０．１５〜０．１７μｍの位相遅延値を有し、また、左方向へ５０〜６０゜のツイスト角度を有することが好ましい。
　また、前記偏向板は、水平ラインに対し、１１２〜１２０゜の角度を成す偏向軸を有することが好ましい。
　また、前記反射電極は、凹凸形状の表面を有することが好ましい。
【００１４】
　また、上記目的を達成するためになされた本発明による反射型液晶表示装置は、反射電極を備える下部基板と、前記反射電極上に形成され、配向角度が水平ラインに対し、０〜１０゜の角度を成す下部配向膜と、前記下部基板と対向配置され、所定の角度の光軸を有し、かつ、λ／４の位相補償機能を有する透明性基板からなる上部基板と、前記上部基板上に形成され、配向角度が水平ラインに対し、−５０〜−５４゜の角度を成す上部配向膜と、前記下部基板と上部基板との間に介在し、０．１５〜０．１７μｍの位相遅延値（ｄΔｎ）を有し、かつ、左方向へ、５０〜６０゜のツイスト角度を有するツイストネマティック液晶層と、前記下部基板と非対向な上部基板の外表面上に取付けられ、偏光軸の角度が水平ラインに対し、１１２〜１２０゜の角度を成す偏光板とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
　本発明によれば、位相補償フィルムを使用しない代わりに、上部基板として一定の光軸を有するλ／４のガラス基板を使用することにより、高価の位相補償フィルムを使用しないことにより、反射型液晶表示装置のコストを低めることができ、併せて、その製造時の工程を単純化することができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
　次に、本発明に係る反射型液晶表示装置を実施するための最良の形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
【実施例】
【００１７】
　図２は、本発明の実施例に係る反射型液晶表示装置を示す図面である。
　図に示すのように、本発明の反射型液晶表示装置は、反射電極２２及び下部配向膜２３を備える下部基板２１と、カラーフィルタ２５及び上部配向膜２６を備える上部基板２４とがＴＮ液晶等の所定の位相遅延値（ｄΔｎ）を有する液晶層３０を介在して挟み込むように対向配置された構成になっており、そして、下部基板２１と非対向な位置の上部基板２４の外表面上に、位相補償フィルムなしに偏光板２８のみが取付けられた構造である。
【００１８】
　ここで、下部配向膜２３の配向角度は、水平ラインに対し所定の角度を成し、上部配向膜２６の配向角度は、下部配向膜２３と一定の角度を有する。
　特に、上部基板２４は、位相補償フィルムの役目を果たすように備えられる。即ち、言い換えれば、上部基板２４は、位相補償の機能を実行可能な一定の光軸を有するλ／４板である透明性基板である。その際、λ／４の位相補償機能を有する透明性基板としては、５５０ｎｍの波長の光を全て円偏向させるガラス基板、及び５５０ｎｍの波長の光の位相をλ／２に変換させるガラス基板が用いられる。
【００１９】
　反射電極２２は、その表面が凹凸構造を有し、その形成方法は、以下の通りである。
　先ず、レジン膜を塗布した基板上にスペーサを吹き付けた状態後、光を照射してスペーサがレジン膜にはめ込まれるようにする。その後、ラビング布でラビングして、スペーサを除去してレジン膜の表面にランダム（ｒａｎｄｏｍ）形状の微細凹凸を形成する。それから、ランダム形状の微細凹凸を有するレジン膜上に電極物質を塗布して凹凸表面を有する反射電極を形成する。
【００２０】
　このような本発明による反射型液晶表示装置は、λ／４板であるガラス基板を上部基板に適用するので、高価な位相補償フィルムが不要であり、従って、従来の反射型液晶表示装置と比較して位相補償フィルムに該当するだけのコストを抑えることができ、併せて、位相補償フィルムの取付工程が不要になることで、製造工程も単純化させることができる。
【００２１】
　また、本発明による反射型液晶表示装置は、セルの内部におけるセルギャップと液晶の複屈折値（Δｎ）だけでは補償することができない光経路を位相補償機能が与えられた上部基板により調節することができ、また、セル全体の位相遅延値（ｄΔｎ）も０．２〜０．５３まで自由に調節することができる。
【００２２】
　一方、位相補償フィルムの代わりに、λ／４ガラス基板を上部基板に適用する時に、良好な表示画面品質を得るためには、λ／４ガラス基板の光軸に符合する偏光板の偏光軸角度、液晶層の位相遅延値（ｄΔｎ）、液晶のツイスト角度を決定するラビング角度等を最適化させて、高い反射率及びコントラスト比を得るようにする必要がある。
【００２３】
　図３は、本発明に係る反射型液晶表示装置におけるＴＮ液晶の複屈折設計範囲を示すグラフであり、図４は、本発明に係る反射型液晶表示装置における各構成要素の軸配列を示す図面である。
【００２４】
　図３を参照すると、従来技術に係るグループＩ及びＩＩの場合、液晶層の位相遅延値の設計範囲は、各々０．４５〜０．５３μｍと０．２０〜０．２７μｍ程度である。一方、本発明に係るグループＩＩＩの場合、液晶層の位相遅延値の設計範囲は、０．１５〜０．１７μｍ、望ましくは０．１５６８μｍ程度であり、ツイスト角度が左方向へ５０〜６０゜、望ましくは、５４゜の部分で最良の複屈折特性を示す。
【００２５】
　図４を参照すると、下部基板のラビング軸Ａの角度αは、水平ラインに対し、ほぼ０〜１０゜程度であり、上部基板のラビング軸Ｂの角度βは、−５０〜−５４゜程度であり、下部基板のラビング軸Ａと上部基板のラビング軸Ｂとが成すツイスト角度γは、ほぼ５４゜程度であり、偏光板の偏光軸Ｃの角度θは、水平ラインに対し、ほぼ１１２〜１２０゜、望ましくは１１６゜程度である。未説明符号Ｄは、λ／４ガラス基板の光軸を示す。
【００２６】
　図３及び図４から、本発明に係る反射型液晶表示装置は、下部配向膜の配向角度αを水平ラインに対し、ほぼ０〜１０゜の角度を成すようにし、上部配向膜の配向角度βを水平ラインに対し、ほぼ−５０〜−５４゜の角度を成すようにし、液晶層の位相遅延値を０．１５〜０．１７μｍ程度有するようにし、かつ、左方向へのツイスト角度γが５４゜を成すようにし、また、偏光板の偏光軸角度θを水平ラインに対しほぼ１１２〜１２０゜の角度を成すようにすれば、高い反射率及びコントラスト比を有することができ、良好な表示画面品質が得られる。
【００２７】
　図５及び図６は、本発明に係る反射型液晶表示装置における偏光特性を説明するための図面である。ここで、図２と同じ部分は同一図面符号で示す。
【００２８】
　図５を参照すると、電圧無印加時、入光した光は偏光板２８を通過しながら直線偏光され、更に上部基板２４を通過しながら左円偏光された後、液晶層３０を通過して直線偏光に変換されて反射電極２２で反射される。
　この後、このように反射電極２２で反射された直線偏光の光は、液晶層３０を通過しながら左円偏光に変換された後、上部基板２４を通過しながら偏光方向が偏光板２８の偏光軸と平行な直線偏光に変換されて偏光板２８を通過するので、白（ｗｈｉｔｅ）状態を表示することができる。
【００２９】
　図６を参照すると、電圧印加の際、偏光板２８を通過して変換された直線偏光は、上部基板２４を通過しながら左円偏光となり、左円偏光は、液晶層３０をそのまま通過した後、反射電極２２で反射され、更に、液晶層３０と上部基板２４とを通過しながら偏光方向が偏光板の偏光軸と垂直である直線偏光に変換されるので、光は偏光板２８を通過することができないので、黒（ｄａｒｋ）状態を表示することができる。
【００３０】
　図７及び図８は、電圧に応じた反射率の特性を説明するためのグラフである。ここで、図７は、従来の反射型ＴＮモード液晶表示装置の電圧に応じた反射率を示すグラフであり、図８は、本発明に係る反射型液晶表示装置における電圧に応じた反射率を示すグラフである。
【００３１】
　図７と図８とを比較すると、本発明に係る反射型液晶表示装置（図８）は、従来のそれ（図７）より電圧に応じた反射率特性が優れることが分かる。
【００３２】
　図９、図１０、図１１、図１２、図１３及び図１４は、本発明に係る反射型液晶表示装置の特性を説明するためのグラフである。
【００３３】
　ここで、図９及び図１０は、本発明に係る反射型液晶表示装置の電圧印加の際、左右側の視野角と上下側の視野角による各々の反射率（Ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ：Ｒ）特性を示すグラフである。
【００３４】
　図１１及び図１２は、本発明に係る反射型液晶表示装置の左右側の偏光板の角度と上下側の偏光板の角度による各々のコントラスト比（Ｃｏｎｔｒａｓｔ　Ｒａｔｉｏ：Ｃ／Ｒ）特性を示すグラフである。
【００３５】
　図１３は、本発明に係る反射型液晶表示装置の印加電圧Ｖに応じたコントラスト比（Ｃ／Ｒ）特性を示すグラフである。
　図１４は、本発明に係る反射型液晶表示装置の波長（λ）に応じた反射率（Ｒ）特性を示すグラフである。
【００３６】
　図９〜図１４の各々のグラフから分かるように、本発明に係る反射型液晶表示装置は、視野角に応じた反射率特性、偏光板の角度に応じたコントラスト比（Ｃ／Ｒ）特性及び印加電圧（Ｖ）に応じたコントラスト比（Ｃ／Ｒ）特性が共に優れていることが分かる。
　また、本発明に係る反射型液晶表示装置は、波長（λ）に対する反射率（Ｒ）の依存性も最小化されていることが分かる。
【００３７】
　尚、本発明は、上述の実施例に限られるものではない。本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】従来のＴＮ液晶適用反射型液晶表示装置を示す断図面である。
【図２】本発明の実施例に係る反射型液晶表示装置を示す断面図である。
【図３】本発明に係る反射型液晶表示装置におけるＴＮ液晶の複屈折設計範囲を示すグラフである。
【図４】本発明に係る反射型液晶表示装置における各構成要素の軸配列を示す図面である。
【図５】本発明に係る反射型液晶表示装置における偏光特性（電圧無印加時）を説明するための図面である。
【図６】本発明に係る反射型液晶表示装置における偏光特性（電圧印加時）を説明するための図面である。
【図７】従来の反射型ＴＮモード液晶表示装置の電圧に応じた反射率の特性を説明するためのグラフである。
【図８】本発明に係る反射型液晶表示装置の電圧に応じた反射率の特性を説明するためのグラフである。
【図９】本発明に係る反射型液晶表示装置の電圧印加時の左右側視野角に応じた反射率特性を示すグラフである。
【図１０】本発明に係る反射型液晶表示装置の電圧印加時の上下側視野角に応じた反射率特性を示すグラフである。
【図１１】本発明に係る反射型液晶表示装置の偏光板の左右側角度に応じたコントラスト比の特性を示すグラフである。
【図１２】本発明に係る反射型液晶表示装置の偏光板の上下側角度に応じたコントラスト比の特性を示すグラフである。
【図１３】本発明に係る反射型液晶表示装置の印加電圧に応じたコントラスト比の特性を示すグラフである。
【図１４】本発明に係る反射型液晶表示装置の波長に応じた反射率の特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３９】
　２１　　　　下部基板
　２２　　　　反射電極
　２３　　　　下部配向膜
　２４　　　　上部基板
　２５　　　　カラーフィルタ
　２６　　　　上部配向膜
　２８　　　　偏光板
　３０　　　　液晶層
【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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