(57)【要約】【課題】黒表示時の光漏れや色つきを低減できる半透過型液晶表示装置を提供する。【解決手段】液晶表示装置１０は、第１偏光板１１と対向基板１２との間に、第１λ／２板１８を有し、第２偏光板１５とＴＦＴ基板１４との間に、第２λ／２板１９を有する。液晶層１３の光学軸方向と、液晶層１３に入射する光の偏光方向との角度θ１は、０＜θ１＜４５°、望ましくは０°≦θ１≦２２．５°に設定される。【選択図】図１
2007240752.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素内に反射領域と透過領域とを有し、液晶層を挟んで対向する一対の偏光板を備え、横電界駆動される半透過型の液晶表示装置において、
前記一対の偏光板のうちで前記反射領域と透過領域とで共通の偏光板と、前記液晶層との間に１／２波長板を備えることを特徴とする半透過型液晶表示装置。
【請求項２】
各画素が、各画素の反射領域及び透過領域に共通のデータ信号で駆動される画素電極と、複数の画素の反射領域に共通の第１共通信号が印加される第１共通電極と、複数の画素の透過領域に共通の第２共通信号が印加される第２共通電極とを備えることを特徴とする請求項１に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項３】
前記透過領域における黒表示時の液晶層の光学軸方向と、前記液晶層に入射する光の偏光方向との角度θ１が、０°≦θ１＜４５°の範囲にあることを特徴とする、請求項１又は２に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項４】
前記θ１が、０°≦θ１≦２２．５°の範囲にあることを特徴とする、請求項３に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項５】
前記反射領域における黒表示時の液晶層の光学軸方向と前記液晶層に入射する光の偏光方向との角度θ２が、θ２＝４５°であることを特徴とする、請求項１〜４の何れかに記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項６】
前記透過領域で、黒表示時に、前記一対の偏光板のうちの前記透過領域における光出射側の偏光板に入射する光の偏光方向と、前記光出射側の偏光板の光吸収軸方向とが一致することを特徴とする、請求項１〜５の何れか一に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項７】
前記一対の偏光板のうちの前記透過領域における光入射側の偏光板と、前記液晶層との間に別の１／２波長板を更に備えることを特徴とする、請求項１〜６の何れか一に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項８】
前記透過領域における黒表示時の液晶層の光学軸方向と、前記液晶層に入射する光の偏光方向との角度θ１が０°であり、前記別の１／２波長板と前記液晶層との間に、所定の光学特性を有する位相差板を更に備えることを特徴とする、請求項７に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項９】
前記位相差板が、遅相軸方向の屈折率をｎｘ、進相軸方向の屈折率をｎｙ、厚み方向の屈折率をｎｚ、厚みをｄとしたとき、−０．３≦（ｎｘ−ｎｚ）/（ｎｘ−ｎｙ）≦０.３、又は（ｎｘ−ｎｚ）/（ｎｘ−ｎｙ）＝１.０で規定される光学特性を有し、（ｎｘ−ｎｙ）×ｄの値が前記液晶層とリタデーションとほぼ等しく、かつ、前記位相差板の進相軸方向と液晶層光軸方向とが平行又は直交方向に配置されることを特徴とする、請求項８に記載の半透過型液晶表示装。
【請求項１０】
前記液晶層がホモジニアス配向であることを特徴とする、請求項１〜９の何れか一に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項１１】
前記第１及び第２共通信号がそれぞれ画素電極用信号に同期して反転し、かつ、前記第１共通信号が、実質的に前記第２共通信号を反転させた信号であることを特徴とする、請求項１〜１０の何れか一に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項１２】
各画素が、データ信号が供給されるデータ線と前記反射領域の画素電極との間を接続する第１のスイッチング手段と、前記データ線と前記透過領域の画素電極との間を接続する第２のスイッチング手段とを有することを特徴とする、請求項１〜１１の何れか一に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項１３】
前記反射領域に形成された反射板の電位が、前記画素電極の電位と前記第１の共通電極の電位との間の中間電位に設定されることを特徴とする、請求項１〜１２の何れか一に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項１４】
前記反射板には、前記画素電極及び前記第１共通電極との容量結合によって前記中間電位が印加されることを特徴とする、請求項１３に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項１５】
前記反射板には、前記中間電位を生成する中間電位生成回路から前記中間電位が印加されることを特徴とする、請求項１３に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項１６】
前記反射領域では、前記画素電極及び前記第１共通電極の直下の部分に反射板が形成されていないことを特徴とする、請求項１２〜１５の何れか一に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項１７】
前記反射板は、前記画素電極及び前記第１共通電極の直下の部分が平坦であり、該直下の部分以外の部分が凹凸形状を有するように形成されることを特徴とする、請求項１０〜１４の何れか一に記載の半透過型液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半透過型液晶表示装置に関し、更に詳しくは、画素内に透過領域と反射領域とを備えた半透過型の液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、透過型の液晶表示装置と、反射型の液晶表示装置とに大別される。一般に、透過型の液晶表示装置は、バックライト光源を有し、バックライト光源からの光の透過量を制御して画像の表示を行う。反射型の液晶表示装置は、外部からの光を反射する反射板を有し、この反射板によって反射された光を表示光源として利用し、画像の表示を行う。反射型液晶表示装置は、バックライト光源を必要としないため、透過型液晶表示装置に比して、低消費電力化や、薄型化、軽量化の面では優位である。しかし、周囲の光を表示光源とするため、周囲が暗いときには、視認性が低下するという欠点を有している。
【０００３】
透過型液晶表示装置と反射型液晶表示装置の利点を併せ持つ液晶表示装置として、半透過型の液晶表示装置が知られている（例えば特許文献１参照）。半透過型液晶表示装置は、画素内に、透過領域と反射領域とを有する。透過領域は、バックライト光源からの光を透過し、バックライト光源を表示光源とする。反射領域は、反射板を有しており、反射板によって反射された外部からの光を表示光源とする。半透過型液晶表示装置では、周囲が明るいときには、バックライト光源を消灯し、反射領域により画像を表示することで、低消費電力化できる。また、周囲が暗いときには、バックライト光源を点灯し、透過領域により画像表示を行うことで、周囲が暗くなったときでも画像表示が可能である。
【０００４】
ところで、液晶表示装置の表示モードとしては、ＩＰＳモード（横電界駆動方式）がある。ＩＰＳモードの液晶表示装置は、同一基板上に形成された画素電極及び共通電極を有し、液晶層に横方向の電界を印加する。ＩＰＳモードの液晶表示装置は、液晶分子を、基板平行方向に回転させて画像の表示を行うことにより、ＴＮモードの液晶表示装置に比して、広視野角を実現できる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３４４８３７号公報（図４、図２０、段落０００９〜００１９、段落００４５〜００４８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、半透過型液晶表示装置において、ＩＰＳモードを採用する場合には、特許文献１にも記載されるように、黒表示と白表示とが反転し、通常の駆動方式において、透過領域をノーマリーブラックとすると、反射領域がノーマリーホワイトになるという問題がある。以下、この表示反転について説明する。
【０００７】
図２２（ａ）は、半透過型液晶表示装置の断面を模式的に表しており、同図（ｂ）は、偏光板、液晶層、偏光板を出射した際の、それぞれの領域における光の偏光状態を表している。同図（ｂ）では、矢印は、光の偏光状態が直線偏光であることを表し、○で囲んだＲは右まわり円偏光を、○で囲んだＬは左まわり円偏光状態を表す。また、丸棒は液晶ダイレクタ（分子）を表す。同図（ａ）に示すように、液晶表示装置５０の各画素は、反射領域５５と透過領域５６とを有しており、反射領域５５は、反射板５４の反射光を表示光源とし、透過領域５６は、バックライト光源を表示光源とする。
【０００８】
光出射側の偏光板（第１偏光板）５１と、光入射側の偏光板（第２偏光板）５２とは、偏光軸が互いに直交するように配置される。液晶層５３では、液晶分子が、電圧無印加時の分子方向が、第２偏光板５２の偏光軸（光透過軸）方向から９０°ずれた方向となるように配列される。例えば、第２偏光板５２の偏光軸方向を０°とすると、第１偏光板５１の偏光軸方向は９０°に設定され、液晶層の液晶分子長軸方向は９０°に設定される。液晶層５３は、透過領域ではリタデーションΔnd(Δnは液晶分子の屈折率異方性、dは液晶のセルギャップを表す)がλ／２（λは光の波長、例えば緑光を基準にすればλ=550nm）となるようにセルギャップが調整され、反射領域５５ではリタデーションがλ／４となるようにセルギャップが調整される。
【０００９】
＜反射領域・電圧無印加＞
まず、液晶層５３に電圧を印加しないときの反射領域５５の動作について説明する。反射領域５５では、液晶層５３には第１偏光板５１を通過した９０°方向（縦方向）の直線偏光が入射する。液晶層５３では、液晶層に入射した直線偏光の光学軸方向と、液晶分子の長軸方向が一致しているため、９０°の直線偏光のまま液晶層５３を通過し、反射板５４で反射する。直線偏光の場合、反射しても直線偏光のままなので、９０°直線偏光のまま、再度、液晶層５３に入射する。更に９０°直線偏光のまま液晶層５３を出射して第１偏光板５１に入射するが、第１偏光板の偏光軸方向も９０°のため、第１偏光板５１を通過する。よって、電圧を印加しない場合、白表示となる。
【００１０】
＜反射領域・電圧印加＞
次いで、液晶層５３に電圧を印加した状態における反射領域５５の動作について説明する。液晶層５３には、第１偏光板５１を通過した９０°方向（縦方向）の直線偏光が入射する。液晶層５３では、電圧印加により、液晶層５３における液晶層の長軸方向が、基板面内で０°から４５°に変化する。液晶層５３に入射した光の偏光方向と液晶分子の長軸方向とが４５°ずれており、また、液晶のリタデーションがλ／４に設定されているため、液晶層５３に入射した縦方向の直線偏光は、右回りの円偏光状態となって反射板５４に入射する。この右回りの円偏光は、反射板５４で反射し、左回りの円偏光状態となる。液晶層５３に入射した左回りの円偏光は、液晶層５３を再び通過し、横方向（０°方向）の直線偏光となって、第１偏光板５１に入射する。第１偏光板５１の偏光軸方向は９０°のため、反射板５４が反射した光を通過させることができず、黒表示となる。このように、反射領域５５では電圧無印加で白表示、電圧印加状態で黒表示となるノーマリーホワイト表示となる。
【００１１】
＜透過領域・電圧無印加＞
次に、液晶層５３に電圧を印加しないときの透過領域５６の動作について説明する。透過領域５６では、液晶層５３には、第２偏光板５２を通過した横方向の直線偏光が入射する。液晶層５３では、入射光の偏光方向と分子方向長軸方向が直行しているため、偏光状態を変化させることなく、横方向の直線偏光のまま液晶層５３を通過し、第１偏光板５１に入射する。第１偏光板５１の偏光軸方向は９０°のため、透過光は、第１偏光板５１を通過することができず、黒表示となる。
【００１２】
＜透過領域・電圧印加＞
液晶層５３に電圧を印加しないときの透過領域５６の動作について説明する。透過領域５６では、液晶層５３には、第２偏光板５２を通過した横方向の直線偏光が入射する。液晶層５３では、電圧印加により、液晶層５３における液晶層の長軸方向が、基板面内で０°から４５°に変化する。液晶層５３に入射した光の偏光方向と液晶分子の長軸方向とが４５°ずれており、また、液晶のリタデーションがλ／２に設定されているため、液晶層５３に入射した横方向の直線偏光は、縦方向の直線偏光となって第１偏光板５１に入射する。従って、透過領域５６では、第１偏光板５１は、第２偏光板５２に通過したバックライト光を透過させて、白表示となる。このように、透過領域５６では、電圧無印加で黒表示、電圧印加状態では白表示となるノーマリーブラック表示となる。
【００１３】
上記のように、半透過型液晶表示装置では、液晶層５３に電界を印加するときも、電界を印加しないときも、反射領域５５と透過領域５６とにおいて、白表示と黒表示が反転するという問題がある。この問題を解消する技術としては、特許文献１に記載された技術がある。図２３は、特許文献１に記載された液晶表示装置の断面構造を示している。特許文献１では、第１偏光板５１の偏光軸方向と液晶層５３の分子長軸方とを４５°ずらして配置する。単に、第１偏光板５１と液晶層５３の分子長軸方向とを単に４５°ずらすだけであれば、反射板１４を表示光源とする反射領域５５はノーマリブラックに、バックライト光源５７を表示光源とする透過領域５６はノーマリホワイトになる。特許文献１では、第２偏光板５２と液晶層５３との間にλ／２板５８を挿入して透過領域５６をノーマリブラックにする。
【００１４】
λ／２板５８は、液晶層５３の長軸方向と直交した光学軸方向が１３５°に設定される。これにより、正面では、λ／２にリタデーションをもつ液晶層５３が光に及ぼす偏光効果と、λ／２板とで光学補償し、液晶層５３とλ／２板５８との全体でみた場合の光の偏光状態は、入射時と反射時で変化しない。このため、第２偏光板５２を通過し、横方向の直線偏光となった光は、液晶層５３及びλ／２板５８を横方向の直線偏光のままで通過し、光学軸が縦方向に設定された第１偏光板５１を通過することができない。すなわち、λ／２板５８を液晶層５３と第２偏光板５２の間に挿入したことにより、透過領域５６もノーマリブラックとなる。
【００１５】
しかしながら、図２３に示す液晶表示装置５０ａでは、透過領域５６において、液晶層５３に入射する光の偏光方向と、液晶層５３の液晶分子長軸方向とが、平行又は直交でないため、液晶層５３におけるリタデーションの波長分散特性に起因して、透過領域５６において、黒表示時に、十分に光漏れを抑えることができないという問題がある。また、λ／２板５８も波長分散特性を有しているため、この波長分散に起因して、黒表示時の光漏れが発生するという問題がある。
【００１６】
また、透過領域５６と反射領域５５の表示が反転する問題に対して、透過領域５６で液晶に印加する電圧と、反射領域５５で液晶に印加する電圧とを反転させ、反射領域５５で電圧を印加するときに、透過領域５６で電圧を印加しないことができれば、上記の白表示と黒表示の反転の問題は生じない。しかし、これらを実現するデバイス構造や駆動方法は今まで開示されていない。また、反射領域に電圧をかけた状態を黒状態にした場合に伴う問題やそれを解決する問題は今まで開示されていない。
【００１７】
次に、半透過型液晶表示装置において、ＩＰＳモードを採用する場合に、光出射側から順次、第１偏光板、第１λ／２板、第１λ／４板、第１液晶層補償層（正または負のλ／４板）、液晶層、第２液晶補償層（正又は負のλ／４板）、第２λ／４板、第２λ／２板、第２偏光板を積層した構造を考える。この構造では、第１の偏光板、λ／２板、λ／４板と、第２の偏光板、λ／２板、λ／４板をそれぞれ広帯域λ／４板となるように配置し、第１と第２の液晶層補償層が正のλ／４板の場合は、光軸が液晶分子長軸方向と直交するように配置し、負のλ／４板の場合には、光軸が液晶分子長軸方向と平行に配置し、液晶層をλ／２と設定することで、液晶初期配向状態で第１と第２の液晶層補償層と液晶層のΔｎｄが０となり、透過部と反射部でノーマリーブラックの黒表示が可能となる。しかしながら、この構造では、液晶層補償層と液晶層の複屈折率波長分散が異なる場合には、補償を完全に行うことができないことや、液晶層のギャップ制御の難しさから、黒表示に光漏れや色付きが発生するという問題がある。このため、補償層に使用する材料の複屈折率波長分散と液晶層の波長分散を一致させなければならず、デバイス構造の工夫のみで解決できない問題がある。
【００１８】
本発明は、液晶層の長分散に起因する黒表示時の色つきや光漏れを低減できる半透過型液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００１９】
また、本発明は、デバイス構造をさほど複雑にすることなく、また、信号処理をあまり複雑化することなく、透過領域と反射領域において、白表示と黒表示の反転問題を解消することができる半透過型液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するために、本発明の半透過型液晶表示装置は、画素内に反射領域と透過領域とを有し、液晶層を挟んで対向する一対の偏光板を備え、横電界駆動される半透過型の液晶表示装置において、前記一対の偏光板のうちで前記反射領域と透過領域とで共通の偏光板と、前記液晶層との間に１／２波長板を備えることを特徴とする。
【００２１】
本発明の半透過型液晶表示装置では、反射領域と透過領域とで共通の偏光板と液晶層との間に、１／２波長板（λ／２板）を配置する。この１／２波長板により、黒表示における液晶層での波長分散を光学補償することで、波長分散による色つきと光漏れとを改善することができ、液晶表示装置の表示品質を向上できる。
【００２２】
本発明の半透過型液晶表示装置では、各画素が、各画素の反射領域及び透過領域に共通のデータ信号で駆動される画素電極と、複数の画素の反射領域に共通の第１共通信号が印加される第１共通電極と、複数の画素の透過領域に共通の第２共通信号が印加される第２共通電極とを備える構成を採用できる。この場合、第１共通電極に印加する信号（電位）と、第２共通電極に印加する信号とを、反射領域で液晶層に印加される電界の大きさと、透過領域で液晶層に印加される電界の大きさとが逆となるように制御することで、画素内の反射領域と透過領域とにおける表示を同じにすることができる。これにより、半透過型液晶表示装置で問題となる反射領域と透過領域との間の白表示と黒表示の反転の問題を解消できる。
【００２３】
本発明の半透過型液晶表示装置では、前記透過領域における黒表示時の液晶層の光学軸方向と、前記液晶層に入射する光の偏光方向との角度θ１が、０°≦θ１＜４５°の範囲にある構成を採用できる。また、前記θ１が、０°≦θ１≦２２．５°の範囲にあることが好ましい。θ１を、０°≦θ１≦２２．５°の範囲にする場合には、透過領域の液晶層のギャップ形成の際の生産バラつきによる影響を小さく抑えることができ、黒表示時の透過領域での光漏れを抑えることができる。
【００２４】
本発明の半透過型液晶表示装置では、前記反射領域における黒表示時の液晶層の光学軸方向と前記液晶層に入射する光の偏光方向との角度θ２が、θ２＝４５°であることが好ましい。黒表示時には、液晶層を、θ２が４５°になるように駆動することで、反射領域で液晶層に入射した光の偏光方向を９０°回転させることができ、反射領域を黒表示とすることができる。
【００２５】
本発明の半透過型液晶表示装置では、前記透過領域で、黒表示時に、前記一対の偏光板のうちの前記透過領域における光出射側の偏光板に入射する光の偏光方向と、前記光出射側の偏光板の光吸収軸方向とが一致することが好ましい。透過領域における光入射側の偏光板の偏光軸（光吸収軸又は光透過軸）や、液晶の配置角を適切に設定して、光出射側の偏光板に入射する光の偏光方向を、光出射側の偏光板の光吸収軸方向と一致させることで、黒表示を実現できる。
【００２６】
本発明の半透過型液晶表示装置では、前記一対の偏光板のうちの前記透過領域における光入射側の偏光板と、前記液晶層との間に別の１／２波長板を更に備えることが好ましい。この場合、通常、液晶層の波長分散は、１／２波長板の光分散よりも大きいため、透過領域における光入射側の偏光板と液晶相との間にも１／２波長板を配置して光学補償することにより、広波長帯域化を図ることができる。
【００２７】
本発明の半透過型液晶表示装置では、前記透過領域における黒表示時の液晶層の光学軸方向と、前記液晶層に入射する光の偏光方向との角度θ１が０°であり、前記別の１／２波長板と前記液晶層との間に、所定の光学特性を有する位相差板を更に備える構成を採用できる。θ１＝０の場合には、黒が青みがかって観察されることがあるが、位相差板によって光学補償することにより、光出射側での光漏れや色つきを抑えることができる。
【００２８】
本発明の半透過型液晶表示装置では、前記位相差板が、遅相軸方向の屈折率をｎｘ、進相軸方向の屈折率をｎｙ、厚み方向の屈折率をｎｚ、厚みをｄとしたとき、−０．３≦（ｎｘ−ｎｚ）/（ｎｘ−ｎｙ）≦０.３、又は（ｎｘ−ｎｚ）/（ｎｘ−ｎｙ）＝１.０で規定される光学特性を有し、（ｎｘ−ｎｙ）×ｄの値が前記液晶層とリタデーションとほぼ等しく、かつ、前記位相差板の進相軸方向と液晶層光軸方向とが平行又は直交方向に配置される構成を採用できる。このような位相差板を用いることにより、黒表示時の、光出射側での光漏れや色つきを抑えることができる。
【００２９】
本発明の半透過型液晶表示装置では、前記液晶層がホモジニアス配向である構成を採用できる。
【００３０】
本発明の半透過型液晶表示装置では、前記第１及び第２共通信号がそれぞれ画素電極用信号に同期して反転し、かつ、前記第１共通信号が、実質的に前記第２共通信号を反転させた信号である構成を採用できる。この場合、例えば反射領域と透過領域とにおいて画素電極に５Ｖの電位が印加されているとき、第１共通電極を０Ｖとし、かつ、第２共通電極を５Ｖとすることで、反射領域でのみ液晶層を回転させることができ、反射領域と透過領域との間の白表示と黒表示の反転の問題を解消できる。なお、このような構成を採用する際に、第１共通信号と第２共通信号とが厳密な意味で反転信号であるとすることまでは要しない。例えば、第１共通信号が０Ｖ又は５Ｖをとり、第２共通信号が６Ｖ又は０Ｖを取るなどでもよい。
【００３１】
本発明の半透過型液晶表示装置では、各画素が、データ信号が供給されるデータ線と前記反射領域の画素電極との間を接続する第１のスイッチング手段と、前記データ線と前記透過領域の画素電極との間を接続する第２のスイッチング手段とを有する構成を採用できる。この場合、第１のスイッチング手段と第２のスイッチング手段とを同時にオンにすることで、反射領域と透過領域とにおいて、画素電極に共通のデータ信号を供給できる。データ信号の供給後、第１及び第２のスイッチング手段の双方をオフとすることで、次のフレームでデータ信号が供給されるまでの画素電極の電位変化を、反射領域と透過領域とで異なる電位変化とすることができる。
【００３２】
本発明の半透過型液晶表示装置では、前記反射領域に形成された反射板の電位が、前記画素電極の電位と前記第１の共通電極の電位との間の中間電位に設定されることが好ましい。この場合、画素電極又は第１共通電極と反射板との間の電界が強くなることを防止して、画素電極と第１共通電極との間で収束すべき電気力線が反射板に向かう事態を抑制でき、光漏れを低減することができる。
【００３３】
本発明の半透過型液晶表示装置では、前記反射板には、前記画素電極及び前記第１共通電極との容量結合によって前記中間電位が印加されること構成を採用できる。或いは、前記反射板には、前記中間電位を生成する中間電位生成回路から前記中間電位が印加される構成を採用できる。反射板には、近接する配線から、容量結合を介して電位を与えることができ、或いは、直接に電位を与えることもできる。
【００３４】
本発明の半透過型液晶表示装置では、前記反射領域では、前記画素電極及び前記第１共通電極の直下の部分に反射板が形成されていないことが好ましい。横電界方式では、反射領域において、画素電極及び第１共通電極上の液晶分子が駆動されないことにより、これら電極上の位置で光漏れが発生する。画素電極及び第１共通電極の直下に反射板を形成しないことにより、これら電極直下を暗くすることができ、電極上で発生する光漏れを低減できる。
【００３５】
本発明の半透過型液晶表示装置では、前記反射板は、前記画素電極及び前記第１共通電極の直下の部分が平坦であり、該直下の部分以外の部分が凹凸形状を有するように形成される構成を採用できる。この場合、光の散乱効果を抑えることで、画素電極及び第１共通電極直下を暗くでき、これら電極上で発生する光漏れを低減できる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明の半透過型液晶表示装置では、反射領域と透過領域とで共通の偏光板と液晶層との間に、１／２波長板を配置する。この１／２波長板により、黒表示における液晶層での波長分散を光学補償することで、波長分散による色つきと光漏れとを改善することができ、液晶表示装置の表示品質を向上できる。
【００３７】
また、反射領域と透過領域とで、共通電極を第１共通電極と第２共通電極とに分割し、双方の共通電極に印加される信号とを反転させることで、画素電極を反射領域と透過領域とで共通としても、反射領域及び透過領域の何れか一方のみ液晶層を回転させることがでる。このため、反射領域と透過領域とで個別の信号を画素電極に供給しなくても、反射領域と透過領域との間の白表示と黒表示の反転の問題を解消できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態の液晶表示装置の断面構造を示している。液晶表示装置１０は、表示面側から見て、第１偏光板１１、第１λ／２板１８、対向基板１２、液晶層１３、ＴＦＴ基板１４、第２λ／２板１９、及び、第２偏光板１５を順次に有する。この、液晶表示装置１０は、画素内に、反射領域２１と透過領域２２を有する半透過型の液晶表示装置として構成される。ＴＦＴ基板１４上には、反射領域２１に対応して、反射板１６及び絶縁層１７が形成される。反射板１６は、第１偏光板１１側から入射する光を反射する。反射板１６は、一般に、光の散乱効果を高めるため、断面が凹凸を有するように形成される。反射領域２１の絶縁層１７上には、液晶を駆動するための画素電極３５と基準電位を与える共通電極３７とが形成される。また、透過領域２２のＴＦＴ基板１４上には、画素電極３６と共通電極３８が形成される。反射領域２１は、反射板１６によって反射された光を表示光源とする。液晶表示装置１０は、第２偏光板１５の下層側に、図示しないバックライト光源を有しており、透過領域２２は、そのバックライト光源を表示光源とする。
【００３９】
透過領域２２では、液晶層１３のリタデーションがほぼλ／２となるように、セルギャップが調整されている。ここで、“ほぼλ／２”とするのは、液晶層１３に電圧が印加され、液晶分子が回転した際には、セルギャップの中央部では液晶分子は回転するが、基板付近では液晶層１３の回転は迎えられるため、実際にはリタデーションを（λ／２）＋αに設定したときに、実効的なリタデーションがλ／２となるからである。例えば液晶層１３のリタデーションをΔｎｄ＝３００ｎｍに設定した場合、電圧を印加した場合の実効リタデーションはΔｎｄｅｆｆ＝λ／２＝５５０／２＝２７５ｎｍとなる。一方、反射領域２１では、絶縁層１７の高さを適切に設定することにより、電圧をかけた状態での液晶層１３の実効リタデーションがλ／４になるようにセルギャップが調整されている。
【００４０】
透過領域２２では、黒表示時には、バックライト光源側から第２偏光板１５を通過した直線偏光が、第２λ／２板１９、液晶層１３、及び、第１λ／２板１８を通過して、第１偏光板１１に入射する際に、その入射光が直線偏光となり、かつ、偏光方向が第１偏光板１１の吸収軸方向と一致するように、偏光軸や液晶分子長軸方向の配置角を設定する。また、黒表示時の液晶層１３の光学軸（光軸又は光軸＋９０°）方向と、液晶層１３に入射する光の偏光方向との角度θ１を、０＜θ１＜４５、望ましくは０＜θ１≦２２．５の範囲に設定する。以下では、第１偏光板１１の光透過方向を２７°、第１λ／２板１８の光軸方向を１０９．５°、第２偏光板１５の光透過方向を６３°、第２λ／２板１９の光軸方向を７０．５°、液晶層１３の電圧無印加時の分子長軸方向を９０°、第２λ／２板１９から液晶層１３へ入射する直線偏光と液晶光学軸方向（長軸方向）との角度θ１を１２°として説明する。
【００４１】
図２は、図１の液晶表示装置１０の一画素内のＴＦＴ基板１４の平面構造を示している。ＴＦＴ基板１４上には、互いに直交するゲート線３１及びデータ線３２が形成され、ゲート線３１及びデータ線３２の交点付近には、反射領域２１及び透過領域２２に対応して、ＴＦＴ３３及び３４が形成される。ＴＦＴ３３及び３４は、それぞれ、ゲートをゲート線３１に接続し、ソース・ドレインの一方をデータ線３２に接続する。また、ＴＦＴ３３及び３４は、それぞれ、ソース・ドレインの他方を反射領域２１に対応する画素電極３５及び透過領域２２に対応する画素電極３６に接続する。
【００４２】
第１共通電極３７及び第２共通電極３８は、それぞれ、各画素の反射領域２１及び透過領域２２に対応しており、ゲート線３１と平行に延びる部分と、表示領域内に突き出した部分とを有する。第１共通電極３７は、反射領域２１で、画素電極３５と基板平面内で対向する位置に形成される。第２共通電極３８は、透過領域２２で、画素電極３６と基板平面内で対向する位置に形成される。第１共通電極３７及び第２共通電極３８には、それぞれ、液晶表示装置１０内の各画素に共通の所定の信号駆動波形の信号が供給される。反射領域２１では、画素電極３５と第１共通電極３７の間の電位差に応じた電界により液晶層１３の配向が制御される。また、透過領域２２では、画素電極３６と第２共通電極３８の間の電位差に応じた電界により、液晶層１３の配向が制御される。
【００４３】
ここで、反射領域２１用の画素電極３５、及び、透過領域２２用の画素電極３６は、それぞれ異なるＴＦＴ３３及び３４に接続されている。しかしながら、ＴＦＴ３３及びは、同一のゲート線３１及び同一のデータ線３２に接続されており、ＴＦＴ３３、３４がオンした際に、画素電極３５及び画素電極３６にそれぞれ書き込まれる画素信号は同じである。このように、同じ画素信号を反射領域２１用の画素電極３５と透過領域用の画素電極３６に書き込むにもかかわらず、反射領域２１と透過領域２２とで、別個のＴＦＴ３３、３４、画素電極３５、３６を用いるのは、ＴＦＴ３３、３４がオフした後の透過領域の画素電極３６の電位変動と、反射領域２１の画素電極３５の電位変動とが異なるからである。
【００４４】
図３（ａ）及び（ｂ）は、画素電極３５及び３６に画素信号を供給した後の画素電極３５及び３６の電位変化の様子を示している。例えばゲートライン反転駆動では、行ごとに駆動極性を反転させるため、ゲート線３１にゲート信号パルスが印加されてから、次のフレームでゲート線３１にゲート信号パルスが印加されるまでの間、第１共通電極３７及び３８の電位は、各行での極性反転に合わせて反転を繰り返す。このとき、画素電極３５及び３６は、ＴＦＴ３３、３４がオフとなっているため、データ線３２から切り離されてフローティングの状態にあり、その電位は、それぞれ、画素電極３５と第１共通電極３７との間、及び、画素電極３６と第２共通電極３８との間の結合容量により、同図（ａ）及び（ｂ）に示すように、書き込み時の電位差を保ったまま第１共通電極３７及び第２共通電極３８の電位変化に従って変動する。このように、反射領域２１と透過領域２２とでは、画素信号供給後の画素電極３５及び３６の電位変化の様子は異なるため、反射領域２１と透過領域２２とで、画素電極を分離する必要がある。
【００４５】
図４（ａ）は、ある局面における反射領域２１の駆動信号波形の様子を示し、同図（ｂ）は、その局面における透過領域２２の駆動信号波形の様子を示している。液晶表示装置１０は、交流駆動により駆動され、各画素では、同図（ａ）及び（ｂ）に示すように、フレームごとに、第１共通電極３７及び第２共通電極３８のそれぞれに印加される電位（信号）が、例えば０Ｖと５Ｖの間で反転される。また、第２共通電極３８には、第１共通電極３７に印加される信号の反転信号が印加される。
【００４６】
画素電極３５及び３６には、例えば０Ｖ〜５Ｖの間の任意の画素信号が供給される。ＴＦＴ３３及び３４は、同じデータ線３２に接続されているため、画素電極３５及び３６に供給される画素信号は共通である。図４（ａ）に示すように、ｉフレーム目に、画素電極３５に０Ｖのデータ信号が供給され、第１共通電極３７に５Ｖの信号が印加されるときには、画素電極３５と第１共通電極３７の間の電位差は５Ｖとなり、反射領域２１では、この５Ｖの電位差による電界で液晶層１３が駆動される。このとき、第２共通電極３８には、０Ｖの信号が印加されるため、画素電極３６と第２共通電極３８の間の電位差は０Ｖとなり、透過領域２２では、液晶層１３が駆動されない。
【００４７】
図５（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ図４（ａ）及び（ｂ）に示す信号が印加されたときの反射領域２１と透過領域２２とにおける光の偏光状態の様子を示している。図４（ａ）に示す信号が印加された状態では、反射領域２１内の液晶層１３の液晶分子は、画素電極３５と第１共通電極３７との間の電界により、配列方向が４５°−θ１（１２°）＝３３°回転する。すなわち、分子長軸方向が、９０°から５７°方向へ変化する。反射領域２１では、図５（ａ）に示すように、外部から第１偏光板１１を通過した２７°偏光の直線偏光は、第１λ／２板１８を通過する際に偏光方向が１２°に変化し、液晶光学軸に対して４５°の角度で入射する。この入射光は、液晶層１３を通過する際に偏光状態が変化して、左回りの円偏光となり、反射板１６で反射して右回りの円偏光となって液晶層１３を再び通過して１０２°偏光の直線偏光となり、第１λ／２板１８を通過して１１７°の直線偏光となる。従って、反射板１６による反射光は、第１偏光板１１を通過できず、反射領域２１は黒表示となる。ここで、反射領域２１では、液晶層１３の侠ギャップにより、液晶を駆動する角度を一定とした際の駆動電圧は上昇するが、θ１＝１２°とする場合には、液晶を駆動する角度が３３°と小さくなり、液晶分子を４５°回転させる場合に比して、駆動電圧を０．９倍程度まで下げることができる。
【００４８】
一方、図４（ｂ）に示す信号が印加された状態では、画素電極３６と第２共通電極３８との間に電界が発生しないため、透過領域２２内の液晶層１３の液晶分子の配列方向は９０°のままである。透過領域２２では、図５（ｂ）に示すように、第２偏光板１５を通過した６３°偏光の直線偏光は、第２λ／２板１９を通過して偏光方向が７８°となって液晶層１３に入射する。液晶層１３の分視長軸方向は９０°であるため、液晶層１３に７８°の直線偏光で入射した入射光は、液晶層１３を通過して、１０２°の直線偏光となる。この１０２°の直線偏光は、第１λ／２板１８を通過して１１７°偏光となり、光透過軸方向が２７°の第１偏光板１１を通過することができない。従って、透過領域２２は黒表示となる。
【００４９】
上記のように、第１共通電極３７に印加する信号と第２共通電極３８に印加する信号とを反転させることで、画素電極３５及び３６に供給する画素信号を同じ信号としつつ、反射領域２１でのみ、液晶層１３の液晶分子配列方向を変化させることができる。これにより、反射領域２１を黒表示とするときに、透過領域２２を黒表示とすることができ、反射領域２１と透過領域２２とに個別の画素信号を供給することなく、双方の領域を、黒表示に揃えることができる。
【００５０】
図６（ａ）は、図４とは異なる局面における反射領域２１の駆動信号波形の様子を示し、同図（ｂ）は、その局面における透過領域２２の駆動信号波形の様子を示している。また、図７（ａ）及び（ｂ）は、図６（ａ）及び（ｂ）に示す信号が印加されたときの反射領域２１と透過領域２２とにおける光の偏光状態の様子を示している。図６（ａ）に示す信号が印加された状態では、画素電極３５と第１共通電極３７との間に電界が発生せず、反射領域２１内の液晶層１３の液晶分子の配列方向は９０°のままである。反射領域２１では、図７（ａ）に示すように、第１偏光板１１、第１λ／２板１８を通過した１２°方向の直線偏光は、液晶層１３を通過して反射板１６で反射し、液晶層１３を再び通過して−１２°方向の直線偏光となる。この−１２°方向の直線偏光は、第１λ／２板１８を通過して５１°方向の直線偏光となって、第１偏光板１１に入射する。第１偏光板１１の光透過軸方向は２７°方向であるため、第１偏光板１１に反射板１６側から反射してきた光（５１°の直線偏光）の全ては第１偏光板１１を通過できないが、反射領域２１では、この状態が、反射率（表示輝度）が最も高い状態、すなわち白表示となる。
【００５１】
ここで、白表示状態における反射板１６側から第１偏光板１１に入射する光の偏光方向と、第１偏光板１１の光透過軸方向とのずれは、θ１×２で表すことができる。これは、θ１＝０が最も明るい白を表示できることを示しており、例えばθ１＝１２°の反射率は、θ１＝０の場合の０．９倍程度となる。前述したように、θ１を大きくすることで、液晶を駆動する角度が小さくすることができ、駆動電圧を低下できるが、この駆動電圧の低下と、反射率のアップとは、トレードオフの関係にある。液晶表示装置の実際の設計に際しては、駆動電圧と反射率とのバランスを取って、θ１の値を設定すればよい。
【００５２】
図６（ｂ）に示す信号が印加された状態では、透過領域２２内の液晶層１３の液晶分子は、画素電極３６と第２共通電極３８との間の電界により、配列方向が４５°回転する。このため、透過領域２２では、図７（ｂ）に示すように、第２偏光板１５、第２λ／２板１９を通過した７８°の直線偏光は、液晶層１３を通過する際に黒表時から９０°回転した直線偏光（１２°）で、第１λ／２板１８に入射し、２７°の直線偏光となって第１偏光板１１に入射する。よって、透過領域２２は白表示となる。このように、第１共通電極３７に印加する信号と第２共通電極３８に印加する信号とを反転させることで、反射領域２１を白表示とするとき、透過領域２２についても白表示とすることができる。従って、図６（ａ）及び（ｂ）に示す信号により、双方の領域を、白表示に揃えることができる。
【００５３】
本実施形態では、共通電極を、反射領域２１及び透過領域２２のそれぞれに対応するように、第１共通電極３７と第２共通電極３８とに分割する。第１共通電極３７及び第２共通電極３８には、それぞれ、共通の画素信号に対して、反射領域２１と透過領域２２とで液晶層１３に印加する電界の大小関係を逆にするように、互いに反転する信号が供給される。このようにすることで、各画素において、反射領域２１と透過領域２２とで異なる画素信号を供給することなく、反射領域２１と透過領域２２とで、同じ表示を行うことができ、ＩＰＳモードの半透過型液晶表示装置において問題となる白表示と黒表示の反転の問題を解消することができる。
【００５４】
また、本実施形態では、透過領域２２における黒表示時の液晶層１３の配列方向と、液晶層１３に入射する光の偏光方向が０＜θ１＜４５°、望ましくは０＜θ１≦２２．５°となるようにしている。このようにすることで、従来の半透過型液晶表示装置５０ａ（図２３）に比して、透過領域２２において、黒表示時に、液晶層１３の波長分散特性による影響を低減することができ、黒表示の光漏れを抑制することができる。
【００５５】
ここで、通常のＴＮモードの液晶表示装置では、反射板は反射画素電極として構成され、その反射画素電極には、液晶層を表示階調に応じて駆動するための画素信号が供給される。一方、ＩＰＳモードでは、画素電極３５と共通電極（第１共通電極）３７との間の電界により液晶層１３が駆動されることから、反射板１６に与える電位は任意に決定できる。以下では、反射領域２１において、反射板１６の電位が画像表示に与える影響について考察する。
【００５６】
図８（ａ）及び（ｂ）のそれぞれは、シミュレーションによる電界分布の様子、及び、黒表示状態における光透過率の様子を示している。例えば、画素電極３５に５Ｖが印加され、共通電極３７に０Ｖが印加されているときに、反射板（反射電極）１６の電位がその中間（２．５Ｖ）であれば、電界分布及び光透過率は、同図（ａ）に示すようになる。また、画素電極３５に５Ｖが印加され、共通電極３７に０Ｖが印加されているときに、反射板１６が共通電極３７と同電位（５Ｖ）であれば、電界分布及び光透過率は、同図（ｂ）に示すようになる。
【００５７】
反射板１６の電位が、画素電極３５と共通電極３７の中間電位となる状態の場合には、図８（ａ）に示すように、画素電極３５及び共通電極３７上では光漏れが発生して光透過率が高くなっているものの、両電極間では、光漏れが抑えられて光透過率は低くなっている。これに対し、反射板１６の電位が画素電極３５の電位と同電位である場合には、共通電極３７付近での光漏れが多く、この付近で光透過率が高くなっている。これは、画素電極３５と反射板１６との間の電界が強いことにより、本来、画素電極３５と共通電極３７の間で収束すべき電界（電気力線）が反射板１６に向かって、共通電極３７付近の液晶分子が十分に駆動されないためであると考えられる。
【００５８】
上記シミュレーションの結果から、反射板１６の電位は、画素電極３５と共通電極３７との中間電位であることが好ましいといえる。反射板１６の電位は、反射板１６に直接に所望の電位を与えることにより制御することができ、或いは、反射板１６をフローティングにして、容量結合を介して間接的に制御することができる。例えば、フローティング方式を採用する場合には、反射板１６の直下に、画素電極３５の電位が与えられる配線と、共通電極３７の電位が与えられる配線とを、それら配線の面積比が１：１となるように形成して、反射板１６の電位を、画素電極３５と共通電極３７との中間電位とする。
【００５９】
ところで、図８（ａ）で示したように、画素電極３５及び共通電極３７上では、光漏れが発生するため、このままでは、黒表示時の輝度を十分に低下させることができない。この光漏れの影響を低く抑えるためには、例えば、図９に示すように、画素電極３５及び共通電極３７の直下には、反射板１６が形成されないようにパターニングすればよい。このようにすることで、画素電極３５及び共通電極３７の形成位置で観察される反射光の輝度を下げることができ、黒輝度を低下させることができる。
【００６０】
以下、図１０〜１７を参照して、ＴＦＴ基板１４（図１）の製造過程について説明する。これら図中の（ａ）は平面図を示し、その他は、各部の断面図を示している。まず、基板上に、ゲート線３１（図２）、第１共通電極配線３７ａ、及び、第２共通電極配線３８ａを、図１０に示すパターンで形成する。このときの反射領域２１、透過領域２２、及び、反射領域２１と透過領域２２との境界部（段差部）のそれぞれの断面は、図１０（ｂ）〜（ｄ）に示すようになる。反射領域２１では、反射板１６に電位を与えるために、第１共通電極配線３７ａが、表示領域内に突き出すように形成される。その後、ゲート線３１、第１共通電極配線３７ａ、及び、第２共通電極配線３８ａを、絶縁層で覆う。
【００６１】
次いで、図１１（ａ）に示すように、ＴＦＴ３３を形成するための半導体層を形成する。この半導体層の形成では、同図（ｂ）に示すように、半導体層が、ゲート線３１（ゲート電極）とオーバラップするように形成される。その後、図１２（ａ）に示すパターンで、ＴＦＴ３３のソース・ドレインに接続される画素電極配線３５ａ、ＴＦＴ３４のソース・ドレインに接続される画素電極配線３６ａを形成する。
【００６２】
反射領域２１、透過領域２２、及び、反射領域２１と透過領域２２との境界部（段差部）のそれぞれの断面は、図１２（ｂ）〜（ｄ）に示すようになる。反射領域２１では、隣接する画素電極配線３５ａの間に、第１共通電極配線３７ａが形成される。また、第１共通電極配線３７ａは、表示領域において、画素電極配線３５ａと第１共通電極配線３７ａとの面積比が１：１となるように形成される。これは、画像表示時に、後に形成する反射板１６に、画素電極３５と第１共通電極３７との中間電位を与えるようにするためである。第１共通電極配線３７ａ及び第２共通電極配線３８ａの形成後、その上を絶縁層で覆う。
【００６３】
引き続き、凹凸ＯＣ層４０を、図１３に示すように形成する。この凹凸ＯＣ層４０は、同図（ｂ）〜（ｄ）に示すように、凹凸状に形成される。凹凸ＯＣ層４０の上にＡｌ層を形成し、図１４（ａ）に示すパターンで、反射領域２１に反射板１６を形成する。このときの反射領域２１、透過領域２２、及び、反射領域２１と透過領域２２との境界部のそれぞれの断面は、同図（ｂ）〜（ｄ）に示すようになる。同図（ｂ）に示すように、反射領域２１では、後に形成する画素電極３５、及び、第１共通電極３７の直下では、Ａｌ層が除去されている。
【００６４】
反射板の形成後、図１５（ａ）に示すパターンで、平坦ＯＣ層４１を形成する。この平坦ＯＣ層４１の形成により、同図（ｂ）〜（ｄ）に示すように、反射領域２１と透過領域２２との境界に段差が生じ、双方の領域において、セルギャップが調整される。その後、図１６（ａ）に示す位置に、画素電極配線３５ａ、３６ａ、第１共通電極配線３７ａ、及び、第２共通電極配線３８ａを覆う絶縁層にコンタクトホール４２を形成し、画素電極配線３５ａ、３６ａ、第１共通電極配線３７ａ、及び、第２共通電極配線３８ａを露出させる（同図（ｂ））。
【００６５】
コンタクトホールの形成後、図１７（ａ）に示すパターンで、平坦ＯＣ層４１上に、画素電極３５、３６と、第１共通電極３７と、第２共通電極３８とをそれぞれ形成する。反射領域２１、透過領域２２、及び、反射領域２１と透過領域２２との境界部におけるそれぞれの断面は、同図（ｂ）〜（ｄ）に示すようになる。この画素電極３５、３６、第１共通電極３７、及び、第２共通電極３８の形成では、各電極と、画素電極配線３５ａ、３６ａ、第１共通電極配線３７ａ、及び、第２共通電極配線３８ａとを、それぞれコンタクトホール４２を介して接続する。以上の工程により、本実施形態の半透過型液晶表示装置１０で使用するＴＦＴ基板１４が製造される。
【００６６】
図１８は、本発明の第２実施形態の半透過型液晶表示装置の断面構造を示している。本実施形態の液晶表示装置１０ａは、ＴＦＴ基板１４と第２λ／２板１９との間に位相差板２０を有する点で、第１実施形態の液晶表示装置１０（図１）と相違する。本実施形態では、透過領域２２で、黒表示時に液晶層１３へ入射する直線偏光の偏光方向と液晶光学軸方向との角度θ１をθ１＝０とする。位相差板２０は、遅相軸方向の屈折率をｎｘ、進相軸方向の屈折率をｎｙ、厚み方向の屈折率をｎｚ、厚みをｄとしたとき、（ｎｘ−ｎｚ）/（ｎｘ−ｎｙ）≦０.３、又は（ｎｘ−ｎｚ）/（ｎｘ−ｎｙ）＝１.０とする。また、（ｎｘ−ｎｙ）×ｄの値は、液晶層１３のリタデーションとほぼ等しく設定する。液晶層１３における液晶分子長軸方向と位相差板２０の進相軸方向とが、平行、又は直交するように配置する。位相差板２０が（ｎｘ−ｎｚ）/（ｎｘ−ｎｙ）＝１.０で、液晶光軸と平行に配置する場合には、位相差板２０には、複屈折波長分散が逆分散である位相差板を用いることが望ましい。
【００６７】
図１９は、第１及び第２偏光板１１、１５の光透過軸方向と、液晶層１３の液晶分子長軸方向と、第１及び第２λ／２板１８、１９の基板面内方向の光軸方向と、位相差板２０の基板面内方向の光軸方向との組み合わせを示している。なお、この組み合わせにおいては、第２偏光板１５、第２λ／２板１９及び位相差板２０を通過し、液晶層１３に入射する光の偏光方向が、液晶層１３における液晶分子長軸方向と平行又は直交するようにしている。これは、透過領域２２における黒表示時の光漏れが増加しないようにするためである。
【００６８】
次に、図１９に示す組み合わせを採用した液晶表示装置１０ａにおける表示状態の様子を、図２０を用いて説明する。はじめに、黒表示について説明する。黒表示時には、図４（ａ）及び（ｂ）に示す信号を印加することにより、反射領域２１の液晶層１３の分子長軸方向を４５°方向に回転させ、透過領域２２の液晶層１３の分子長軸方向は９０°のままとする。
【００６９】
透過領域２２では、バックライト光源側から、光透過軸が７５°（光吸収軸−１５°）の第２偏光板１５を通過した７５°方向の直線偏光は、第２λ／２板１９を通過する際に、第２λ／２板１９の光軸方向（８２.５°）との差の２倍の角度だけ偏光方向が回転し、９０°方向（２７０°方向）の直線偏光となって、位相差板２０、液晶層１３に入射する。位相差板２０、液晶層１３に入射した９０°方向の直線偏光は、位相差板２０、液晶層１３をそのままの偏光状態で通過し、第１λ／２板１８を通過して、１０５°方向の直線偏光となって、第１偏光板１１に入射する。第１偏光板１１の光透過軸は、１５°方向であるため、バックライト光源側からの透過光は、第１偏光板１１を通過することができず、黒表示となる。ここで、位相差板２０、液晶層１３へ入射する光は、第１及び第２λ／２板１８、１９の波長分散によって、波長５５０ｎｍ以外については楕円偏光となるが、位相差板２０は、液晶層１３に入射する直線偏光の５５０ｎｍ以外の波長分散を補償し、出射側で光漏れや色付きを抑える働きをする。
【００７０】
反射領域２１では、光透過軸が１５°方向の第１偏光板１１を通過した１５°方向の直線偏光は、第１λ／２板１８を通過し、０°方向（１８０°方向）の直線偏光となって、液晶層１３に入射する。液晶層１３に入射した０°方向の直線偏光は、液晶層１３を通過する際に、左回りの円偏光となり、反射板１６で反射して右回りの円偏光となる。この円偏光は、再び液晶層１３を通過して９０°方向の直線偏光となり、第１λ／２板１８に入射する。この直線偏光は、第１λ／２板１８を通過する際に１０５°方向の直線偏光となるため、第１偏光板１１を通過することができず、黒表示となる。
【００７１】
次に、白表示について説明する。白表示時には、図６（ａ）及び（ｂ）に示す信号により、透過領域２２の液晶層１３の分子長軸方向を４５°方向に回転させ、反射領域２１の液晶層１３の分子長軸方向は９０°のままとする。
【００７２】
透過領域２２では、バックライト光源側から、光透過軸が７５°の第２偏光板１５を通過した７５°方向の直線偏光は、第２λ／２板１９を通過して、９０°方向（２７０°方向）の直線偏光となり、位相差板２０、液晶層１３に入射する。位相差板２０の光軸方向と入射する直線偏光方向は平行であり、９０°のまま光が通過し、液晶層１３に入射した９０°方向の直線偏光は、液晶層１３で０°方向の直線偏光となり、第１λ／２板１８を通過して、１５°方向の直線偏光となる。この直線偏光は、第１偏光板１１を通過し、白表示となる。
【００７３】
反射領域２１では、光透過軸が１５°方向の第１偏光板１１を通過した１５°方向の直線偏光は、第１λ／２板１８を通過して、０°方向（１８０°方向）の直線偏光となって、液晶層１３に入射する。液晶層１３に入射した０°方向の直線偏光は、その偏光状態のままで液晶層１３を通過し、反射板１６で反射して、液晶層１３を再び通過する。液晶層１３を通過した０°方向の直線偏光は、第１λ／２板１８を通過して１５°方向の直線偏光となり、第１偏光板１１を通過し、白表示となる。
【００７４】
第１実施形態では、０°＜θ１＜４５°、望ましくは０°＜θ１≦２２．５°としため、第１、第２λ／２板１８、１９の位相差を、液晶層１３の位相差で打ち消すことができるが、本実施形態では、θ１＝０とするため、第１、第２λ／２板１８、１９の位相差が積み重なることに起因して、透過領域２２の黒が、青みがかって観察されることがある。本実施形態では、位相差板２０によって光学補償することにより、この問題を解消することができる。
【００７５】
なお、第１実施形態では、反射領域２１において、画素電極３５、３６、第１共通電極３７、及び、第２共通電極３８の直下には、反射板１６を形成しない例について示したが、これら電極の直下が表示光源として機能しなければよく、これには限定されない。例えば、図２１に示すように、電極直下の反射板１６を平坦に形成することもできる。この場合には、電極直下は散乱反射とならないため、その他の部分に比して暗くなり、電極上で観察される光漏れの影響を低減できる。また、第１実施形態では、θ１を０よりも大きいと定義したが、θ１＝０を採用することもできる。
【００７６】
ここで、液晶表示装置では、複数枚の位相差フィルムを用い、その遅相軸方位を平行又は直交でない角度で積層することで、広波長帯域化を図ることができる（例えば、“石鍋隆宏、宮下哲哉、内田龍男  著「位相差フィルムと変更氏の高視野角化と広波長帯域化」信学技報、２００１年１月、ｐｐ．５６”参照）。液晶層１３も位相差板であると考えることもできるため、第２λ／２板１９を省いて、第１λ／２板１８と液晶層１３との積層によっても、広波長帯域化を図ることができる。その場合、第２偏光板１５の光透過軸は、液晶層１３の光学軸方向と入射する光の偏光方向との角度がθ１になるように設定する。具体的には、液晶分子長軸方向が９０°で、θ１が１２°であれば、第２偏光板１５の光透過軸は７８°に設定する。ただし、通常、λ／２板の波長分散は、液晶層１３の波長分散よりも小さいので、第１λ／２板１８と第２λ／２板１９との積層を用いた方が、より広波長帯域化を実現できる。
【００７７】
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明の半透過型液晶表示装置は、上記実施形態例にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の第１実施形態の半透過型液晶表示装置の断面構造を示す断面図。
【図２】本発明の第１実施形態の液晶表示装置の平面構造を示す平面図。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、画素電極３５及び３６に画素信号を供給した後の画素電極３５及び３６の電位変化の様子を示す波形図。
【図４】（ａ）は、ある局面における反射領域２１の駆動信号波形の様子を示す波形 図、同図（ｂ）は、透過領域２２の駆動信号波形の様子を示す波形図。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は、図４（ａ）及び（ｂ）に示す信号が印加されたときの反射領域２１と透過領域２２とにおける光の偏光状態の様子を示す模式図。
【図６】（ａ）は、図４とは異なる局面における反射領域２１の駆動信号波形の様子を示す波形図、同図（ｂ）は、透過領域２２の駆動信号波形の様子を示す波形図。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は、図６（ａ）及び（ｂ）に示す信号が印加されたときの反射領域２１と透過領域２２とにおける光の偏光状態の様子を示す模式図。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、シミュレーションによる電界分布の様子、及び、黒表示状態における光透過率の様子を示すグラフ。
【図９】画素電極３５、３６、及び、共通電極３５直下の反射板１６の様子を示す断面図。
【図１０】（ａ）は、ＴＦＴ基板１４の製造過程における平面図、（ｂ）〜（ｄ）は、それぞれＴＦＴ基板１４の断面図。
【図１１】（ａ）は、ＴＦＴ基板１４の製造過程における平面図、（ｂ）はＴＦＴ基板１４の断面図。
【図１２】（ａ）は、ＴＦＴ基板１４の製造過程における平面図、（ｂ）〜（ｄ）は、それぞれＴＦＴ基板１４の断面図。
【図１３】（ａ）は、ＴＦＴ基板１４の製造過程における平面図、（ｂ）〜（ｄ）は、それぞれＴＦＴ基板１４の断面図。
【図１４】（ａ）は、ＴＦＴ基板１４の製造過程における平面図、（ｂ）〜（ｄ）は、それぞれＴＦＴ基板１４の断面図。
【図１５】（ａ）は、ＴＦＴ基板１４の製造過程における平面図、（ｂ）〜（ｄ）は、それぞれＴＦＴ基板１４の断面図。
【図１６】（ａ）は、ＴＦＴ基板１４の製造過程における平面図、（ｂ）は、ＴＦＴ基板１４の断面図。
【図１７】（ａ）は、ＴＦＴ基板１４の製造過程における平面図、（ｂ）〜（ｄ）は、それぞれＴＦＴ基板１４の断面図。
【図１８】本発明の第２実施形態の半透過型液晶表示装置の断面構造を示す断面図。
【図１９】偏光板１１、１５の光透過軸と、液晶層１３の液晶分子長軸方向と、λ／２板１８、１９の基板面内方向の光軸との組み合わせを示す表。
【図２０】液晶表示装置１０ａにおける表示状態の様子を示す模式図。
【図２１】画素電極３４及び共通電極３５直下の反射板１６の様子を示す断面図。
【図２２】（ａ）は、半透過型液晶表示装置の断面を模式的に示す断面図、（ｂ）は、偏光板、液晶層、偏光板を出射した際の、それぞれの領域における光の偏光状態を表す模式図。
【図２３】特許文献１に記載された半透過型液晶表示装置の断面構造を示す断面図。
【符号の説明】
【００７９】
１０：液晶表示装置
１１、１５：偏光板
１２：対向基板
１３：液晶層
１４：ＴＦＴ基板
１６：反射板
１７：絶縁層
１８、１９：λ／２板
２０：位相差板
２１：反射領域
２２：透過領域
３１：ゲート線
３２：データ線
３３、３４：ＴＦＴ
３５、３６：画素電極
３７：第１共通電極
３８：第２共通電極
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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