(57)【要約】【課題】電界印加画素に隣接した無電界画素に対応する明表示部に、前記電界印加画素の影が生じるのを防ぎ、二重像の無い良好な品質の画像を表示することができる反射型液晶表示装置を提供する。【解決手段】液晶分子が９０°のツイスト角でツイスト配向した液晶セル１の前側に前側偏光板１０を配置し、液晶セル１の後側に後側偏光板１２をその吸収軸１２ａを前側偏光板１０の吸収軸１０ａと直交させて配置し、後側偏光板１２の後側に反射手段１４を配置するとともに、液晶セル１と前側偏光板１０との間に、フィルム面に平行な面上に最も屈折率が大きいｘ軸とそれと直交するｙ軸を有し、これらの軸と直交する方向に最も屈折率が小さいｚ軸を有する二軸性位相差板１１を、そのｘ軸１１ｘを前側偏光板１０の吸収軸１０ａと平行にして配置し、液晶セル１のΔｎｄの値を３８０〜４２０ｎｍ、二軸性位相差板１１の面内位相差を２００〜３５０ｎｍ、Ｎｚ係数を１．５以上とした。【選択図】　　図１
2004093713.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示の観察側である前側の基板とこの前側基板に対向する後側基板の互いに対向する内面にそれぞれ、互いに対向する領域により複数の画素を形成するための電極が設けられ、これらの基板間に液晶分子が実質的に９０°のツイスト角でツイスト配向した液晶層が設けられてなる液晶セルと、
前記液晶セルの前側に配置された前側偏光板と、
前記液晶セルと前記前側偏光板との間に配置された位相差素子と、
前記液晶セルの後側に配置された後側偏光板と、
前記後側偏光板の後側に配置され、前側から入射した光を反射する反射手段とを備え、
前記前側偏光板が、その吸収軸と透過軸のいずれか一方を前記液晶セルの前側基板の近傍における液晶分子配向方向と実質的に平行にして配置され、前記後側偏光板が、その吸収軸を前記前側偏光板の吸収軸に対して実質的に直交させて配置されるとともに、
前記液晶セルの液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層厚の積Δｎｄの値が３８０〜４２０ｎｍに設定され、
前記位相差素子は、光学的に二軸性を有するフィルムからなり、そのフィルム面に平行な面上に、最も屈折率が大きいｘ軸とそれと直交するｙ軸を、これらの軸とそれぞれ直交する方向に、最も屈折率が小さいｚ軸を有し、前記ｘ軸方向の屈折率をｎｘ、前記ｙ軸方向の屈折率をｎｙ、前記ｚ軸方向の屈折率をｎｚとしたとき、前記ｘ軸方向の屈折率ｎｘと前記ｙ軸方向の屈折率ｎｙとの差が２００〜３５０ｎｍ、Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）の式で表わされるＮｚ係数が１．５以上である二軸性位相差板からなっており、この二軸性位相差板が、前記ｘ軸を前記前側偏光板の吸収軸と実質的に平行にして配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
二軸性位相差板は、ポリカーボネートの２軸延伸フィルムからなっ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】
液晶セルと反射手段との間または前記反射手段に光拡散手段が設けら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４】
反射手段は、前側に照明光を出射する面光源を備え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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、外光を利用する反射表示を行なう液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置としては、ＴＮ（ツイステッドネマティック）型のものが広く利用されている。
【０００３】
このＴＮ型液晶表示装置は、表示の観察側である前側の基板とこの前側基板に対向する後側基板の互いに対向する内面にそれぞれ、互いに対向する領域により複数の画素を形成するための電極が設けられ、これらの基板間に液晶分子が実質的に９０°のツイスト角でツイスト配向した液晶層が設けられてなる液晶セルと、前記液晶セルの前側に配置された前側偏光板と、前記液晶セルの後側に配置された後側偏光板とからなっている。
【０００４】
また、液晶表示装置には、前記後側偏光板の後側に反射膜を配置した反射型のものがあり、ＴＮ型の反射型液晶表示装置は、前記前側偏光板を、その吸収軸と透過軸のいずれか一方を前記液晶セルの前側基板の近傍における液晶分子配向方向と実質的に平行にして配置し、前記後側偏光板を、その吸収軸を前記前側偏光板の吸収軸に対して実質的に直交させて配置した構成とされている。
【０００５】
この反射型液晶表示装置は、その使用環境の光である外光を利用する反射表示を行なうものであり、表示の観察側である前側から入射し、前側偏光板により直線偏光とされて液晶セルに入射した光のうち、前記液晶セルの無電界画素（液晶層の液晶分子が初期のツイスト配向状態にある画素）を透過し、さらに後側偏光板を透過してその後側に出射した光を反射膜により反射し、その反射光を、前記後側偏光板と液晶セルの無電界画素と前側偏光板とを透過させて前側に出射させることにより明表示（白黒表示の場合は白表示）を得、前記液晶セルの電界印加画素（液晶層の液晶分子が基板面に対して実質的に垂直に立ち上がり配向した画素）を透過した光を前記後側偏光板により吸収して黒表示を得る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記反射型液晶表示装置は、外光が様々な入射方位（画面の法線回りの方向）及び入射角で入射するため、前記液晶セルの無電界画素に対応する明表示は、画面（前側偏光板の前面）の法線付近の方向から前記無電界画素を透過して入射し、反射膜により反射されて同じ無電界画素を透過して前側に出射する光と、前記画面の法線に対して斜め方向から他の画素を透過して入射し、前記反射膜により反射されて前記無電界画素を透過して前側に出射する光とにより表示される。
【０００７】
一方、前記液晶セルの電界印加画素に対応する暗表示は、前側偏光板により直線偏光とされて液晶セルに入射した光のうち、画面の法線付近の方向から入射して前記液晶セルの電界印加画素を透過した光が後側偏光板により吸収されることにより表示される。
【０００８】
しかし、従来の反射型液晶表示装置では、前記画面の法線に対して斜め方向から入射する光が、前記液晶セルの電界印加画素を透過した後、後側偏光板により高い吸収率で吸収されるため、前記液晶セルの電界印加画素に隣接する無電界画素に対応する明表示部に、前記斜め方向から入射する光の反射光が得られない領域ができ、その領域が暗くなって前記電界印加画素の影ができる。
【０００９】
したがって、前記反射型液晶表示装置は、前記電界印加画素による本来の黒表示と、その黒表示の影とが二重像となって観察され、表示画像がボケたり滲んだりして見える。
【００１０】
この発明は、二重像の無い良好な品質の画像を表示することができる反射型の液晶表示装置を提供することを目的としたものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明の液晶表示装置は、
表示の観察側である前側の基板とこの前側基板に対向する後側基板の互いに対向する内面にそれぞれ、互いに対向する領域により複数の画素を形成するための電極が設けられ、これらの基板間に液晶分子が実質的に９０°のツイスト角でツイスト配向した液晶層が設けられてなる液晶セルと、前記液晶セルの前側に配置された前側偏光板と、前記液晶セルと前記前側偏光板との間に配置された位相差素子と、前記液晶セルの後側に配置された後側偏光板と、前記後側偏光板の後側に配置され、前側から入射した光を反射する反射手段とを備え、
前記前側偏光板が、その吸収軸と透過軸のいずれか一方を前記液晶セルの前側基板の近傍における液晶分子配向方向と実質的に平行にして配置され、前記後側偏光板が、その吸収軸を前記前側偏光板の吸収軸に対して実質的に直交させて配置されるとともに、
前記液晶セルの液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層厚の積Δｎｄの値が３８０〜４２０ｎｍに設定され、
前記位相差素子は、光学的に二軸性を有するフィルムからなり、そのフィルム面に平行な面上に、最も屈折率が大きいｘ軸とそれと直交するｙ軸を、これらの軸とそれぞれ直交する方向に、最も屈折率が小さいｚ軸を有し、前記ｘ軸方向の屈折率をｎｘ、前記ｙ軸方向の屈折率をｎｙ、前記ｚ軸方向の屈折率をｎｚとしたとき、前記ｘ軸方向の屈折率ｎｘと前記ｙ軸方向の屈折率ｎｙとの差が２００〜３５０ｎｍ、Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）の式で表わされるＮｚ係数が１．５以上である二軸性位相差板からなっており、この二軸性位相差板が、前記ｘ軸を前記前側偏光板の吸収軸と実質的に平行にして配置されていることを特徴とする。
【００１２】
この液晶表示装置は、その使用環境の光である外光を利用する反射表示を行なうものであり、前記液晶セルの無電界画素に対応する明表示を、画面（前側偏光板の前面）の法線付近の方向から前記無電界画素を透過して入射し、反射手段により反射されて同じ無電界画素を透過して前側に出射する光と、前記画面の法線に対して斜め方向から隣接する無電界画素及び電界印加画素に入射し、前記反射手段により反射されて前記無電界画素を透過して前側に出射する光とにより表示し、前記液晶セルの電界印加画素に対応する黒表示は、前記画面の法線付近の方向から入射し、前記電界印加画素を透過した光が後側偏光板によって吸収され、且つ前記反射手段により反射された光の正面反射光（画面の法線付近の方向）が前記電界印加画素を透過した後、前側偏光板によって吸収されることによって表示する。
【００１３】
この液晶表示装置では、前記液晶セルと前側偏光板との間に前記二軸性位相差板を配置しているため、表示の観察側である前側から前側偏光板により直線偏光とされて入射した光のうち、前記画面の法線付近の方向、つまり前記二軸性位相差板の屈折率が最も小さいｚ軸に沿った方向から入射した正面入射光は、前記二軸性位相差板を偏光状態をほとんど変えずに透過して前記液晶セルに入射し、前記画面の法線に対して斜め方向、つまり前記二軸性位相差板のｚ軸に対して斜め方向から入射した斜め入射光は、前記二軸性位相差板により偏光状態を変えられて前記液晶セルに入射する。
【００１４】
そのため、この液晶表示装置によれば、前記液晶セルの無電界画素を透過した斜め入射光も、前記液晶セルの電界印加画素を透過した斜め入射光も、後側偏光板の透過軸に平行な直線偏光成分を含んだ偏光状態の光として前記後側偏光板に入射させ、この後側偏光板を透過した直線偏光を反射手段により反射させることができる。
【００１５】
しかも、この液晶表示装置では、前記液晶セルのΔｎｄの値を３８０〜４２０ｎｍに設定し、前記二軸性位相差板のｘ軸方向の屈折率ｎｘとｙ軸方向の屈折率ｎｙとの差を２００〜３５０ｎｍ、Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）の式で表わされるＮｚ係数を１．５以上とし、この二軸性位相差板を、前記ｘ軸を前記前側偏光板の吸収軸と実質的に平行にして配置しているため、前記無電界画素を透過した斜め入射光も、前記電界印加画素を透過した斜め入射光も、前記後側偏光板の透過軸に平行な直線偏光成分をより多い比率で含んだ偏光状態の光として前記後側偏光板に入射させ、より多くの光を前記後側偏光板を透過させて前記反射手段により反射させることができる。
【００１６】
そのため、前記液晶セルの無電界画素に対応する明表示は、画面の法線付近の方向から前記無電界画素を透過して入射した光の正面反射光（同じ無電界画素を往復して透過して前側に出射する光）に、斜め方向から他の無電界画素を透過して入射した光の正面反射光が加えられた明るさである。また、電界印加画素に隣接した無電界画素に対応する明表示は、前記画面の法線付近の方向から前記無電界画素を透過して入射した光の正面反射光に、斜め方向から隣接した他の電界印加画素を透過して入射した光の正面反射光が加えられた明るさであり、この隣接した電界印加画素を透過して入射し、この電界印加画素に隣接する無電界画素を透過する正面反射光は充分な明るさをもった光である。
【００１７】
したがって、この液晶表示装置によれば、前記液晶セルの電界印加画素に斜めに入射した光が吸収されることなく前記液晶セルの無電界画素から正面方向に出射するから、前記無電界画素に対応する明表示部に前記電界印加画素の影が生じることがなく、二重像の無い良好な品質の画像を表示することができる。
【００１８】
このように、この発明の液晶表示装置は、液晶層の液晶分子が実質的に９０°のツイスト角でツイスト配向した液晶セルの前側に、前側偏光板をその吸収軸と透過軸のいずれか一方を前記液晶セルの前側基板の近傍における液晶分子配向方向と実質的に平行にして配置し、前記液晶セルの後側に、後側偏光板をその吸収軸を前記前側偏光板の吸収軸に対して実質的に直交させて配置し、前記後側偏光板の後側に反射手段を配置するとともに、前記液晶セルと前記前側偏光板との間に、光学的に二軸性を有するフィルムからなり、そのフィルム面に平行な面上に最も屈折率が大きいｘ軸とそれと直交するｙ軸を有し、これらの軸とそれぞれ直交する方向に最も屈折率が小さいｚ軸を有する二軸性位相差板を、前記ｘ軸を前記前側偏光板の吸収軸と実質的に平行にして配置し、さらに前記液晶セルのΔｎｄの値を３８０〜４２０ｎｍ、前記二軸性位相差板の前記ｘ軸方向の屈折率ｎｘと前記ｙ軸方向の屈折率ｎｙとの差を２００〜３５０ｎｍ、Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）の式で表わされるＮｚ係数を１．５以上とすることにより、前記液晶セルの無電界画素に対応する明表示部に、前記液晶セルの電界印加画素を透過した斜め入射光の正面反射光を増大させ、前記電界印加画素の影が生じるのを防ぎ、二重像の無い良好な品質の画像を表示することができるようにしたものである。
【００１９】
この発明の液晶表示装置において、前記二軸性位相差板は、例えばポリカーボネートの２軸延伸フィルムからなっている。
【００２０】
この液晶表示装置においては、前記液晶セルと反射手段との間または前記反射手段に光拡散手段を設けるのが好ましい。
【００２１】
また、前記反射手段は、前側に照明光を出射する面光源を備えているのが望ましい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施例を図１〜図５を参照して説明する。図１はこの実施例の液晶表示装置の分解斜視図、図２は前記液晶表示装置の一部分のハッチングを省略した断面図である。
【００２３】
この実施例の液晶表示装置は、図１及び図２に示したように、液晶セル１と、前記液晶セル１の前側に配置された前側偏光板１０と、前記液晶セル１と前側偏光板１０との間に配置された位相差素子１１と、前記液晶セル１の後側に配置された後側偏光板１２と、前記液晶セル１と後側偏光板１２との間に設けられた光拡散層（以下、拡散層と言う）１３と、前記後側偏光板１２の後側に配置され、前側から入射した光を反射する反射手段１４とを備えている。
【００２４】
前記表示セル１は、表示の観察側である前側の透明基板２と、この前側基板２に対向する後側の透明基板３とが枠状のシール材４を介して接合され、これらの基板２，３の互いに対向する内面にそれぞれ、互いに対向する領域により複数の画素Ａを形成するための透明電極５，６が設けられるとともに、前記前側基板２と後側基板３との間の前記シール材４により囲まれた領域に液晶層９が設けられたものである。
【００２５】
なお、この液晶セル１は、前側基板２の内面に一枚膜状の対向電極５が設けられ、後側基板３の内面の行方向及び列方向にマトリックス状に配列する複数の画素電極６が設けられたアクティブマトリックス型液晶セルであり、図では省略しているが、前記後側基板３の内面に、前記複数の画素電極６にそれぞれ接続された複数のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）と、各行のＴＦＴにゲート信号を供給する複数のゲート配線と、各列のＴＦＴにデータ信号を供給する複数のデータ配線とが設けられている。
【００２６】
前記液晶セル１の液晶層９の液晶分子９ａは、前後の基板２，３の内面に前記電極５，６を覆って設けられた配向膜７，８によりそれぞれの基板２，３の近傍における配向方向を規定され、前記基板２，３間において実質的に９０°のツイスト角でツイスト配向している。
【００２７】
すなわち、図１のように、前記液晶セル１の前側基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａは、例えば画面（前側偏光板の前面）の横軸Ｏに対し、前側から見て左回りに４５°の方向、後側基板３の近傍における液晶分子配向方向３ａは、前記横軸Ｏに対し、前側から見て右回りに４５°の方向にあり、前記液晶層９の液晶分子９ａは、そのツイスト方向を破線矢印で示したように、後側基板３から前側基板２に向かい、前側から見て右回りに実質的に９０°のツイスト角でツイスト配向している。
【００２８】
なお、図２は、前記液晶セル１の一部の画素Ａの電極５，６間に、液晶分子９ａを基板２，３面に対して実質的に垂直に立ち上がり配向させる電界を印加した状態を示している。
【００２９】
また、前記液晶セル１の液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層厚の積Δｎｄの値（画面の法線方向からの入射光に対する値）は、可視光帯域の中間波長である５５０ｎｍの波長光に対して３８０〜４２０ｎｍの範囲に設定されている。
【００３０】
そして、前側偏光板１０は、その吸収軸１０ａと透過軸（図示せず）のいずれか一方、例えば吸収軸１０ａを、前記液晶セル１の前側基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａと実質的に平行な方向（画面の横軸Ｏに対し、前側から見て左回りに４５°の方向）に向けて配置され、前記後側偏光板１２は、その吸収軸１２ａを、前記前側偏光板１０の吸収軸１０ａに対して実質的に直交する方向（画面の横軸Ｏに対し、前側から見て左回りに１３５°の方向）に向けて配置されている。
【００３１】
また、前記液晶セル１と前側偏光板１０との間に配置された位相差素子１１は、光学的に二軸性を有するフィルムからなり、そのフィルム面に平行な面上に、最も屈折率が大きいｘ軸とそれと直交するｙ軸を、これらの軸とそれぞれ直交する方向に、最も屈折率が小さいｚ軸を有する二軸性位相差板であり、例えば、ポリカーボネートの２軸延伸フィルムからなっている。
【００３２】
この二軸性位相差板１１は、前記ｘ軸方向の屈折率をｎｘ、前記ｙ軸方向の屈折率をｎｙ、前記ｚ軸方向の屈折率をｎｚとしたとき、前記ｘ軸方向の屈折率ｎｘと前記ｙ軸方向の屈折率ｎｙとの差（以下、面内位相差と言う）が、５５０ｎｍの波長光に対して２００〜３５０ｎｍの範囲で、Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）の式で表わされるＮｚ係数が、１．５以上である特性を有している。
【００３３】
そして、この二軸性位相差板１１は、図１のように、その最も屈折率が大きいｘ軸１１ｘを、前記前側偏光板１０の吸収軸１０ａと実質的に平行な方向（画面の横軸Ｏに対し、前側から見て左回りに４５°の方向）に向けて配置されている。
【００３４】
一方、前記反射手段１４は、前記後側偏光板１２の後面に対向させて配置された鏡面反射膜１５と、この反射膜１５の前に設けられ、前側に照明光を出射する面光源１６とからなっている。
【００３５】
前記面光源１６は、アクリル系樹脂板等の透明板からなり、一端面が光を入射させる入射端面とされた導光板１７と、この導光板１７の前記入射端面に対向させて設けられた発光素子１８とからなっており、前記反射膜は、前記導光板１７の後面に蒸着またはメッキにより形成されている。
【００３６】
なお、この実施例で用いた面光源１６は、ＬＥＤ（発光ダイオード）からなる複数の発光素子１８を前記導光板１７の入射端面に対向させて配置したものであるが、前記導光板１７の入射端面に対向させて配置する発光素子は、直管状の冷陰極管等でもよい。
【００３７】
前記反射手段１４は、前記面光源１６の導光板１７の前側から入射した光が前記導光板１７内を透過して前記反射膜１５により反射され、その反射光を前記導光板１６の前側に出射するとともに、前記面光源１６の発光素子１８を点灯させることにより、この発光素子１８が出射する照明光を、前記導光板１６により導いてその前面から前側に出射するものであり、前記発光素子１８からの照明光は、前記導光板１７にその入射端面から入射し、この導光板１７の後面に設けられた反射膜１５による反射と、前記導光板１７の前面と外気（空気）との界面での全反射を繰り返しながら導光板１７内に拡散されて導かれ、この導光板１７の前面の全域から出射する。
【００３８】
この実施例の液晶表示装置は、充分な照度の使用環境下では、その使用環境の光である外光を利用する反射表示を行ない、充分な明るさの外光が得られないときに、前記反射手段１４の面光源１６から照明光を出射させて透過表示を行なうものであり、その表示は、正面方向（画面の法線付近の方向）から観察される。
【００３９】
まず、外光を利用する反射表示について説明すると、外光は、図２に矢線で示したように、表示の観察側である前側から、様々な入射方位（画面の法線回りの方向）及び入射角で入射し、前側偏光板１０によりその吸収軸１０ａに平行な偏光成分を吸収され、この前側偏光板１０の透過軸と平行な直線偏光となって前記二軸性位相差板１１に入射する。
【００４０】
前記二軸性位相差板１１は、上述したように、光学的に二軸性を有するフィルムからなっており、そのフィルム面に平行な面上に最も屈折率が大きいｘ軸とそれと直交するｙ軸を有し、これらの軸とそれぞれ直交する方向に最も屈折率が小さいｚ軸を有しているため、前記屈折率が最も小さいｚ軸に沿った方向から入射した光に対してはほとんど位相差を与えず、前記ｚ軸に対して斜め方向から入射した光に対して位相差を与える。
【００４１】
そのため、前記前側偏光板１０により直線偏光とされて前記二軸性位相差板１１に入射した光のうち、前記画面の法線に沿った方向、つまり前記二軸性位相差板１１のｚ軸に沿った方向から入射した正面入射光は、前記二軸性位相差板１１を偏光状態をほとんど変えること無く透過して液晶セル１に入射する。
【００４２】
前記液晶セル１に入射した正面入射光のうち、前記液晶セル１の無電界画素Ａ（ＯＦＦ）、つまり液晶層９の液晶分子９ａが初期のツイスト配向状態にある画素に入射した光は、この無電界画素Ａ（ＯＦＦ）を液晶層９の複屈折作用により実質的に９０°旋光されて透過して、後側偏光板１２の透過軸（図示せず）に平行な直線偏光となり、その光が、拡散層１３により拡散されて前記後側偏光板１２に入射し、この後側偏光板１２を透過して反射手段１４により反射される。
【００４３】
前記反射手段１４により反射された反射光は、前記後側偏光板１２を再び透過し、さらに前記拡散層１３により拡散されて前記液晶セル１にその後側から入射する。
【００４４】
そして、前記液晶セル１にその後側から入射した反射光のうち、表示の観察方向である正面方向に向かう正面反射光は、上述した前側からの入射経路で透過した前記無電界画素Ａ（ＯＦＦ）に入射し、この無電界画素Ａ（ＯＦＦ）を透過して実質的に９０°旋光され、前側偏光板１０の透過軸（図示せず）に平行な直線偏光となり、その光が、前記二軸性位相差板１１を偏光状態をほとんど変えること無く透過し、さらに前記前側偏光板１０を透過して前側に出射する。
【００４５】
一方、前記液晶セル１に入射した正面入射光のうち、前記液晶セル１の電界印加画素Ａ（ＯＮ）、つまり液晶層９の液晶分子９ａが基板２，３面に対して実質的に垂直に立ち上がり配向した画素に入射した光は、この電界印加画素Ａ（ＯＮ）を液晶層９の複屈折作用をほとんど受けること無く透過し、前記拡散層１３を透過して前記後側偏光板１２により吸収される。図２において、●は光の吸収を示している。
【００４６】
また、前記前側偏光板１０により直線偏光とされて前記二軸性位相差板１１に入射した光のうち、前記画面の法線に対して斜め方向、つまり前記二軸性位相差板１１のｚ軸に対して斜め方向から入射した斜め入射光は、前記二軸性位相差板１１により常光と異常光との間に位相差を与えられ、偏光状態を変えて液晶セル１に入射する。
【００４７】
この二軸性位相差板１１を透過した斜め入射光の偏光状態は、前記二軸性位相差板１１への入射角により異なり、その入射角（二軸性位相差板１１のｚ軸に対する角度）が大きくなるほど、前記直線偏光からの偏光状態の変化が大きくなる。
【００４８】
前記液晶セル１に入射した斜め入射光は、前記液晶セル１の無電界画素（液晶分子９ａが初期のツイスト配向状態にある画素）Ａ（ＯＦＦ）または電界印加画素（液晶分子９ａが基板２，３面に対して実質的に垂直に立ち上がり配向した画素）Ａ（ＯＮ）を、液晶層９の複屈折作用によりさらに偏光状態を変えて透過する。
【００４９】
すなわち、前記斜め入射光は前記液晶セル１の液晶層９を斜めに透過するため、前記無電界画素Ａ（ＯＦＦ）に入射した斜め入射光は、この無電界画素Ａ（ＯＦＦ）の液晶層９による上述した正面入射光とは異なる複屈折作用を受けて偏光状態を変え、前記電界印加画素Ａ（ＯＮ）に入射した斜め入射光は、この電界印加画素Ａ（ＯＮ）の液晶層９による複屈折作用を受けて偏光状態を変える。
【００５０】
前記二軸性位相差板１１を透過して偏光状態を変え、前記液晶セル１の無電界画素Ａ（ＯＦＦ）または電界印加画素Ａ（ＯＮ）を透過してさらに偏光状態を変えた斜め入射光は、前記拡散層１３により拡散されて後側偏光板１２に入射し、その光のうち、前記後側偏光板１２の吸収軸１２ａに平行な偏光成分がこの後側偏光板１２により吸収され、前記後側偏光板１２を透過した直線偏光（後側偏光板１２の透過軸に平行な偏光成分の光）が、この後側偏光板１２を透過して反射手段１４により反射される。
【００５１】
前記液晶セル１の無電界画素Ａ（ＯＦＦ）を透過した斜め入射光と、前記液晶セル１の電界印加画素Ａ（ＯＮ）を透過した斜め入射光とは、偏光状態が異なる光であり、したがって、これらの斜め入射光は、異なる透過率で前記後側偏光板１２を透過して反射手段１４により反射される。
【００５２】
前記反射手段１４により反射された反射光は、前記後側偏光板１２を再び透過し、さらに前記拡散層１３により拡散されて前記液晶セル１にその後側から入射する。
【００５３】
この実施例では、画面の法線に対して斜め方向から入射した斜め入射光を前記拡散層１３により拡散させて反射手段１４に入射させ、前記反射手段１４により反射された光を再び前記拡散層１３により拡散させるようにしているため、前記斜め方向から入射した光の反射光が、表示の観察方向である正面方向に向けて前記液晶セル１に入射させることができる。
【００５４】
なお、図２では便宜上、前記斜め入射光の反射手段１４までの入射経路を直線で示し、前記反射手段１４により反射された光のうち、正面方向に向かう正面反射光の経路を直線で示している。
【００５５】
前記液晶セル１にその後側から入射した反射光のうち、前記液晶セル１の無電界画素Ａ（ＯＦＦ）に入射し、表示の観察方向である正面方向に向かう正面反射光は、前記無電界画素Ａ（ＯＦＦ）を透過して実質的に９０°旋光され、前側偏光板１０の透過軸に平行な直線偏光となり、その光が、前記二軸性位相差板１１を偏光状態をほとんど変えること無く透過し、さらに前記前側偏光板１０を透過して前側に出射する。
【００５６】
また、前記液晶セル１の電界印加画素Ａ（ＯＮ）に入射した正面反射光は、前記電界印加画素Ａ（ＯＮ）を複屈折作用をほとんど受けること無く透過し、さらに前記二軸性位相差板１１を偏光状態をほとんど変えること無く透過して、前側偏光板１０により吸収される。
【００５７】
このように、この液晶表示装置は、外光を利用する反射表示のときは、画面の法線付近の方向から入射し、前記液晶セル１の無電界画素Ａ（ＯＦＦ）を透過して反射手段１４により反射された正面反射光を、同じ無電界画素Ａ（ＯＦＦ）を透過させて前側に出射させるとともに、前記画面の法線に対して斜め方向から入射し、前記液晶セル１の無電界画素Ａ（ＯＦＦ）または電界印加画素Ａ（ＯＮ）を透過して反射手段１４により反射された光のうちの正面反射光をこの無電界画素Ａ（ＯＦＦ）から前側に出射させる。また、前記画面の法線付近の方向から入射し、前記液晶セル１の電界印加画素Ａ（ＯＮ）を透過した光が後側偏光板１２により吸収されるとともに、前記画面の法線に対して斜め方向から入射し、前記液晶セル１の無電界画素Ａ（ＯＦＦ）または電界印加画素Ａ（ＯＮ）を透過して反射手段１４により反射された光のうちの正面反射光が電界印加画素Ａ（ＯＮ）の前側偏光板１０により吸収される。
【００５８】
すなわち、この液晶表示装置は、前記液晶セル１の無電界画素Ａ（ＯＦＦ）による白の明表示（以下、白表示と言う）を、画面の法線付近の方向から前記無電界画素Ａ（ＯＦＦ）を透過して入射し、反射手段１４により反射されて同じ無電界画素Ａ（ＯＦＦ）を透過して前側に出射する光と、前記画面の法線に対して斜め方向から隣接する他の画素（無電界画素Ａ（ＯＦＦ）及び電界印加画素Ａ（ＯＮ））に入射し、前記反射手段１４により反射されて前記無電界画素Ａ（ＯＦＦ）を透過して前側に出射する正面反射光とにより表示する。
【００５９】
また、この液晶表示装置は、前記液晶セル１の電界印加画素Ａ（ＯＮ）による黒表示を、前記画面の法線付近の方向から入射し、前記電界印加画素Ａ（ＯＮ）を透過した光の後側偏光板１２による吸収と、前記画面の法線に対して斜め方向から隣接する他の画素（無電界画素Ａ（ＯＦＦ）及び電界印加画素Ａ（ＯＮ））に入射し、前記反射手段１４により反射された光のうちの正面反射光を前記電界印加画素Ａ（ＯＮ）の前側偏光板１０によって吸収することによって表示する。
【００６０】
そして、この液晶表示装置では、前記液晶セル１と前側偏光板１０との間に、画面の法線付近の方向から入射した光に対してはほとんど位相差を与えず、前記画面の法線に対して斜め方向から入射した光に対して位相差を与える二軸性位相差板１１を配置しているため、上述したように、表示の観察側である前側から前側偏光板１０により直線偏光とされて入射した光のうち、画面の法線付近の方向、つまり前記二軸性位相差板１１の屈折率が最も小さいｚ軸に沿った方向から入射した正面入射光は、前記二軸性位相差板１１を偏光状態をほとんど変えずに透過して前記液晶セル１に入射し、前記画面の法線に対して斜め方向、つまり前記二軸性位相差板１１のｚ軸に対して斜め方向から入射した斜め入射光は、前記二軸性位相差板１１により偏光状態を変えられて前記液晶セル１に入射する。
【００６１】
そのため、この液晶表示装置によれば、前記液晶セル１の無電界画素Ａ（ＯＦＦ）を透過した斜め入射光も、前記液晶セル１の電界印加画素Ａ（ＯＮ）を透過した斜め入射光も、後側偏光板１２の透過軸に平行な直線偏光成分を含んだ偏光状態の光として前記後側偏光板１２に入射させ、この後側偏光板１２を透過した直線偏光を反射手段１４により反射させることができる。
【００６２】
しかも、この液晶表示装置では、前記液晶セル１のΔｎｄの値を３８０〜４２０ｎｍに設定し、前記二軸性位相差板１１の面内位相差（ｘ軸方向の屈折率ｎｘとｙ軸方向の屈折率ｎｙとの差）を２００〜３５０ｎｍ、Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）の式で表わされるＮｚ係数を１．５以上とし、この二軸性位相差板１１を、前記ｘ軸を前記前側偏光板１０の吸収軸１０ａと実質的に平行にして配置しているため、前記無電界画素Ａ（ＯＦＦ）を透過した斜め入射光も、前記電界印加画素Ａ（ＯＮ）を透過した斜め入射光も、前記後側偏光板１２の透過軸に平行な直線偏光成分をより多い比率で含んだ偏光状態の光として前記後側偏光板１２に入射させ、より多くの光を前記後側偏光板１２を透過させて前記反射手段１４により反射させることができる。
【００６３】
そのため、前記液晶セル１の無電界画素Ａ（ＯＦＦ）に対応する白表示は、画面の法線付近の方向から前記無電界画素Ａ（ＯＦＦ）を透過して入射した光の正面反射光（同じ無電界画素Ａ（ＯＦＦ）を往復して透過して前側に出射する光）に、斜め方向から他の無電界画素Ａ（ＯＦＦ）に入射した光の正面反射光が加えられた明るさである。
【００６４】
また、前記液晶セル１の電界印加画素に隣接した無電界画素に対応する明表示は、前記画面の法線付近の方向から前記無電界画素Ａ（ＯＦＦ）を透過して入射した光の正面反射光に斜め方向から隣接した電界印加画素Ａ（ＯＮ）に入射した光の正面反射光が加えられた明るさであり、この隣接した電界印加画素を透過して入射し、この電界印加画素に隣接する無電界画素を透過する正面反射光は充分な明るさをもった光である。
【００６５】
したがって、この液晶表示装置によれば、前記液晶セル１の電界印加画素Ａ（ＯＮ）に斜め入射した光が吸収されることなく前記液晶セル１の無電界画素Ａ（ＯＦＦ）から正面方向に出射するから、前記無電界画素Ａ（ＯＦＦ）に対応する白表示部に前記電界印加画素Ａ（ＯＮ）の影が生じることがなく、二重像の無い良好な品質の画像を表示することができる。
【００６６】
図３は、上記実施例の液晶表示装置から前記二軸性位相差板１１を省略した比較例の液晶表示装置の一部分のハッチングを省略した断面図であり、この比較例の液晶表示装置では、図に矢線で示したように、前側偏光板１０により直線偏光とされて液晶セル１に入射した光のうち、画面の法線付近の方向から入射して前記液晶セル１の電界印加画素Ａ（ＯＮ）を透過した光が後側偏光板１２により吸収されるだけでなく、前記画面の法線に対して斜め方向から入射して前記液晶セル１の電界印加画素Ａ（ＯＮ）を透過した光も後側偏光板１２により高い吸収率で吸収される。
【００６７】
すなわち、前記斜め方向から入射した光は、前記液晶セル１の液晶層９を斜めに透過するため、液晶分子９ａが基板２，３面に対して実質的に垂直に立ち上がり配向した電界印加画素Ａ（ＯＮ）を透過するときに、液晶層９による複屈折作用を受けるが、その複屈折作用は僅かであるため、前記比較例では、画面の法線に対して斜め方向から入射して液晶セル１の電界印加画素Ａ（ＯＮ）を透過した光も後側偏光板１２により高い吸収率で吸収される。
【００６８】
そのため、この比較例の液晶表示装置では、液晶セル１の無電界画素Ａ（ＯＦＦ）に対応する白表示部に、斜め方向から入射する光の反射光が得られない領域ができ、、その領域が暗くなって、電界印加画素Ａ（ＯＮ）の影ができる。
【００６９】
それに対し、前記二軸性位相差板１１を備えた上記実施例の液晶表示装置は、画面の法線に対して斜め方向から入射して液晶セル１の電界印加画素Ａ（ＯＮ）を透過した光が後側偏光板１２を充分な透過率で透過する。
【００７０】
図４は、上記実施例と比較例の液晶表示装置の光の入射角（画面の法線に対する角度）と、液晶セル１の電界印加画素Ａ（ＯＮ）に対応する黒表示部の透過率（以下、黒表示透過率と言う）の関係を示しており、ここでは、図１に示した１２時方位と３時方位からの光の入射角と黒表示透過率を示している。
【００７１】
なお、前記黒表示透過率は、前側偏光板１０の前側から入射した光の強度に対する後側偏光板１２を透過した光の強度の比である。また、図４において、−の入射角は、前記１２時方位及び３時方位に対して正反対の方位の入射角である。
【００７２】
図４のように、上記実施例の液晶表示装置も、二軸性位相差板１１を省略した比較例の液晶表示装置も、光の入射角が０°付近（画面の法線付近）であるときの黒表示透過率はほとんど０％であり、光の入射角が大きくなるのにともなって黒表示透過率が高くなるが、その度合は、１２時方位からの入射光に対しても、３時方位からの入射光に対しても、二軸性位相差板１１を備えた上記実施例の液晶表示装置の方が大きい。
【００７３】
すなわち、上記実施例の液晶表示装置は、二軸性位相差板１１を備えない比較例の液晶表示装置に比べて、画面の法線に対して斜め方向から入射して液晶セル１の電界印加画素Ａ（ＯＮ）を透過した光を高い透過率で透過させる。
【００７４】
この透過光は反射手段１４により反射され、その反射光のうち、前記液晶セル１の電界印加画素Ａ（ＯＮ）に入射した光が、この電界印加画素Ａ（ＯＮ）と二軸性位相差板１１と前側偏光板１０とを透過して前側に出射する。
【００７５】
そのため、上記実施例の液晶表示装置は、電界印加画素Ａ（ＯＮ）に隣接する無電界画素Ａ（ＯＦＦ）から、画面の法線付近の方向から液晶セル１の無電界画素Ａ（ＯＦＦ）を透過して入射した光の正面反射光と、斜め方向から前記液晶セル１の電界印加画素Ａ（ＯＮ）に入射した光の正面反射光とが出射するため、前記液晶セル１の無電界画素Ａ（ＯＦＦ）に対応する白表示部に、前記電界印加画素Ａ（ＯＮ）の影ができることはない。
【００７６】
なお、上記実施例の液晶表示装置は、画面の法線に対して斜め方向から液晶セル１の電界印加画素Ａ（ＯＮ）に入射した光の透過率が高く、前記反射手段１４により反射されて前記電界印加画素Ａ（ＯＮ）に入射する光の強度も高いが、表示の観察方向に出射する正面反射光は、前述したように前側偏光板１０により吸収されるため、前記電界印加画素Ａ（ＯＮ）に対応する黒表示が明るくなることはない。
【００７７】
したがって、この液晶表示装置によれば、黒表示の周辺に影が生じることが無く、しかも前記黒表示の暗さと白表示の明るさがいずれも充分でコントラストの良い高品質の反射表示を行なうことができる。
【００７８】
しかも、前記比較例の液晶表示装置は、光の入射角が大きくなるのにともなって透過光が黄色味を帯びるため、前記無電界画素Ａ（ＯＦＦ）に対応する白表示の帯色が目立つが、二軸性位相差板１１を備えた上記実施例の液晶表示装置は、前記白表示の帯色がほとんど目立たない。
【００７９】
すなわち、図５は、上記実施例と比較例の液晶表示装置の光の入射角と白表示の帯色度の関係を示しており、ここでは、図１に示した３時方位からの光を入射させたときの後側偏光板１２を透過した光の帯色度を示している。
【００８０】
なお、図５に示した帯色度は、前記透過光のうち、青の波長帯域の波長光の強度Ｂと、赤の波長帯域の波長光の強度Ｒ及び緑の波長帯域の波長光の強度Ｇとの比であり、（Ｇ＋Ｒ）／Ｂで表わされる値である。また、図５において、−の入射角は、前記３時方位に対して正反対の方位の入射角である。
【００８１】
図５のように、二軸性位相差板１１を備えない比較例の液晶表示装置は、光の入射角が大きくなるのにともなって（Ｇ＋Ｒ）／Ｂの値が大きくなり、透過光が黄色味を帯びる。
【００８２】
それに対して、二軸性位相差板１１を備えた上記実施例の液晶表示装置は、光の入射角が大きくなるのにともなって（Ｇ＋Ｒ）／Ｂの値が小さくなり、透過光が青色味を帯びるため、前記比較例の液晶表示装置の比べて、白表示の帯色がほとんど目立たない。
【００８３】
次に、前記反射手段１４の面光源１５から照明光を出射させて行なう透過表示について説明すると、この透過表示のときは、前記面光源１５から照明光が、後側偏光板１２により直線偏光とされ、さらに拡散層１３により拡散されて液晶セル１にその後側入射する。
【００８４】
前記液晶セル１にその後側から入射し、表示の観察方向である正面方向に向かう正面入射光のうち、前記液晶セル１の無電界画素Ａ（ＯＦＦ）に入射した光は、この無電界画素Ａ（ＯＦＦ）を液晶層９の複屈折作用により実質的に９０°旋光されて透過して前側偏光板１０の透過軸に平行な直線偏光となり、前記液晶セル１の電界印加画素Ａ（ＯＮ）に入射した光は、この電界印加画素Ａ（ＯＮ）を液晶層９の複屈折作用をほとんど受けずに透過する。
【００８５】
そして、前記二軸性位相差板１１は、上述したように、屈折率が最も小さいｚ軸に沿った方向から入射した光に対してはほとんど位相差を与えないため、前記液晶セル１の無電界画素Ａ（ＯＦＦ）及び電界印加画素Ａ（ＯＮ）を透過した正面入射光は、前記二軸性位相差板１１をほとんど偏光状態を変えること無く透過して前側偏光板１０に入射し、その光のうち、前記液晶セル１の無電界画素Ａ（ＯＦＦ）を透過した光が前記前側偏光板１０を透過して前側に出射して白が表示され、前記液晶セル１の電界印加画素Ａ（ＯＮ）を透過した光が前記前側偏光板１０により吸収されて黒が表示される。
【００８６】
このように、この実施例の液晶表示装置は、前記反射手段１４に、前側に照明光を出射する面光源１６を備えさせているため、上述した外光を利用する反射表示と、前記面光源１６からの照明光を利用する透過表示との両方の表示を行なうことができる。
【００８７】
前記面光源１６は、外光を利用する反射表示のときに補助光源として利用してもよく、反射表示のときに前記面光源１６からも照明光を出射させることにより、反射表示の明るさを上げることができる。
【００８８】
なお、上記実施例では、前記反射手段１４を、前記面光源１６の導光板１７の後面に反射膜１５を設けた構成としているが、反射手段は、半透過反射膜の後側に面光源を配置した構成としてもよい。
【００８９】
また、上記実施例の液晶表示装置は、外光を利用する反射表示と前記面光源１６からの照明光を利用する透過表示との両方の表示を行なうものであるが、この発明は、外光を利用する反射表示だけを行なう液晶表示装置にも適用することができ、その場合は、反射手段は反射膜だけでよい。
【００９０】
さらに、上記実施例では、液晶セル１と後側偏光板１２との間に拡散層１３を配置しているが、前記拡散層１３は、液晶セル１と反射手段１４との間であれば、前記後側偏光板１２の後側に配置してもよく、また、画面の法線に対して斜め方向から入射した光の反射光の一部を表示の観察方向である正面方向に向けて液晶セルに入射させるための反射手段は、例えば前記反射手段１４の反射膜１５を拡散反射膜とすることにより、反射手段に設けてもよい。
【００９１】
また、上記実施例では、前側偏光板１０を、その吸収軸１２ａを液晶セル１の前側基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａと実質的に平行にして配置しているが、前記前側偏光板１０は、その透過軸を前記液晶セル１の前側基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａと実質的に平行にして配置してもよい。
【００９２】
さらに、上記実施例の液晶表示装置は白黒画像を表示するものであるが、前記液晶セル１に複数の画素にそれぞれ対応させて複数の色、例えば赤、緑、青の３色のカラーフィルタを設け、カラー画像を表示するようにしてもよく、さらに前記液晶セル１は、アクティブマトリックス型に限らず、単純アクティブマトリックス型液晶セルでもよい。
【００９３】
【発明の効果】
この発明の液晶表示装置は、液晶層の液晶分子が実質的に９０°のツイスト角でツイスト配向した液晶セルの前側に、前側偏光板を、その吸収軸と透過軸のいずれか一方を前記液晶セルの前側基板の近傍における液晶分子配向方向と実質的に平行にして配置し、前記液晶セルの後側に、後側偏光板を、その吸収軸を前記前側偏光板の吸収軸に対して実質的に直交させて配置するとともに、前記液晶セルと前記前側偏光板との間に、光学的に二軸性を有するフィルムからなり、そのフィルム面に平行な面上に最も屈折率が大きいｘ軸とそれと直交するｙ軸を有し、これらの軸とそれぞれ直交する方向に最も屈折率が小さいｚ軸を有する二軸性位相差板を、前記ｘ軸を前記前側偏光板の吸収軸と実質的に平行にして配置し、さらに前記液晶セルのΔｎｄの値を３８０〜４２０ｎｍ、前記二軸性位相差板の前記ｘ軸方向の屈折率ｎｘと前記ｙ軸方向の屈折率ｎｙとの差を２００〜３５０ｎｍ、Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）の式で表わされるＮｚ係数が１．５以上としたものであるため、前記液晶セルの電界印加画素に隣接した無電界画素に対応する明表示部に、前記電界印加画素の影が生じるのを防ぎ、二重像の無い良好な品質の画像を表示することができる。
【００９４】
この発明の液晶表示装置においては、前記液晶セルと反射手段との間または前記反射手段に光拡散手段を設けるのが好ましく、このようにすることにより、画面の法線に対して斜め方向から入射した光の反射光の一部を、表示の観察方向である正面方向に向けて前記液晶セルに入射させることができる。
【００９５】
また、この液晶表示装置において、前記反射手段は、前側に照明光を出射する面光源を備えているのが望ましく、このようにすることにより、外光を利用する反射表示と、前記面光源からの照明光を利用する透過表示との両方の表示を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例を示す液晶表示装置の分解斜視図。
【図２】前記液晶表示装置の一部分のハッチングを省略した断面図。
【図３】実施例の液晶表示装置から二軸性位相差板を省略した比較例の液晶表示装置の一部分のハッチングを省略した断面図。
【図４】実施例と比較例の液晶表示装置の光の入射角と電界印加画素に対応する黒表示部の透過率の関係を示す図。
【図５】実施例と比較例の液晶表示装置の光の入射角と白表示の帯色度の関係を示す図。
【符号の説明】
１…液晶セル
２，３…基板
５，６…電極
９…液晶層
９ａ…液晶分子
Ａ（ＯＦＦ）…無電界画素
Ａ（ＯＮ）…電界印加画素
１０…前側偏光板
１０ａ…吸収軸
１１…二軸性位相差板
１１ｘ…ｘ軸
１２…後側偏光板
１２ａ…吸収軸
１３…拡散層
１４…反射手段
１５…反射膜
１６…面光源
【図１】
2004093713.tif 000003
【図２】
2004093713.tif 000004
【図３】
2004093713.tif 000005
【図４】
2004093713.tif 000006
【図５】
2004093713.tif 000007