(57)【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内面上にそれぞれ電極が設けられ、これらの基板間に液晶分子が所定のツイスト角でツイスト配向した液晶層が設けられるとともに、前記後側基板の内面側に反射膜が設けられた液晶素子と、前記液晶素子の前側に配置された偏光板と、前記偏光板と前記液晶素子との間に配置され、前記偏光板を透過した光を直線偏光の状態で前記液晶素子に入射させる捩れ位相板とを備え、且つ、前記液晶素子の液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎｄと、前記捩れ位相板のリタデーションが、前記液晶素子の液晶層の液晶分子が初期配向状態にあるときに、前記捩れ位相板と前記液晶層の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の正の整数倍の位相差を与える値に設定されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
液晶素子の前側に配置された偏光板と、前記偏光板と前記液晶素子との間に配置された他の捩れ位相板をさらに備え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】
液晶素子の液晶層の液晶分子の初期配向状態は、基板面に対して倒伏した配向状態であり、前記液晶素子のΔｎｄと位相板のリタデーションが、前記液晶分子が前記初期配向状態にあるときに、前記捩れ位相板と前記液晶層の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の奇数倍の位相差を与え、前記液晶分子が前記基板面に対して略垂直に立ち上がり配向したときに、前記捩れ位相板と前記液晶層の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の偶数倍の位相差を与える値に設定されていることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項４】
液晶素子の液晶層の液晶分子の初期配向状態は、基板面に対して倒伏した配向状態であり、前記液晶素子のΔｎｄと捩れ位相板のリタデーションが、前記液晶分子が前記初期配向状態にあるときに、前記捩れ位相板と前記液晶層の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の偶数倍の位相差を与え、前記液晶分子が前記基板面に対して略垂直に立ち上がり配向したときに、前記捩れ位相板と前記液晶層の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の奇数倍の位相差を与える値に設定されていることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項５】
液晶素子の後側基板の内面が凹凸面に形成され、その上に前記凹凸面に沿わせて反射膜が形成さ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６】
液晶素子の後側基板の内面に、表面が凹凸面に形成された下地膜が設けられ、その上に前記凹凸面に沿わせて反射膜が形成さ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７】
液晶素子の後側基板の内面に設けられた反射膜は半透過反射膜であり、前記液晶素子の後側に、後側偏光板と、前記後側偏光板と前記液晶素子との間に配置された後側位相板と、前記後側偏光板の後側に配置されたバックライトとが設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項８】
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内面にそれぞれ電極が設けられ、これらの基板間に液晶分子が所定のツイスト角でツイスト配向した液晶層が設けられるとともに、前記液晶層と前記後側基板との間に半透過反射膜が設けられた液晶素子と、前記液晶素子を挟んでその前後に配置された前側偏光板および後側偏光板と、前記前側偏光板と前記液晶素子との間に配置され、前記前側偏光板を透過した光を直線偏光の状態で前記液晶素子に入射させる捩れ位相板と、前記後側偏光板と前記液晶素子との間に配置された位相板と、前記後側偏光板の背後に配置されたバックライトとを備え、前記液晶素子の液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎｄと前記捩れ位相板のリタデーションが、前記液晶素子の液晶層の液晶分子が初期配向状態にあるときに、前記捩れ位相板と前記液晶層の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の正の整数倍の位相差を与える値に設定され、且つ、前記液晶素子の積Δｎｄと前記位相板のリタデーションが、前記位相板と前記液晶層の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の正の整数倍の位相差を与える値に設定されていることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は基板の内面側に光反射膜を設けた液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置には、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反射型のものと、バックライトからの照明光を利用する透過表示を行なう透過型のものと、前記反射表示と透過表示との両方の表示を行なう反射／透過型のものとがある。
【０００３】
反射型の液晶表示装置は、従来、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内面上にそれぞれ電極が設けられ、これらの基板間に液晶層が設けられた液晶素子を挟んでその前後に前側偏光板と後側偏光板とを配置し、前記後側偏光板の背後に反射板を配置した構成となっており、また、反射／透過型の液晶表示装置は、従来、前記液晶素子を挟んでその前後に前側偏光板と後側偏光板とを配置し、前記後側偏光板の背後に半透過反射板を配置するとともに、前記半透過反射板の後側にバックライトを配置した構成となっている。
【０００４】
前記反射型の液晶表示装置は、外光を利用して表示するものであり、また前記反射／透過型液晶表示装置は、充分な明るさの外光が得られる環境下では外光を利用して表示し、充分な明るさの外光が得られないときにバックライトを点灯させて表示するものであるため、常にバックライトを点灯させて表示する透過型の液晶表示装置に比べて消費電力が少ない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の反射型または反射／透過型液晶表示装置は、表示の観察側である前側から入射し、前側偏光板と液晶素子と後側偏光板とを透過して後側に出射した光を反射板または半透過反射板により反射させ、その反射光を前記後側偏光板と液晶素子と前側偏光板とを再び透過させて前側に出射するため、偏光板による光の吸収が多く、明るい表示が得られない。
【０００６】
しかも、液晶素子の前後に前側偏光板と後側偏光板を配置し、前記後側偏光板の背後に反射板を配置した構成の従来の反射型または反射／透過型液晶表示装置は、前記前側偏光板から前記反射板までの距離が大きいため、前側からの光の入射位置に対して、前記反射板により反射されて前側に出射する反射光の出射位置が大きくずれ、そのために、前記液晶素子の複数の画素領域のうちの１つの画素領域を通って入射した光の反射光が他の画素領域を通って出射し、表示品質を低下させる。
【０００７】
この発明は、明るく、しかも表示品質の高い反射表示を行なうことができる液晶表示装置を提供することを目的としたものである。
【０００８】
【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内面上にそれぞれ電極が設けられ、これらの基板間に液晶分子が所定のツイスト角でツイスト配向した液晶層が設けられるとともに、前記後側基板の内面側に反射膜が設けられた液晶素子と、前記液晶素子の前側に配置された偏光板と、前記偏光板と前記液晶素子との間に配置され、前記偏光板を透過した光を直線偏光の状態で前記液晶素子に入射させる捩れ位相板とを備え、且つ、前記液晶素子の液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎｄと、前記捩れ位相板のリタデーションが、前記液晶素子の液晶層の液晶分子が初期配向状態にあるときに、前記捩れ位相板と前記液晶層の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の正の整数倍の位相差を与える値に設定されていることを特徴とする。
【０００９】
この液晶表示装置は、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た外光を、液晶素子の前側に配置された偏光板によりその透過軸に沿った直線偏光として入射させ、前記偏光板と前記液晶素子との間に配置された捩れ位相板と前記液晶素子の液晶層とを透過して前記液晶素子の後側基板の内面に設けられた反射膜により反射され、前記液晶層と前記捩れ位相板とを再び透過した光のうち、前記偏光板の透過軸に沿った偏光成分の光を、この偏光板を透過させて前側に出射する。
【００１０】
この液晶表示装置によれば、前側から入射し、前記反射膜により反射されて前側に出射する光の偏光板による吸収が、前記液晶素子の前側に配置された偏光板による入射時と出射時の２回の吸収であるため、偏光板による光の吸収を必要最小限にし、明るい表示を得ることができる。
【００１１】
しかも、この液晶表示装置は、前記反射膜を前記液晶素子の後側基板の内面に設けているため、前記液晶素子の前側に配置された前記偏光板から前記反射膜までの距離が小さく、したがって、前側から入射した光の光路と、前記反射膜により反射されて前側に出射する反射光の光路とのずれを小さくし、前記液晶素子の複数の画素領域のうちの１つの画素領域を通って入射した光の反射光が他の画素領域を通って出射することによる表示品質の低下を防ぐことができる。
【００１２】
さらに、この液晶表示装置は、前記液晶素子のΔｎｄと前記捩れ位相板のリタデーションを、前記液晶素子の液晶層の液晶分子が初期配向状態にあるときに、前記捩れ位相板と前記液晶層の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の正の整数倍の位相差を与える値に設定しているため、前側から前記偏光板の透過軸に沿った直線偏光となって入射し、前記捩れ位相板と前記液晶層とを往復して透過して前記偏光板に再び入射する光が、前記液晶分子が初期配向状態にあるときに、前記偏光板の透過軸に対して略直交する直線偏光か、あるいは前記透過軸に沿った直線偏光のいずれかとなって前記偏光板に再び入射する。
【００１３】
そのため、前記液晶素子の液晶層の液晶分子が初期配向状態にあるときの表示を最も暗い暗表示または最も明るい明表示とし、よりコントラストを高くすることができる。
【００１４】
この発明の液晶表示装置は、上記のように、互いに対向する前側基板と後側基板の間に液晶分子が所定のツイスト角でツイスト配向した液晶層と、この後側基板の内面に反射膜が設けられた液晶素子と、前記液晶素子の前側に配置された偏光板と、前記偏光板と前記液晶素子との間に配置された捩れ位相板とを備え、且つ、前記液晶素子のΔｎｄと前記捩れ位相板のリタデーションを、前記液晶素子の液晶層の液晶分子が初期配向状態にあるときに、前記位相板と前記液晶層の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の正の整数倍の位相差を与える値に設定することにより、明るく、しかもコントラストの高い反射表示を行なうことができるようにしたものである。
【００１５】
この発明の液晶表示装置において、液晶素子の前側に配置された偏光板と、前記偏光板と前記液晶素子との間に、他の捩れ位相板をさらに配置してもよい。
そして、前記液晶素子の液晶層の液晶分子の初期配向状態が、基板面に対して倒伏した配向状態であるときは、前記液晶素子のΔｎｄと捩れ位相板のリタデーションを、前記液晶分子が前記初期配向状態にあるときに、前記捩れ位相板と前記液晶層の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の奇数倍の位相差を与え、前記液晶分子が前記基板面に対して略垂直に立ち上がり配向したときに、前記捩れ位相板と前記液晶層の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の偶数倍の位相差を与える値に設定するのが望ましい。
【００１６】
また、前記液晶素子の液晶層の液晶分子の初期配向状態が、基板面に対して倒伏した配向状態であるときは、前記液晶素子のΔｎｄと捩れ位相板のリタデーションを、前記液晶分子が前記初期配向状態にあるときに、前記捩れ位相板と前記液晶層の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の偶数倍の位相差を与え、前記液晶分子が前記基板面に対して略垂直に立ち上がり配向したときに、前記捩れ位相板と前記液晶層の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の奇数倍の位相差を与える値に設定するのが望ましい。
【００１７】
さらに、この発明の液晶表示装置においては、前記液晶素子の後側基板の内面を凹凸面に形成し、その上に前記凹凸面に沿わせて前記反射膜を形成するか、あるいは、液晶素子の後側基板の内面に、表面が凹凸面に形成された下地膜を設け、その上に前記凹凸面に沿わせて前記反射膜を形成するのが好ましい。
【００１８】
また、この発明の液晶表示装置は、前記液晶素子の後側基板の内面に設けられた反射膜を半透過反射膜とし、前記液晶素子の後側に、後側偏光板と、前記後側偏光板と前記液晶素子との間に配置された捩れ位相板と、前記後側基板の後側に配置されたバックライトとを設けた構成としてもよい。
【００１９】
また、もう一つの発明としての液晶表示装置は、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内面にそれぞれ電極が設けられ、これらの基板間に液晶分子が所定のツイスト角でツイスト配向した液晶層が設けられるとともに、前記液晶層と前記後側基板との間に半透過反射膜が設けられた液晶素子と、前記液晶素子を挟んでその前後に配置された前側偏光板および後側偏光板と、前記前側偏光板と前記液晶素子との間に配置され、前記前側偏光板を透過した光を直線偏光の状態で前記液晶素子に入射させる捩れ位相板と、前記後側偏光板と前記液晶素子との間に配置された位相板と、前記後側偏光板の背後に配置されたバックライトとを備え、前記液晶素子の液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎｄと前記捩れ位相板のリタデーションが、前記液晶素子の液晶層の液晶分子が初期配向状態にあるときに、前記捩れ位相板と前記液晶層の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の正の整数倍の位相差を与える値に設定され、且つ、前記液晶素子の積Δｎｄと前記位相板のリタデーションが、前記位相板と前記液晶層の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の正の整数倍の位相差を与える値に設定されていることを特徴とする。
【００２０】
この液晶表示装置は上記のような構成であるため、反射表示のときは、表示の観察側である前側から入射した外光が、前側偏光板と、前記前側偏光板と液晶素子との間に配置された捩れ位相板と、前記液晶素子の液晶層とを透過して半透過反射膜により反射され、その反射光が、前記液晶層と前記捩れ位相板とを再び透過して前記前側偏光板に入射し、その光のうち、前記前側偏光板を透過する偏光成分の光が、この前側偏光板を透過して前側に出射する。
【００２１】
また、透過表示のときは、前記バックライトから出射した照明光が、後側偏光板と、この後側偏光板と前記液晶素子との間に配置された位相板と、前記半透過反射板と、前記液晶素子の液晶層と、前記捩れ位相板とを透過して前側偏光板に入射し、その光のうち、前記前側偏光板を透過する偏光成分の光が、この前側偏光板を透過して前側に出射する。
【００２２】
この液晶表示装置によれば、反射表示のときの偏光板による光の吸収は、前記前側偏光板による入射時と出射時の２回の吸収であり、また、透過表示のときの偏光板による光の吸収は、入射時の後側偏光板による吸収と、出射時の前側偏光板による吸収との２回の吸収であるため、反射表示のときも、透過表示のときも、偏光板による光の吸収を必要最小限にし、明るい表示を得ることができる。
【００２３】
しかも、この液晶表示装置は、前側偏光板と液晶素子との間、および後側偏光板と前記液晶素子との間にそれぞれ位相板を配置したものであり、そのうちの前記前側偏光板と液晶素子との間に配置された位相板を捩れ位相板としているため、表示の視野角を広くすることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の第１の参考例を示す液晶表示装置の一部分の断面図である。
【００２５】
この液晶表示装置は、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に対向する透明な後側基板３の内面側にそれぞれ透明な電極６，７が設けられ、これらの基板２，３間に液晶層１４が設けられるとともに、前記後側基板３の内面に反射膜５ａが設けられた液晶素子１と、前記液晶素子１の前側に配置された１枚の偏光板１６と、前記偏光板１６と前記液晶素子１との間に配置された１枚の位相板２０とを備えている。
【００２６】
なお、前記液晶素子１は、例えば単純マトリックス型のものであり、一方の基板、例えば前側基板２の内面に設けられた電極６は、行方向（図１において紙面に垂直な方向）に沿わせて互いに平行に形成された複数の走査電極、他方の基板である後側基板３の内面に設けられた電極７は、列方向（図１において紙面に平行な方向）に沿わせて互いに平行に形成された複数の信号電極である。
【００２７】
また、前記液晶素子１は、前記複数本の走査電極６と信号電極７とが互いに対向する複数の画素領域にそれぞれ対応する複数の色、例えば赤、緑、青の３色のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを備えており、このカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂは、いずれか一方の基板、例えば後側基板３の内面に設けられている。
【００２８】
さらに、前記液晶素子１の後側基板３の内面は凹凸面４に形成されており、前記反射膜５ａは、前記後側基板３の内面の凹凸面４上に、アルミニウム等からなる金属膜を蒸着またはスパッタにより被着させることにより、前記凹凸面４に沿って形成されている。
【００２９】
前記後側基板３の内面の凹凸面４は、基板面のフッ素処理またはサンドブラスト処理により形成されており、その凹凸の大きさは、ＪＩＳ（日本工業規格）で規定される表面あらさ測定法による十点平均あらさＲｚ値で、Ｒｚ＝１．３±０．５μｍ、つまり０．８μｍ〜１．８μｍの範囲に設定されている。なお、前記凹凸面４の凹凸の大きさは、１．３μｍ程度がより好ましい。
【００３０】
なお、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂは前記反射膜５ａの上に形成されており、このカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの上に、透明絶縁膜からなるカラーフィルタ保護膜９が設けられ、このカラーフィルタ保護膜９の上に、前記信号電極７が形成されている。
【００３１】
さらに、前記前側基板２と後側基板３の最も内面にはそれぞれ前記電極６，７を覆って配向膜１２，１３が設けられており、これらの配向膜１２，１３は、その膜面を所定方向にラビングすることにより配向処理されている。
【００３２】
そして、前記前側基板２と後側基板３は、その周縁部において図示しない枠状のシール材を介して接合されており、これらの基板２，３間の前記シール材で囲まれた領域に、正の誘電異方性を有するネマティック液晶が充填され、前記液晶層１４が形成されている。
【００３３】
前記液晶層１４の液晶分子は、前記配向膜１２，１３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制され、前記基板２，３に対してある程度のプレチルト角をもって倒伏した状態で、一方向に沿ってホモジニアス配向するか、あるいはツイスト配向している。  図２は前記液晶素子１の液晶層１４の液晶分子の配向状態を示している。
【００３４】
図２の（ａ）に示した液晶素子１は、ホモジニアス配向型液晶素子であり、前側基板２の近傍における液晶分子配向方向（配向膜１２の配向処理方向）２ａを、画面の横軸ｘに対し、前側から見て左回りに９０°±１０°の方向、後側基板３の近傍における液晶分子配向方向（配向膜１３の配向方向）３ａを、画面の横軸ｘに対し、前側から見て左回りに９０°±１０°の方向（前側基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａと略平行で且つ逆向きの方向）とし、前記液晶層１４の液晶分子を、前記横軸ｘに対し、９０°±２０°の方向に沿ってホモジニアス配向させるとともに、液晶素子１の液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎｄを、１３８ｎｍ±２０ｎｍに設定したものである。
【００３５】
図２の（ｂ）液晶素子１は、ＴＮ（ツイステッドネマティック）型液晶素子であり、前側基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａを、画面の横軸ｘに対して前側から見て右回りに２６°±１０°の方向、後側基板３の近傍における液晶分子配向方向３ａを、前記横軸ｘに対して前側から見て左回りに９０°±１０°の方向とし、前記液晶層１４の液晶分子を、そのツイスト方向を図に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、前側から見て左回りに６４°±２０°のツイスト角でツイスト配向させるとともに、Δｎｄを１９５ｎｍ±２０ｎｍに設定したものである。
【００３６】
図２の（ｃ）に示した液晶素子１は、ＳＴＮ（スーパーツイステッドネマティック）型液晶素子であり、前側基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａを、画面の横軸ｘに対して前側から見て左回りに１０１°±１０°の方向、後側基板３の近傍における液晶分子配向方向３ａを、前記横軸ｘに対して前側から見て左回りに９０°±１０°の方向とし、前記液晶層１４の液晶分子を、そのツイスト方向を図に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、前側から見て左回りに１９１°±２０°のツイスト角でツイスト配向させるとともに、Δｎｄを５８３ｎｍ±４０ｎｍに設定したものである。
【００３７】
図２の（ｄ）に示した液晶素子１は、ＳＴＮ型液晶素子であり、前側基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａを、画面の横軸ｘに対して前側から見て左回りに４８°±１０°の方向、後側基板３の近傍における液晶分子配向方向３ａを、前記横軸ｘに対して前側から見て左回りに９０°±１０°の方向とし、前記液晶層１４の液晶分子を、そのツイスト方向を図に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、前側から見て左回りに３１８°±２０°のツイスト角でツイスト配向させるとともに、Δｎｄを９７２ｎｍ±１００ｎｍに設定したものである。
【００３８】
図３は、前記液晶素子１として図２の（ａ）に示したホモジニアス配向型液晶素子を用いたときの、前記液晶素子１に対する偏光板１６と位相板２０の配置状態を示している。
【００３９】
図３のように、前記偏光板１６は、その透過軸１６ａを、前記横軸ｘに対して０°±１０°の方向、つまり、前記液晶素子１の液晶分子のホモジニアス配向方向と略直交する方向に向けて配置されている。
【００４０】
一方、前記位相板２０は一軸位相板であり、この位相板２０は、図３のように、その遅相軸２０ａを、前記横軸ｘに対して０°±１０°の方向、つまり、前記偏光板１６の透過軸１６ａと略平行で、前記液晶素子１の液晶分子のホモジニアス配向方向に対して略直交する方向に向けて配置されている。
【００４１】
そして、前記液晶素子１のΔｎｄと、前記位相板２０のリタデーションＲｅは、前記液晶素子１の液晶層１４の液晶分子が初期のホモジニアス配向状態にあるときに、前記位相板２０と前記液晶層１４の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の正の整数倍の位相差を与える値に設定されている。
【００４２】
なお、この参考例の液晶表示装置は、前記液晶素子１の電極６，７間に電界が印加されない無電界時、つまり液晶層１４の液晶分子が初期配向状態にあるときの表示が暗表示であるノーマリーブラックモードのものであり、前記液晶素子１のΔｎｄと位相板２０のリタデーションＲｅは、前記液晶分子が基板２，３面に対して倒伏した初期のホモジニアス配向状態にあるときに、前記位相板２０と前記液晶層１４の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の奇数倍（本例では１倍）の位相差を与え、前記液晶分子が前記基板２，３面に対して略垂直に立ち上がり配向したときに、前記位相板２０と前記液晶層１４の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の偶数倍（本例では２倍）の位相差を与える値に設定されている。
【００４３】
この参考例では、前記液晶素子１のΔｎｄを、上述したように、１３８ｎｍ±２０ｎｍに設定するとともに、前記位相板２０として、リタデーションＲｅが２７５ｎｍ±２０ｎｍのλ／２位相板を用いている。
【００４４】
図４は前記液晶表示装置の表示原理を示す模式図であり、（ａ）は前記液晶素子１の液晶層の液晶分子が初期配向状態にあるとき、（ｂ）は前記液晶分子が基板２，３面に対して略垂直に立ち上がり配向したときを示している。
【００４５】
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、表示の観察側である前側から入射した外光Ａ０は、図４（ａ），（ｂ）に示したように、前記偏光板１６によりその吸収軸（図示せず）に沿った偏光成分の光ｂを吸収され、前記偏光板１６の透過軸１６ａに沿った偏光成分の光ａが、この偏光板１６を透過し、前記透過軸１６ａに沿った直線偏光Ａ１となって入射する。
【００４６】
前記偏光板１６を透過して入射した光（偏光板１６の透過軸１６ａに沿った直線偏光）Ａ１は、前記位相板２０を透過して液晶素子１に入射し、その液晶層１４を透過して、前記液晶素子１の後側基板３の内面に設けられた反射膜５ａに入射する。
【００４７】
このとき、この参考例では、前記液晶素子１の液晶層１４の液晶分子１４ａの初期配向状態をホモジニアス配向とし、前記偏光板１６の透過軸１６ａの向きを、前記液晶素子１の液晶分子１４ａのホモジニアス配向方向と略直交する方向とし、前記一軸位相板２０の遅相軸２０ａの向きを、前記偏光板１６の透過軸１６ａと略平行で、前記液晶素子１の液晶分子１４ａのホモジニアス配向方向に対して略直交する方向とするとともに、前記液晶素子１のΔｎｄを１３８ｎｍ±２０ｎｍに設定し、前記一軸位相板２０としてリタデーションＲｅが２７５ｎｍ±２０ｎｍのλ／２位相板を用いているため、前記液晶素子１の電極６，７間に電界が印加されない無電界時、つまり液晶層１４の液晶分子１４ａが基板２，３面に対して倒伏した初期のホモジニアス配向状態にあるときは、図４（ａ）に示したように、前記偏光板１６を透過して入射した光、つまり前記偏光板１６の透過軸１６ａに沿った直線偏光Ａ１が、前記位相板２０と液晶層１４の両方を前側から後側に向かって透過する間に、常光と異常光との間に１／４波長の位相差を与えられ、円偏光Ａ２となって前記反射膜５ａに入射する。
【００４８】
そして、前記反射膜５ａに入射した光は、この反射膜５ａにより反射されて偏光方向が逆向きの円偏光Ａ３となり、その光が、前記液晶層１４と位相板２０の両方を後側から前側に向かって再び透過する間に、常光と異常光との間に１／４波長の位相差を与えられ、前記偏光板１６の透過軸１６ａに対して９０°回転した直線偏光（偏光板１６の吸収軸に沿った直線偏光）Ａ４となって前記偏光板１６に入射する。
【００４９】
そのため、前記液晶素子１の電極６，７間に電界が印加されない無電界時は、前記偏光板１６を透過して入射し、前記反射膜５ａにより反射された光のほとんどが前記偏光板１６により吸収され、その画素領域の表示が最も暗い暗表示になる。
【００５０】
一方、前記液晶素子１の電極６，７間に電界が印加されると、その電界により液晶分子１４ａが基板２，３面に対して立ち上がるように配向状態を変え、この液晶分子１４ａの配向状態の変化に応じて液晶層１４の複屈折性が変化するため、前記偏光板１６を透過して入射し、前記位相板２０と液晶層１４とを透過して反射膜５ａにより反射され、前記液晶層１４と位相板２０とを再び透過した光が、前記無電界時とは異なる偏光状態の光となって前記偏光板１６に入射する。
【００５１】
そのため、電界印加時は、前記偏光板１６を透過して入射し、前記位相板２０と液晶層１４とを透過して反射膜５ａにより反射され、前記液晶層１４と位相板２０とを再び透過した光が、前記無電界時とは異なる偏光状態の光となって前記偏光板１６に入射し、その光のうち、前記偏光板１６の吸収軸に沿った偏光成分の光が、この偏光板１６により吸収され、前記偏光板１６の透過軸１６ａに沿った偏光成分の光が、この偏光板１６を透過して前側に出射して、その画素領域の表示が明るくなる。
【００５２】
この表示の明るさは、前記液晶分子１４ａの立上り配向状態に応じて変化し、液晶分子１４ａが基板２，３面に対して略垂直に立上り配向したときに、最も明るい明表示になる。
【００５３】
すなわち、液晶分子１４ａが基板２，３面に対して略垂直に立上り配向すると、前記液晶層１４の複屈折性がほとんど０になるため、前記位相板２０と液晶層１４の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に与えられる位相差は、前記位相板（λ／２位相板）２０による１／２波長の位相差（１／４波長の２倍の位相差）となる。
【００５４】
そのため、前記液晶分子１４ａが基板２，３面に対して略垂直に立上り配向したときは、図４（ｂ）に示したように、偏光板１６を透過して入射した直線偏光Ａ１が、前記位相板２０と液晶層１４とを透過する間に、常光と異常光との間に１／２波長の位相差を与えられ、前記偏光板１６を透過して入射した直線偏光Ａ１に対して９０°回転した直線偏光Ａ５となって前記反射膜５ａにより反射される。
【００５５】
そして、前記反射膜５ａにより反射された直線偏光Ａ６は、前記液晶層１４と位相板２０とを再び透過する間に、常光と異常光との間に１／２波長の位相差を与えられ、前記反射膜５ａにより反射された直線偏光Ａ６に対して９０°回転した直線偏光、つまり前記偏光板１６の透過軸１６ａに沿った直線偏光Ａ７となって前記偏光板１６に入射する。
【００５６】
したがって、液晶分子１４ａが基板２，３面に対して略垂直に立上り配向したときは、前側から前記偏光板１６を透過して入射し、前記反射膜５ａにより反射された光のほとんどが、前記偏光板１６を透過して前側に出射し、その画素領域の表示が最も明るい明表示になる。
【００５７】
このように、前記液晶表示装置は、表示の観察側である前側から入射した外光を、液晶素子１の前側に配置された偏光板１６によりその透過軸１６ａに沿った直線偏光として入射させ、前記偏光板１６と前記液晶素子１との間に配置された位相板２０と前記液晶素子１の液晶層１４とを透過して前記液晶素子１の後側基板３の内面に設けられた反射膜５ａにより反射され、前記液晶層１４と位相板２０とを再び透過した光のうち、前記偏光板１６の透過軸１６ａに沿った偏光成分の光を、この偏光板１６を透過させて前側に出射する。
【００５８】
この液晶表示装置によれば、前側から入射し、前記反射膜５ａにより反射されて前側に出射する光の偏光板による吸収が、前記液晶素子１の前側に配置された偏光板１６入射時と出射時の２回の吸収であるため、偏光板による光の吸収を必要最小限にし、明るい表示を得ることができる。
【００５９】
しかも、この液晶表示装置は、前記反射膜５ａを前記液晶素子１の後側基板３の内面に設けているため、前記液晶素子１の前側に配置された前記偏光板１６から前記反射膜５ａまでの距離が小さく、したがって、前側から入射した光の光路と、前記反射膜５ａにより反射されて前側に出射する反射光の光路とのずれを小さくし、前記液晶素子１の複数の画素領域のうちの１つの画素領域を通って入射した光の反射光が他の画素領域を通って出射することによる画像ボケやコントラストの低下等の表示品質の低下を防ぐことができる。
【００６０】
なお、この液晶表示装置は、前記液晶素子１の一方の基板（後側基板）３の内面に、複数の画素領域にそれぞれ対応させて、赤、緑、青のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを設けたものであるため、明表示の画素領域から出射する光は、その画素領域に対応するカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの色に着色した光であり、各画素領域から出射する赤、緑、青の着色光により、フルカラー等の多色カラー画像が表示される。
【００６１】
この液晶表示装置は、上述したように、前側から入射した光の光路と、前記反射膜５ａにより反射されて前側に出射する反射光の光路とのずれが小さいため、前記液晶素子１の複数の画素領域のうち、１つの色のカラーフィルタが対応する画素領域を通って入射した光の反射光が、他の色のカラーフィルタが対応する画素領域に入射して吸収されることによる明度の低下を防ぎ、色質の良いカラー画像を表示することができる。
【００６２】
さらに、この液晶表示装置は、前記液晶素子１のΔｎｄと前記位相板２０のリタデーションＲｅを、前記液晶素子１の液晶層１４の液晶分子が初期配向状態にあるときに、前記位相板２０と前記液晶層１４の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の正の整数倍の位相差を与える値に設定しているため、前側から前記偏光板１６の透過軸１６ａに沿った直線偏光となって入射し、前記位相板２０と前記液晶層１４とを往復して透過して前記偏光板１６に再び入射する光が、前記液晶分子が初期配向状態にあるときに、前記偏光板１６の透過軸１６ａに対して略直交する直線偏光か、あるいは前記透過軸１６ａに沿った直線偏光のいずれかとなって前記偏光板１６に再び入射する。
【００６３】
そのため、前記液晶素子１の液晶層１４の液晶分子が初期配向状態にあるときの表示を最も暗い暗表示または最も明るい明表示とし、よりコントラストを高くすることができる。
【００６４】
上記参考例の液晶表示装置はノーマリーブラックモードのものであり、前記液晶素子１のΔｎｄと位相板２０のリタデーションＲｅを、液晶素子１の液晶層１４の液晶分子が基板２，３面に対して倒伏した初期配向状態（ホモジニアス配向状態）にあるときに、前記位相板２０と前記液晶層１４の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の位相差を与え、前記液晶分子が前記基板２，３面に対して略垂直に立ち上がり配向したときに、前記位相板２０と前記液晶層１４の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／２波長（１／４波長の２倍）の位相差を与える値に設定しているため、前記液晶分子が初期配向状態にあるときの表示が最も暗く、前記液晶分子が基板２，３面に対して略垂直に立ち上がり配向したときの表示が最も明るい、高コントラストの表示を得ることができる。
【００６５】
また、この液晶表示装置は、前記偏光板１６と液晶素子１との間に位相板２０を配置したものであるため、表示の視野角を広くすることができる。
【００６６】
さらに、この液晶表示装置では、前記液晶素子１の後側基板３の内面を凹凸面４に形成し、その上に前記凹凸面４に沿わせて反射膜５ａを形成しているため、入射光を前記反射膜５ａにより拡散させて反射し、均一な輝度分布の光を前側に出射することができ、したがって、表示の視野角がより広く、しかも輝度むらのない良好な表示を得ることができる。
【００６７】
前記反射膜５ａは、その凹凸が大きいほど高い拡散性を示すが、この参考例では、上述したように、前記後側基板３の凹凸面４の凹凸の大きさをＪＩＳで規定されるＲｚ値で０．８μｍ〜１．８μｍの範囲に設定しているため、前記反射膜５ａにより、前側からの入射した光を適度に拡散させて反射するとともに、拡散反射された光のほとんどを、前側からの入射時に透過した画素領域と同じ画素領域から前側に出射することができ、したがって、コントラストの良い表示を得ることができる。
【００６８】
なお、上記参考例では、前記液晶素子１のΔｎｄと位相板２０のリタデーションＲｅを、液晶素子１の液晶層１４の液晶分子が基板２，３面に対して倒伏した初期配向状態にあるときに、前記位相板２０と前記液晶層１４の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の位相差を与え、前記液晶分子が前記基板２，３面に対して略垂直に立ち上がり配向したときに、前記位相板２０と前記液晶層１４の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／２波長の位相差を与える値に設定しているが、ノーマリーブラックモードの液晶表示装置の場合、前記液晶素子１のΔｎｄと位相板２０のリタデーションＲｅは、液晶素子１の液晶層１４の液晶分子が基板２，３面に対して倒伏した初期配向状態にあるときに、前記位相板２０と前記液晶層１４の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の奇数倍の位相差を与え、前記液晶分子が前記基板２，３面に対して略垂直に立ち上がり配向したときに、前記位相板２０と前記液晶層１４の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の偶数倍の位相差を与える値であればよく、このように前記液晶素子１のΔｎｄと位相板のリタデーションＲｅを設定することにより、前記液晶分子が初期配向状態にあるときの表示が最も暗く、前記液晶分子が基板２，３面に対して略垂直に立ち上がり配向したときの表示が最も明るい、高コントラストのノーマリーブラックモードの表示を得ることができる。
【００６９】
また、上記図３および図４に示した液晶表示装置は、液晶素子１として、図２の（ａ）に示したホモジニアス配向型液晶素子を用いたものであるが、前記液晶素子１は、図２の（ｂ）〜（ｄ）に示したＴＮ型またはＳＴＮ型液晶素子でもよく、その場合は、前記偏光板１６の透過軸１６ａの向きと、前記位相板（リタデーションＲｅが２７５ｎｍ±２０ｎｍの一軸位相板）２０の遅相軸２０ａの向きを、前記ＴＮ型またはＳＴＮ型液晶素子の前側基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａに対して次のような関係に設定すればよい。
【００７０】
すなわち、前記液晶素子１として、図２の（ｂ）に示した液晶分子ツイスト角＝６４°±２０°、Δｎｄ＝１９５ｎｍ±２０ｎｍのＴＮ型液晶素子を用いるときは、前記偏光板１６を、その透過軸１６ａを前記液晶素子１の前側基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａに対して前側から見て左回りに２６°±２０°の方向（画面の横軸ｘに対して０°±１０°の方向）に向けて配置し、前記一軸位相板（λ／２位相板）２０を、その遅相軸２０ａを前記偏光板１６の透過軸１６ａと略平行にして配置すればよく、このようにすることにより、前記液晶素子１の液晶層１４の液晶分子が基板２，３面に対して倒伏した初期のツイスト配向状態にあるときに、前記位相板２０と前記液晶層１４の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の位相差を与え、前記液晶分子が前記基板２，３面に対して略垂直に立ち上がり配向したときに、前記位相板２０と前記液晶層１４の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／２波長（１／４波長の２倍）の位相差を与えることができる。
【００７１】
また、前記液晶素子１として、図２の（ｃ）に示した液晶分子ツイスト角＝１９１°±２０°、Δｎｄ＝５８３ｎｍ±４０ｎｍのＳＴＮ型液晶素子を用いるときは、前記偏光板１６を、その透過軸１６ａを前記液晶素子１の前側基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａに対して前側から見て右回りに１０１°±２０°の方向（画面の横軸に対して０°±１０°の方向）に向けて配置し、前記一軸位相板（λ／２位相板）２０を、その遅相軸２０ａを前記偏光板１６の透過軸１６ａと略平行にして配置すればよく、このようにすることにより、前記液晶素子１の液晶層１４の液晶分子が基板２，３面に対して倒伏した初期のツイスト配向状態にあるときに、前記位相板２０と前記液晶層１４の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の奇数倍の位相差を与え、前記液晶分子が前記基板２，３面に対して略垂直に立ち上がり配向したときに、前記位相板２０と前記液晶層１４の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の偶数倍の位相差を与えることができる。
【００７２】
さらに、前記液晶素子１として、図２の（ｄ）に示した液晶分子ツイスト角＝３１８°±２０°、Δｎｄ＝９７２ｎｍ±１００ｎｍのＳＴＮ型液晶素子を用いるときは、前記偏光板１６を、その透過軸１６ａを前記液晶素子１の前側基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａに対して前側から見て右回りに４８°±２０°の方向（画面の横軸に対して０°±１０°の方向）に向けて配置し、前記一軸位相板（λ／２位相板）２０を、その遅相軸２０ａを前側偏光板１６の透過軸１６ａと略平行にして配置すればよく、このようにすることにより、前記液晶素子１の液晶層１４の液晶分子が基板２，３面に対して倒伏した初期のツイスト配向状態にあるときに、前記位相板２０と前記液晶層１４の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の奇数倍の位相差を与え、前記液晶分子が前記基板２，３面に対して略垂直に立ち上がり配向したときに、前記位相板２０と前記液晶層１４の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の偶数倍の位相差を与えることができる。
【００７３】
したがって、前記液晶素子１を図２の（ａ）に示したホモジニアス配向型液晶素子から図２の（ｂ）〜（ｃ）に示したＴＮ型またはＳＴＮ型液晶素子に置き換えた表示装置も、ノーマリーブラックモードで、しかも前記液晶素子１の液晶層１４の液晶分子が初期配向状態（基板２，３面に対して倒伏したツイスト配向状態）にあるときの表示が最も暗く、前記液晶分子が基板２，３面に対して略垂直に立ち上がり配向したときの表示が最も明るい、高コントラストの表示を得ることができる。
【００７４】
なお、上記参考例の液晶表示装置は、前記偏光板１６と液晶素子１との間に一軸位相板２０を配置したものであるが、前記偏光板１６と液晶素子１との間に配置する位相板は、捩れ位相板でもよい。
【００７５】
図５はこの発明の第１の実施例を示す液晶表示装置の一部分の断面図であり、この実施例の液晶表示装置は、図２の（ａ）〜（ｄ）に示したホモジニアス配向型、ＴＮ型、ＳＴＮ型のうち、図２の（ｂ）〜（ｄ）に示したＴＮ型、ＳＴＮ型の液晶素子１の前側に１枚の偏光板１６を配置し、この偏光板１６と前記液晶素子１との間に２枚の捩れ位相板３０，３０を配置したものである。なお、他の構成は上述した第１の参考例と同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【００７６】
前記捩れ位相板３０は、液晶性高分子が一方の面から他方の面に向かって捩れ配列した高分子液晶フィルムからなっており、この実施例では、図６の（ａ）〜（ｃ）の捩れ位相板のいずれかを用いている。
【００７７】
図６の（ａ）に示した捩れ位相板３０は、液晶性高分子を、その分子配列の捩れ方向を図に破線矢印で示したように、後面から前面に向かって、前側から見て左回りに６４°±２０°の捩れ角で捩れ配列させたものであり、そのリタデーションＲｅは１９５ｎｍ±２０ｍｎである。
【００７８】
この捩れ位相板３０は、前記液晶素子１の液晶分子配向状態が画面の横軸ｘを基準にして図２の（ｂ）〜（ｄ）のように設定されている場合、その前面における分子配列方向３０ａを、画面の横軸ｘに対し、前側から見て左回りに６４°±１０°の方向、後面における分子配列方向３０ｂを、前記横軸ｘに対して０°±１０°の方向に向けて配置する。
【００７９】
図６の（ｂ）に示した捩れ位相板３０は、液晶性高分子を、その分子配列の捩れ方向を図に破線矢印で示したように、後面から前面に向かって、前側から見て左回りに１９１°±２０°の捩れ角で捩れ配列させたものであり、そのリタデーションＲｅは５８３ｎｍ±２０ｍｎである。
【００８０】
この捩れ位相板３０は、前記液晶素子１の液晶分子配向状態が画面の横軸ｘを基準にして図２の（ｂ）〜（ｄ）のように設定されている場合、その前面における分子配列方向３０ａを、画面の横軸ｘに対し、前側から見て左回りに１１°±１０°の方向、後面における分子配列方向３０ｂを、画面の横軸ｘに対して０°±１０°の方向に向けて配置する。
【００８１】
図６の（ｃ）に示した捩れ位相板３０は、液晶性高分子を、その分子配列の捩れ方向を図に破線矢印で示したように、後面から前面に向かって、前側から見て左回りに３１８°±２０°の捩れ角で捩れ配列させたものであり、そのリタデーションＲｅは９７２ｎｍ±２０ｍｎである。
【００８２】
この捩れ位相板３０は、前記液晶素子１の液晶分子配向状態が画面の横軸ｘを基準にして図２の（ｂ）〜（ｄ）のように設定されている場合、その前面における分子配列方向３０ａを、画面の横軸ｘに対し、前側から見て右回りに４２°±１０°の方向、後面における分子配列方向３０ｂを、画面の横軸ｘに対して０°±１０°の方向に向けて配置する。
【００８３】
図７は、前記液晶素子１として、図２の（ｂ）に示したＴＮ型液晶素子を用い、前記２枚の捩れ位相板３０，３０の両方を、図６の（ａ）に示した位相板としたときの、前記液晶素子１に対する前記偏光板１６と前記２枚の捩れ位相板３０，３０の配置状態を示している。
【００８４】
すなわち、前記液晶素子１は、図２の（ｂ）のように、液晶層１４の液晶分子が、後側基板３から前側基板２に向かい、前側から見て左回りに６４°±２０°のツイスト角でツイスト配向した、Δｎｄ＝１９５ｎｍ±２０ｎｍのＴＮ型液晶素子であり、その前側基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａは、画面の横軸ｘに対し、前側から見て右回りに２６°±１０°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ｘに対して９０°±１０°の方向にある。
【００８５】
また、前記液晶素子１の前側に配置された偏光板１６は、その透過軸１６を、前記画面の横軸ｘに対して０°±１０°の方向、つまり、前記液晶素子１の前側基板２の近傍における分子配向方向２ａに対し、前側から見て左回りに２６°±２０°の方向に向けて配置されている。
【００８６】
一方、前記２枚の捩れ位相板３０，３０はいずれも、図６の（ａ）のように、液晶性高分子が後面から前面に向かい、前側から見て左回り、つまり前記液晶素子１の液晶分子のツイスト方向と同方向に、６４°±２０°の捩れ角で捩れ配列した、リタデーションＲｅ＝１９５ｎｍ±２０ｍｎの捩れ位相板であり、この２枚の捩れ位相板３０，３０は、それぞれの前面および後面における分子配列方向３０ａ，３０ａおよび３０ｂ，３０ｂを互いに略平行にするとともに、それぞれの前面における分子配列方向３０ａ，３０ａを、前記偏光板１６の透過軸１６ａに対し、前側から見て左回りに６４°±２０°の方向（画面の横軸ｘに対し、前側から見て左回りに６４°±１０°の方向）に向け、後面における分子配列方向３０ｂ，３０ｂを、前記液晶素子１の前側基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａに対し、前側から見て左回りに２６°±２０°の方向（画面の横軸ｘに対して０°±１０°の方向）に向けて配置されている。
【００８７】
この液晶表示装置は、前記液晶素子１の電極６，７間に電界が印加されない無電界時、つまり液晶層１４の液晶分子が初期配向状態にあるときの表示が暗表示であるノーマリーブラックモードのものであり、前記液晶素子１の液晶分子配向状態と、前記偏光板１６の透過軸１６ａの向きと、前記２枚の捩れ位相板３０，３０のそれぞれの前後面における分子配列方向３０ａ，３０ｂが図７に示したように設定されるとともに、前記液晶素子１のΔｎｄと前記２枚の捩れ位相板３０，３０のそれぞれのリタデーションＲｅが上記のような値であるため、前記液晶分子が基板２，３面に対して倒伏した初期のツイスト配向状態にあるときに、前記２枚の捩れ位相板３０，３０と前記液晶層１４の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の奇数倍の位相差を与え、前記液晶分子が前記基板２，３面に対して略垂直に立ち上がり配向したときに、前記２枚の捩れ位相板３０，３０と前記液晶層１４の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の偶数倍の位相差を与える。
【００８８】
図８は前記液晶表示装置の表示原理を示す模式図であり、（ａ）は前記液晶素子１の液晶層の液晶分子が初期配向状態にあるとき、（ｂ）は前記液晶分子が基板２，３面に対して略垂直に立ち上がり配向したときを示している。
【００８９】
この液晶表示装置は、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た外光Ｂ０は、図８（ａ），（ｂ）に示したように、前記偏光板１６の透過軸１６ａに沿った直線偏光Ｂ１となって入射する。
【００９０】
前記偏光板１６を透過して入射した光（前側偏光板１６の透過軸１６ａに沿った直線偏光）Ｂ１は、前記２枚の捩れ位相板３０，３０を透過して液晶素子１に入射し、その液晶層１４を透過して、前記液晶素子１の後側基板３の内面に設けられた反射膜５ａに入射する。
【００９１】
このとき、この実施例では、前記液晶素子１の液晶層１４の液晶分子１４ａの初期配向状態を後側基板３から前側基板２に向かい、前側から見て左回りに６４°±２０°のツイスト角でツイスト配向させ、前記偏光板１６の透過軸１６ａの向きを、前記液晶素子１の前側基板２の近傍における分子配向方向２ａに対し、前側から見て左回りに２６°±２０°の方向とし、前記２枚の捩れ位相板３０，３０のそれぞれの前面における分子配列方向３０ａ，３０ａの向きを、前記偏光板１６の透過軸１６ａに対し、前側から見て左回りに６４°±２０°の方向、後面における分子配列方向３０ｂ，３０ｂの向きを、前記液晶素子１の前側基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａに対し、前側から見て左回りに２６°±２０°の方向とするとともに、前記液晶素子１のΔｎｄを１９５ｎｍ±２０ｎｍに設定し、前記２枚の位相板３０，３０のリタデーションＲｅをそれぞれ１９５ｎｍ±２０ｎｍとしているため、前記液晶素子１の電極６，７間に電界が印加されない無電界時、つまり液晶層１４の液晶分子１４ａが基板２，３面に対して倒伏した初期のツイスト配向状態にあるときは、図８（ａ）に示したように、前記偏光板１６を透過して入射した光、つまり前記偏光板１６の透過軸１６ａに沿った直線偏光Ｂ１が、前記２枚の捩れ位相板３０，３０と液晶層１４の両方を前側から後側に向かって透過する間に、常光と異常光との間に１／４波長の位相差を与えられ、円偏光Ｂ２となって前記反射膜５ａに入射する。
【００９２】
そして、前記反射膜５ａに入射した光は、この反射膜５ａにより反射されて偏光方向が逆向きの円偏光Ｂ３となり、その光が、前記液晶層１４と前記２枚の捩れ位相板３０，３０の両方を後側から前側に向かって再び透過する間に、常光と異常光との間に１／４波長の位相差を与えられ、前記偏光板１６の透過軸１６ａに対して９０°回転した直線偏光（偏光板１６の吸収軸に沿った直線偏光）Ｂ４となって前記偏光板１６に入射する。
【００９３】
そのため、前記液晶素子１の電極６，７間に電界が印加されない無電界時は、前記偏光板１６を透過して入射し、前記反射膜５ａにより反射された光のほとんどが前記偏光板１６により吸収され、その画素領域の表示が最も暗い暗表示になる。
【００９４】
一方、前記液晶素子１の電極６，７間に電界が印加されると、その電界により液晶分子１４ａが基板２，３面に対して立ち上がるように配向状態を変え、この液晶分子１４ａの配向状態の変化に応じて液晶層１４の複屈折性が変化する。
【００９５】
そして、液晶分子１４ａが基板２，３面に対して略垂直に立上り配向すると、前記液晶層１４の複屈折性がほとんど０になるため、前記２枚の捩れ位相板３０，３０と液晶層１４の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に与えられる位相差は、前記２枚の捩れ位相板３０，３０による１／２波長の位相差（１／４波長の２倍の位相差）となる。
【００９６】
そのため、前記液晶分子１４ａが基板２，３面に対して略垂直に立上り配向したときは、図８（ｂ）に示したように、偏光板１６を透過して入射した直線偏光Ｂ１が、前記２枚の捩れ位相板３０，３０と液晶層１４の両方を前側から後側に向かって透過する間に、常光と異常光との間に１／４波長の偶数倍の位相差を与えられ、前記偏光板１６を透過して入射した直線偏光Ｂ１に対して９０°回転した直線偏光Ｂ５となって前記反射膜５ａにより反射される。
【００９７】
前記反射膜５ａにより反射された直線偏光Ｂ６は、前記液晶層１４と２枚の捩れ位相板３０，３０の両方を後側から前側に向かって再び透過する間に、常光と異常光との間に１／２波長の位相差を与えられ、前記反射膜５ａにより反射された直線偏光Ｂ６に対して９０°回転した直線偏光、つまり前記偏光板１６の透過軸１６ａに沿った直線偏光Ｂ７となって前記偏光板１６に入射する。
【００９８】
そのため、前記液晶分子１４ａが基板２，３面に対して略垂直に立上り配向したときは、前側から前記偏光板１６を透過して入射し、前記反射膜５ａにより反射された光のほとんどが、前記偏光板１６を透過して前側に出射し、その画素領域の表示が最も明るい明表示になる。
【００９９】
したがって、この液晶表示装置によれば、上記第１の参考例の液晶表示装置と同様に、前記液晶素子１の液晶層１４の液晶分子が初期のツイスト配向状態にあるときの表示が最も暗く、前記液晶分子が基板２，３面に対して略垂直に立ち上がり配向したときの表示が最も明るい、高コントラストの表示を得ることができる。
【０１００】
なお、上記図７および図８に示した液晶表示装置は、液晶素子として、図２の（ｂ）に示したＴＮ型液晶素子を用いたものであるが、前記液晶素子１は、図２の（ｃ），（ｄ）に示したＳＴＮ型の液晶素子でもよい。
【０１０１】
また、上記図７および図８に示した液晶表示装置は、前記偏光板１６と前記液晶素子１との間に配置する２枚の捩れ位相板３０，３０の両方を、図６の（ａ）に示した捩れ位相板としているが、前記２枚の位相板３０，３０は、図６の（ｂ）または（ｃ）に示した捩れ位相板でもよく、さらに、図６の（ａ）〜（ｃ）に示した捩れ位相板のうち、分子配列の捩れ角とリタデーションＲｅが異なる任意の２枚の捩れ位相板の組み合わせてもよい。なお、分子配列の捩れ角とリタデーションＲｅが異なる任意の２枚の捩れ位相板を組み合わせる場合、前記２枚の捩れ位相板は、そのいずれの位相板を前側にして配置してもよい。
【０１０２】
次の表は、図２の（ａ）〜（ｄ）に示した４種類の液晶素子１と、図６の（ａ）〜（ｃ）で示した３種類の捩れ位相板３０とを組み合わせの例を示している。
【０１０３】
【表１】
0003899880.tif 000002
なお、前記表の各液晶表示装置ＮＢ―１〜ＮＢ―２４は、いずれも、前記液晶素子１の液晶分子配向状態を画面の横軸ｘを基準にして図２の（ａ）〜（ｄ）のように設定し、前記偏光板１６を、その透過軸１６ａを前記画面の横軸ｘに対して０°±１０°の方向に配置するとともに、前記２枚の捩れ位相板３０，３０をそれぞれ、その前後面における分子配列方向３０ａ，３０ｂを前記画面の横軸ｘに対して図６の（ａ）〜（ｃ）に示した方向に向けて配置したものであり、これらの液晶表示装置ＮＢ―１〜ＮＢ―２４のうち、ＮＢ―２の液晶表示装置は、図７および図８に示したものである。
【０１０４】
前記表の各液晶表示装置ＮＢ―１〜ＮＢ―２４は、いずれも、前記液晶素子１の液晶層１４の液晶分子が前記基板２，３面に対して倒伏した初期の配向状態にあるときに、前記２枚の捩れ位相板３０，３０と前記液晶素子１の液晶層１４の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の奇数倍(本例では１倍)の位相差を与え、前記液晶分子が前記基板２，３面に対して略垂直に立ち上がり配向したときに、前記２枚の捩れ位相板３０，３０と前記液晶層１４の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の偶数倍(本例では２倍)の位相差を与えるため、前記液晶素子１の液晶層１４の液晶分子が初期の配向状態にあるときの表示が最も暗く、前記液晶分子が基板２，３面に対して略垂直に立ち上がり配向したときの表示が最も明るい、ノーマリーブラックモードの表示を得ることができる。
【０１０５】
なお、上記第１の参考例および第１の実施例の液晶表示装置は、液晶素子１の液晶層１４の液晶分子が初期配向状態にあるときの表示が暗表示であるノーマリーブラックモードのものであるが、この発明は、前記液晶素子１の液晶層１４の液晶分子が初期配向状態にあるときの表示が明表示であるノーマリーホワイトモードの液晶表示装置にも適用することができる。
【０１０６】
図９および図１０はこの第２の参考例を示しており、図９は液晶素子の液晶層の液晶分子の配向状態を示す図、図１０は前記液晶素子に対する偏光板と位相板の配置状態を示す図である。
【０１０７】
この参考例の液晶表示装置は、液晶素子１として、図９の（ａ）〜（ｃ）に示したいずれかの液晶分子配向状態のものを用いるとともに、前記液晶素子１の前側に配置された偏光板１６と前記液晶素子１との間に、一軸位相板２０を配置したものである。
【０１０８】
まず、前記図９の（ａ）〜（ｄ）に示した液晶素子１の液晶層の液晶分子の配向状態について説明する。なお、これらの液晶素子１は、上記第１の参考例の液晶表示装置の液晶素子１とは液晶分子の配向状態が異なるが、他の構成は同じであるから、重複する説明は省略する。
【０１０９】
図９の（ａ）に示した液晶素子１は、ホモジニアス配向型液晶素子であり、前側基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａを、画面の横軸ｘに対し、前側から見て左方向に０°±１０°の方向、後側基板３の近傍における液晶分子配向方向３ａを、画面の横軸ｘに対し、前側から見て右方向に０°±１０°の方向（前側基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａと略平行で且つ逆向きの方向）とし、液晶層１４の液晶分子を、前記横軸ｘに対し、０°±２０°の方向に沿ってホモジニアス配向させるとともに、Δｎｄを１３８ｎｍ±２０ｎｍに設定したものである。
【０１１０】
図９の（ｂ）に示した液晶素子１は、ＴＮ型液晶素子であり、前側基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａを、画面の横軸ｘに対して前側から見て左回りに６４°±１０°の方向、後側基板３の近傍における液晶分子配向方向３ａを、前記横軸ｘに対して０°±１０°の方向とし、前記液晶層１４の液晶分子を、そのツイスト方向を図に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、前側から見て左回りに６４°±２０°のツイスト角でツイスト配向させるとともに、Δｎｄを１９５ｎｍ±２０ｎｍに設定したものである。
【０１１１】
図９の（ｃ）に示した液晶素子１は、ＳＴＮ型液晶素子であり、前側基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａを、画面の横軸ｘに対して前側から見て左回りに１１°±１０°の方向、後側基板３の近傍における液晶分子配向方向３ａを、前記横軸ｘに対して０°±１０°の方向とし、前記液晶層１４の液晶分子を、そのツイスト方向を図に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、前側から見て左回りに１９１°±２０°のツイスト角でツイスト配向させるとともに、Δｎｄを５８３ｎｍ±４０ｎｍに設定したものである。
【０１１２】
図９の（ｄ）に示した液晶素子１は、ＳＴＮ型液晶素子であり、前側基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａを、画面の横軸ｘに対して前側から見て右回りに４２°±１０°の方向、後側基板３の近傍における液晶分子配向方向３ａを、前記横軸ｘに対して０°±１０°の方向とし、前記液晶層１４の液晶分子を、そのツイスト方向を図に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、前側から見て左回りに３１８°±２０°のツイスト角でツイスト配向させるとともに、Δｎｄを９７２ｎｍ±１００ｎｍに設定したものである。
【０１１３】
図１０に示した偏光板１６の透過軸１６ａの向きと一軸位相板２０の遅相軸２０ａの向きは、液晶素子１として、図９の（ａ）に示したホモジニアス配向型液晶素子を用いたときの例であり、前記偏光板１６は、その透過軸１６ａを、前記液晶素子１の液晶分子のホモジニアス配向方向と略平行な方向（画面の横軸ｘに対して０°±１０°の方向）に向けて配置され、前記一軸位相板２０は、その遅相軸２０ａを、前記偏光板１６の透過軸１６ａおよび前記液晶素子１の液晶分子のホモジニアス配向方向に対して略平行な方向（画面の横軸ｘに対して０°±１０°の方向）に向けて配置されている。
【０１１４】
そして、前記液晶素子１のΔｎｄと、前記位相板２０のリタデーションＲｅは、前記液晶素子１の液晶層１４の液晶分子が初期のホモジニアス配向状態にあるときに、前記位相板２０と前記液晶層１４の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の正の整数倍の位相差を与える値に設定されている。
【０１１５】
なお、この参考例の液晶表示装置は、前記液晶素子１の電極６，７間に電界が印加されない無電界時、つまり液晶層１４の液晶分子が初期配向状態にあるときの表示が明表示であるノーマリーホワイトモードのものであり、前記液晶素子１のΔｎｄと位相板２０のリタデーションＲｅは、前記液晶分子が基板２，３面に対して倒伏した初期のホモジニアス配向状態にあるときに、前記位相板２０と前記液晶層１４の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の偶数倍（本例では２倍）の位相差を与え、前記液晶分子が前記基板２，３面に対して略垂直に立ち上がり配向したときに、前記位相板２０と前記液晶層１４の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の奇数倍（本例では１倍）の位相差を与える値に設定されている。
【０１１６】
この参考例では、前記ホモジニアス配向型液晶素子１のΔｎｄを、上述したように、１３８ｎｍ±２０ｎｍに設定するとともに、前記一軸位相板２０として、リタデーションＲｅが１３８ｎｍ±２０ｎｍのλ／４位相板を用いている。
【０１１７】
図１１は前記液晶表示装置の表示原理を示す模式図であり、（ａ）は前記液晶素子１の液晶層の液晶分子が初期配向状態にあるとき、（ｂ）は前記液晶分子が基板２，３面に対して略垂直に立ち上がり配向したときを示している。
【０１１８】
この液晶表示装置は、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た外光Ｃ０は、図１１（ａ），（ｂ）に示したように、前記偏光板１６の透過軸１６ａに沿った直線偏光Ｃ１となって入射する。
【０１１９】
前記偏光板１６を透過して入射した光（偏光板１６の透過軸１６ａに沿った直線偏光）Ｃ１は、前記位相板２０を透過して液晶素子１に入射し、その液晶層１４を透過して、前記液晶素子１の後側基板３の内面に設けられた反射膜５ａに入射する。
【０１２０】
このとき、この参考例では、前記液晶素子１の液晶層１４の液晶分子１４ａの初期配向状態をホモジニアス配向とし、前記偏光板１６の透過軸１６ａの向きを、前記液晶素子１の液晶分子１４ａのホモジニアス配向方向と略平行な方向とし、前記一軸位相板２０の遅相軸２０ａの向きを、前記偏光板１６の透過軸１６ａおよび前記液晶素子１の液晶分子１４ａのホモジニアス配向方向に対して略平行な方向とするとともに、前記液晶素子１のΔｎｄを１３８ｎｍ±２０ｎｍに設定し、前記一軸位相板２０としてリタデーションＲｅが１３８ｎｍ±２０ｎｍのλ／４位相板を用いているため、前記液晶素子１の電極６，７間に電界が印加されない無電界時、つまり液晶層１４の液晶分子１４ａが基板２，３面に対して倒伏した初期のホモジニアス配向状態にあるときは、図１１（ａ）に示したように、前記偏光板１６を透過して入射した光、つまり前記偏光板１６の透過軸１６ａに沿った直線偏光Ｃ１が、前記位相板２０と液晶層１４の両方を前側から後側に向かって透過する間に、常光と異常光との間に１／２波長の位相差を与えられ、前記偏光板１６を透過して入射した直線偏光Ｃ１に対して９０°回転した直線偏光Ｃ２となって前記反射膜５ａにより反射される。
【０１２１】
そして、前記反射膜５ａにより反射された直線偏光Ｃ３は、前記液晶層１４と位相板２０の両方を後側から前側に向かって再び透過する間に、常光と異常光との間に１／２波長の位相差を与えられ、前記反射膜５ａにより反射された直線偏光Ｃ３に対して９０°回転した直線偏光、つまり前記偏光板１６の透過軸１６ａに沿った直線偏光Ｃ４となって前記偏光板１６に入射する。
【０１２２】
そのため、前記液晶素子１の電極６，７間に電界が印加されない無電界時は、前記偏光板１６を透過して入射し、前記反射膜５ａにより反射された光のほとんどが、前記偏光板１６を透過して前側に出射し、その画素領域の表示が最も明るい明表示になる。
【０１２３】
一方、前記液晶素子１の電極６，７間に電界が印加されると、その電界により液晶分子１４ａが基板２，３面に対して立ち上がるように配向状態を変え、この液晶分子１４ａの配向状態の変化に応じて液晶層１４の複屈折性が変化するため、前記偏光板１６を透過して入射し、前記位相板２０と液晶層１４とを透過して反射膜５ａにより反射され、前記液晶層１４と位相板２０とを再び透過した光が、前記無電界時とは異なる偏光状態の光となって前記偏光板１６に入射する。
【０１２４】
そして、液晶分子１４ａが基板２，３面に対して略垂直に立上り配向すると、前記液晶層１４の複屈折性がほとんど０になるため、前記位相板２０と液晶層１４の両方を透過する光の常光と異常光との間に与えられる位相差は、前記位相板（λ／４位相板）２０による１／４波長の位相差となる。
【０１２５】
そのため、前記液晶分子１４ａが基板２，３面に対して略垂直に立上り配向したときは、図１１（ｂ）に示したように、偏光板１６を透過して入射した直線偏光Ｃ１が、前記位相板２０と液晶層１４の両方を前側から後側に向かって透過する間に、常光と異常光との間に１／４波長の位相差を与えられ、円偏光Ｃ５となって前記反射膜５ａに入射する。
【０１２６】
前記反射膜５ａに入射した光は、この反射膜５ａにより反射されて偏光方向が逆向きの円偏光Ｃ６となり、その光が、前記液晶層１４と位相板２０の両方を後側から前側に向かって再び透過する間に、常光と異常光との間に１／４波長の位相差を与えられ、前記偏光板１６の透過軸１６ａに対して９０°回転した直線偏光（偏光板１６の吸収軸に沿った直線偏光）Ｃ７となって前記偏光板１６に入射する。
【０１２７】
したがって、液晶分子１４ａが基板２，３面に対して略垂直に立上り配向したときは、前側から前記偏光板１６を透過して入射し、前記反射膜５ａにより反射された光のほとんどが前記偏光板１６により吸収され、その画素領域の表示が最も暗い暗表示になる。
【０１２８】
したがって、この液晶表示装置によれば、前記液晶素子１の液晶層の液晶分子が初期配向状態にあるときの表示が最も明るく、前記液晶分子が基板２，３面に対して略垂直に立ち上がり配向したときの表示が最も暗い、高コントラストの表示を得ることができる。
【０１２９】
なお、上記参考例では、前記液晶素子１のΔｎｄと位相板２０のリタデーションＲｅを、液晶素子１の液晶層１４の液晶分子が基板２，３面に対して倒伏した初期配向状態にあるときに、前記位相板２０と前記液晶層１４の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／２波長の位相差を与え、前記液晶分子が前記基板２，３面に対して略垂直に立ち上がり配向したときに、前記位相板２０と前記液晶層１４の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の位相差を与える値に設定しているが、ノーマリーホワイトモードの液晶表示装置の場合、前記液晶素子１のΔｎｄと位相板のリタデーションＲｅは、液晶素子１の液晶層１４の液晶分子が基板２，３面に対して倒伏した初期配向状態にあるときに、前記位相板２０と前記液晶層１４の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の偶数倍の位相差を与え、前記液晶分子が前記基板２，３面に対して略垂直に立ち上がり配向したときに、前記位相板２０と前記液晶層１４の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の奇数倍の位相差を与える値であればよく、このように前記液晶素子１のΔｎｄと位相板のリタデーションＲｅを設定することにより、前記液晶分子が初期配向状態にあるときの表示が最も明るく、前記液晶分子が基板２，３面に対して略垂直に立ち上がり配向したときの表示が最も暗い、高コントラストの表示を得ることができる。
【０１３０】
また、上記図１０および図１１に示した液晶表示装置は、液晶素子１として、図９の（ａ）に示したホモジニアス配向型液晶素子を用いたものであるが、前記液晶素子１は、図９の（ｂ）〜（ｄ）に示したＴＮ型またはＳＴＮ型液晶素子でもよく、その場合は、前記偏光板１６の透過軸１６ａの向きと、前記位相板（リタデーションＲｅが１３８ｎｍ±２０ｎｍの一軸位相板）２０の遅相軸２０ａの向きを、前記ＴＮ型またはＳＴＮ型液晶素子の前側基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａに対して次のような関係に設定すればよい
すなわち、前記液晶素子１として、図９の（ｂ）に示した液晶分子ツイスト角＝６４°±２０°、Δｎｄ＝１９５ｎｍ±２０ｎｍのＴＮ型液晶素子を用いるときは、前記偏光板１６を、その透過軸１６ａを前記液晶素子１の前側基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａに対して前側から見て右回りに６４°±２０°の方向（画面の横軸ｘに対して０°±１０°の方向）に向けて配置し、前記一軸位相板（λ／４位相板）２０を、その遅相軸２０ａを前記偏光板１６の透過軸１６ａと略平行にして配置すればよく、このようにすることにより、前記液晶素子１の液晶層１４の液晶分子が基板２，３面に対して倒伏した初期のツイスト配向状態にあるときに、前記位相板２０と前記液晶層１４の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／２波長（１／４波長の２倍）の位相差を与え、前記液晶分子が前記基板２，３面に対して略垂直に立ち上がり配向したときに、前記位相板２０と前記液晶層１４の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の位相差を与えることができる。
【０１３１】
また、前記液晶素子１として、図９の（ｃ）に示した液晶分子ツイスト角＝１９１°±２０°Δｎｄ＝５８３ｎｍ±４０ｎｍのＳＴＮ型液晶素子を用いるときは、前記偏光板１６を、その透過軸１６ａを前記液晶素子１の前側基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａに対して前側から見て右回りに１１°±２０°の方向（画面の横軸に対して０°±１０°の方向）に向けて配置し、前記一軸位相板（λ／４位相板）２０を、その遅相軸２０ａを前記偏光板１６の透過軸１６ａと略平行にして配置すればよく、このようにすることにより、前記液晶素子１の液晶層１４の液晶分子が基板２，３面に対して倒伏した初期のツイスト配向状態にあるときに、前記位相板２０と前記液晶層１４の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の偶数倍の位相差を与え、前記液晶分子が前記基板２，３面に対して略垂直に立ち上がり配向したときに、前記位相板２０と前記液晶層１４の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の奇数倍の位相差を与えることができる。
【０１３２】
さらに、前記液晶素子１として、図９の（ｄ）に示した液晶分子ツイスト角＝３１８°±２０°、Δｎｄ＝９７２ｎｍ±１００ｎｍのＳＴＮ型液晶素子を用いるときは、前記偏光板１６を、その透過軸１６ａを前記液晶素子１の前側基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａに対して前側から見て左回りに４２°±２０°の方向（画面の横軸に対して０°±１０°の方向）に向けて配置し、前記一軸位相板（λ／４位相板）２０を、その遅相軸２０ａを前側偏光板１６の透過軸１６ａと略平行にして配置すればよく、このようにすることにより、前記液晶素子１の液晶層１４の液晶分子が基板２，３面に対して倒伏した初期のツイスト配向状態にあるときに、前記位相板２０と前記液晶層１４の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の偶数倍の位相差を与え、前記液晶分子が前記基板２，３面に対して略垂直に立ち上がり配向したときに、前記位相板２０と前記液晶層１４の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の奇数倍の位相差を与えることができる。
【０１３３】
したがって、前記液晶素子１を図９の（ａ）に示したホモジニアス配向型液晶素子から図９の（ｂ）〜（ｃ）に示したＴＮ型またはＳＴＮ型液晶素子に置き換えた表示装置も、ノーマリーホワイトモードで、しかも前記液晶素子１の液晶層１４の液晶分子が初期配向状態（基板２，３面に対して倒伏したツイスト配向状態）にあるときの表示が最も明るく、前記液晶分子が基板２，３面に対して略垂直に立ち上がり配向したときの表示が最も暗い、高コントラストの表示を得ることができる。
【０１３４】
なお、上記実施例の液晶表示装置は、前記偏光板１６と液晶素子１との間に一軸偏光板２０を配置したものであるが、前記偏光板１６と液晶素子１との間に配置する位相板は、捩れ位相板でもよい。
【０１３５】
図１２はこの発明の第２の実施例を示す液晶表示装置の一部分の断面図であり、この実施例の液晶表示装置は、液晶素子として、上記図９の（ａ）〜（ｄ）に示したホモジニアス配向型、ＴＮ型、ＳＴＮ型のうち、図９の（ｂ）〜（ｄ）に示したＴＮ型、ＳＴＮ型の液晶素子１の前側に１枚の偏光板１６を配置し、この偏光板１６と前記液晶素子１との間に、上記図６の（ａ）〜（ｃ）に示した捩れ位相板のうちのいずれか１枚の捩れ位相板３０を配置したものである。なお、他の構成は上述した第１の参考例と同じであるから、重複する説明は図に符号を付して省略する。
【０１３６】
図１３は、前記液晶素子１として図９の（ｂ）に示したＴＮ型液晶素子を用い、前記捩れ位相板３０として図６（ａ）に示した位相板を用いたときの、前記液晶素子１に対する前記偏光板１６と前記捩れ位相板３０の配置状態を示している。
【０１３７】
すなわち、前記液晶素子１は、図９の（ｂ）のように、液晶層１４の液晶分子が、後側基板３から前側基板２に向かい、前側から見て左回りに６４°±２０°のツイスト角でツイスト配向した、Δｎｄ＝１９５ｎｍ±２０ｎｍのＴＮ型液晶素子であり、その前側基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａは、画面の横軸ｘに対し、前側から見て左回りに６４°±１０°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ｘに対して０°±１０°の方向にある。
【０１３８】
また、前記液晶素子１の前側に配置された偏光板１６は、その透過軸１６を、前記画面の横軸ｘに対して０°±１０°の方向、つまり、前記液晶素子１の前側基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａに対し、前側から見て右回りに６４°±２０°の方向に向けて配置されている。
【０１３９】
一方、前記捩れ位相板３０は、図６の（ａ）のように、液晶性高分子が後面から前面に向かい、前側から見て左回り、つまり前記液晶素子１の液晶分子のツイスト方向と同方向に６４°±２０°の捩れ角で捩れ配列した、リタデーションＲｅ＝１９５ｎｍ±２０ｍｎの捩れ位相板であり、この捩れ位相板３０は、その前面における分子配列方向３０ａを、前記偏光板１６の透過軸１６ａに対し、前側から見て左回りに６４°±２０°の方向（画面の横軸ｘに対し、前側から見て左回りに６４°±１０°の方向）に向け、後面における分子配列方向４０ｂを、前記液晶素子１の前側基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａに対し、前側から見て右回りに６４°±２０°の方向（画面の横軸ｘに対して０°±１０°の方向）に向けて配置されている。
【０１４０】
この液晶表示装置は、前記液晶素子１の電極６，７間に電界が印加されない無電界時、つまり液晶層１４の液晶分子が初期配向状態にあるときの表示が明表示であるノーマリーホワイトモードのものであり、前記液晶素子１の液晶分子配向状態と、前記偏光板１６の透過軸１６ａの向きと、前記捩れ位相板３０の前後面における分子配列方向３０ａ，３０ｂが図１３に示したように設定されるとともに、前記液晶素子１のΔｎｄと前記捩れ位相板３０のリタデーションＲｅが上記のような値であるため、前記液晶分子１が基板２，３面に対して倒伏した初期のツイスト配向状態にあるときに、前記捩れ位相板３０と前記液晶層１４の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の偶数倍の位相差を与え、前記液晶分子が前記基板２，３面に対して略垂直に立ち上がり配向したときに、前記捩れ位相板３０と前記液晶層１４の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の奇数倍の位相差を与える。
【０１４１】
図１４は前記液晶表示装置の表示原理を示す模式図であり、（ａ）前記液晶素子１の液晶層の液晶分子が初期配向状態にあるとき、（ｂ）は前記液晶分子が基板２，３面に対して略垂直に立ち上がり配向したときを示している。
【０１４２】
この液晶表示装置は、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た外光Ｄ０は、図１４（ａ），（ｂ）に示したように、前記偏光板１６の透過軸１６ａに沿った直線偏光Ｄ１となって入射する。
【０１４３】
前記偏光板１６を透過して入射した光（偏光板１６の透過軸１６ａに沿った直線偏光）Ｄ１は、前記位相板３０を透過して液晶素子１に入射し、その液晶層１４を透過して、前記液晶素子１の後側基板３の内面に設けられた反射膜５ａに入射する。
【０１４４】
このとき、この実施例では、前記液晶素子１の液晶層１４の液晶分子１４ａの初期配向状態を後側基板３から前側基板２に向かい、前側から見て左回りに６４°±２０°のツイスト角でツイスト配向させ、前記偏光板１６の透過軸１６ａの向きを、前記液晶素子１の前側基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａに対し、前側から見て右回りに６４°±２０°の方向とし、前記捩れ位相板３０の前面における分子配列方向３０ａの向きを、前記偏光板１６の透過軸１６ａに対し、前側から見て左回りに６４°±２０°の方向、後面における分子配列方向３０ｂを、前記液晶素子１の前側基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａに対し、前側から見て右回りに６４°±２０°の方向とするとともに、前記液晶素子１のΔｎｄを１９５ｎｍ±２０ｎｍに設定し、前記捩れ位相板３０のリタデーションＲｅを１９５ｎｍ±２０ｎｍとしているため、前記液晶素子１の電極６，７間に電界が印加されない無電界時、つまり液晶層１４の液晶分子１４ａが基板２，３面に対して倒伏した初期のツイスト配向状態にあるときは、図１４（ａ）に示したように、前記偏光板１６を透過して入射した光、つまり前記偏光板１６の透過軸１６ａに沿った直線偏光Ｄ１が、前記捩れ位相板３０と液晶層１４の両方を前側から後側に向かって透過する間に、常光と異常光との間に１／２波長の位相差（１／４波長の２倍の位相差）を与えられ、前記偏光板１６を透過して入射した直線偏光Ｄ１に対して９０°回転した直線偏光Ｄ２となって前記反射膜５ａにより反射される。
【０１４５】
そして、前記反射膜５ａにより反射された直線偏光Ｄ３は、前記液晶層１４と捩れ位相板３０の両方を後側から前側に向かって再び透過する間に、常光と異常光との間に１／２波長の位相差を与えられ、前記反射膜５ａにより反射された直線偏光Ｄ３に対して９０°回転した直線偏光、つまり前記偏光板１６の透過軸１６ａに沿った直線偏光Ｄ４となって前記偏光板１６に入射する。
【０１４６】
そのため、前記液晶素子１の電極６，７間に電界が印加されない無電界時は、前記偏光板１６を透過して入射し、前記反射膜５ａにより反射された光のほとんどが、前記偏光板１６を透過して前側に出射し、その画素領域の表示が最も明るい明表示になる。
【０１４７】
一方、前記液晶素子１の電極６，７間に電界が印加されると、その電界により液晶分子１４ａが基板２，３面に対して立ち上がるように配向状態を変え、この液晶分子１４ａの配向状態の変化に応じて液晶層１４の複屈折性が変化する。
【０１４８】
そして、液晶分子１４ａが基板２，３面に対して略垂直に立上り配向すると、前記液晶層１４の複屈折性がほとんど０になるため、前記捩れ位相板３０と液晶層１４の両方を透過する光の常光と異常光との間に与えられる位相差は、前記捩れ位相板３０による１／４波長の位相差となる。
【０１４９】
そのため、前記液晶分子１４ａが基板２，３面に対して略垂直に立上り配向したときは、図１４（ｂ）に示したように、偏光板１６を透過して入射した直線偏光Ｄ１が、前記捩れ位相板３０と液晶層１４の両方を前側から後側に向かって透過する間に、常光と異常光との間に１／４波長の位相差を与えられ、円偏光Ｄ５となって前記反射膜５ａに入射する。
【０１５０】
前記反射膜５ａに入射した光は、この反射膜５ａにより反射されて偏光方向が逆向きの円偏光Ｄ６となり、その光が、前記液晶層１４と捩れ位相板３０の両方を後側から前側に向かって再び透過する間に、常光と異常光との間に１／４波長の位相差を与えられ、前記偏光板１６の透過軸１６ａに対して９０°回転した直線偏光（偏光板１６の吸収軸に沿った直線偏光）Ｄ７となって前記偏光板１６に入射する。
【０１５１】
したがって、液晶分子１４ａが基板２，３面に対して略垂直に立上り配向したときは、前側から前記偏光板１６を透過して入射し、前記反射膜５ａにより反射された光のほとんどが前記偏光板１６により吸収され、その画素領域の表示が最も暗い暗表示になる。
【０１５２】
したがって、この液晶表示装置によれば、前記液晶分子１の液晶素子１の液晶層１４が初期配向状態にあるときの表示が最も明るく、前記液晶分子が基板２，３面に対して略垂直に立ち上がり配向したときの表示が最も暗い、高コントラストの表示を得ることができる。
【０１５３】
なお、上記図１３および図１４に示した液晶表示装置は、液晶素子１として、図９の（ｂ）に示したＴＮ型液晶素子を用いたものであるが、前記液晶素子１は、図９の（ｃ），（ｄ）に示したＳＴＮ型の液晶素子でもよい。
【０１５４】
また、上記図１３および図１４に示した液晶表示装置は、前記偏光板１６と前記液晶素子１との間に、図６（ａ）に示した捩れ位相板３０を配置したものであるが、前記捩れ位相板３０は、図６の（ｂ）または（ｃ）に示した捩れ位相板でもよい。
【０１５５】
次の表は、図９の（ａ）〜（ｄ）に示した４種類の液晶素子１と、図６の（ａ）〜（ｃ）で示した３種類の捩れ位相板３０との組み合わせを示している。
【０１５６】
【表２】
0003899880.tif 000003
なお、前記表の各液晶表示装置ＮＷ―１〜ＮＷ―１２は、いずれも、前記液晶素子１の液晶分子配向状態を画面の横軸ｘを基準にして図９の（ａ）〜（ｄ）のように設定し、前記偏光板１６を、その透過軸１６ａを前記画面の横軸ｘに対して０°±１０°の方向に配置するとともに、前記捩れ位相板３０を、その前後面における分子配列方向３０ａを前記画面の横軸ｘに対して図６の（ａ）〜（ｃ）に示した方向に向けて配置したものであり、これらの液晶表示装置ＮＷ―１〜ＮＷ―１２のうち、ＮＷ―２の液晶表示装置２は、図１３および図１４に示したものである。
【０１５７】
前記表の各液晶表示装置ＮＷ―１〜ＮＷ―１２は、いずれも、前記液晶素子１の液晶層１４の液晶分子が前記基板２，３面に対して倒伏した初期の配向状態にあるときに、前記捩れ位相板３０と前記液晶素子１の液晶層１４の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の偶数倍の位相差を与え、前記液晶分子が前記基板２，３面に対して略垂直に立ち上がり配向したときに、前記捩れ位相板３０と前記液晶層１４の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の奇数倍の位相差を与えるため、前記液晶素子１の液晶層１４の液晶分子が初期の配向状態にあるときの表示が最も明るく、前記液晶分子が基板２，３面に対して略垂直に立ち上がり配向したときの表示が最も暗い、ノーマリーホワイト型の表示を得ることができる。
【０１５８】
なお、上述した第１、第２の参考例、及び第1、第２、第２の実施例では、前記液晶素子１の後側基板３の内面を凹凸面４に形成し、その凹凸面４上に反射膜５ａを形成しているが、前記液晶素子１の後側基板３の内面に、表面が凹凸面に形成された下地膜を設け、この下地膜の上にその凹凸面に沿わせて前記反射膜５ａを設けることにより、前記反射膜５ａに反射光を拡散させる機能をもたせてもよい。
【０１５９】
さらに、前記反射膜５ａは、拡散性をもたない鏡面反射膜としてもよく、その場合は、前記液晶素子１の前側に拡散手段を設ければよい。
【０１６０】
また、上記第１、第２の参考例、及び第1、第２、第２の実施例の液晶表示装置は、外光を利用する反射表示を行なう反射型液晶表示装置であるが、この発明は、外光を利用する反射表示と、バックライト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反射／透過型の液晶表示装置にも適用することができる。
【０１６１】
図１５はこの発明の第３の実施例を示す液晶表示装置の一部分の断面図であり、この実施例の液晶表示装置は、反射／透過型のものである。
【０１６２】
この液晶表示装置は、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に対向する透明な後側基板３の内面上にそれぞれ透明な電極６，７が設けられ、これらの基板２，３間に液晶分子が所定のツイスト角でツイスト配向した液晶層１４が設けられるとともに、前記後側基板３の内面に、半透過反射膜５ｂが設けられた液晶素子１と、前記液晶素子１を挟んでその前後に配置された一対の偏光板１６，１７と、前記液晶素子１の前側に配置された偏光板（以下、前側偏光板と言う）１６と前記液晶素子１との間に配置された１枚の捩れ位相板４０と、前記液晶素子１の後側に配置された偏光板（以下、後側偏光板と言う）１７と前記液晶素子１との間に配置された１枚の一軸位相板４１と、前記捩れ位相板４０と液晶素子１との間に設けられた拡散層１５と、前記後側偏光板１７の背後に配置されたバックライト５０とを備えている。
【０１６３】
なお、前記液晶素子１は、後側基板３の内面を平坦面としたものであり、前記後側基板３の内面に設けられた反射膜５ｂが半透過反射膜であるとともに、液晶層１４の液晶分子の配向状態が上述した実施例の液晶素子１と異なるが、他の構成は同じであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【０１６４】
前記液晶素子１の後側基板３の内面に設けられた半透過反射膜５ｂは、前記後側基板３の内面にアルミニウム等の高い光反射率を有する金属を０．０１μｍ〜０．０５μｍの膜厚に蒸着またはスパッタして形成された極薄金属膜からなっており、その反射率は約７０％、透過率は約１０％である。
【０１６５】
前記液晶素子１はＳＴＮ型のものであり、その液晶層１４の液晶分子は、前記配向膜１２，１３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制され、両基板２，３間において１８０〜２７０°の範囲の所定のツイスト角でツイスト配向している。
【０１６６】
この実施例では、前記液晶層１４の液晶分子のツイスト角を２５０°±１０°とするとともに、液晶素子１のΔｎｄを８６５ｎｍ±１００ｎｍに設定している。
【０１６７】
また、前記前側偏光板１６と液晶素子１との間に配置された捩れ位相板４０は、液晶性高分子が一方の面から他方の面に向かって捩れ配列した高分子液晶フィルムからなっており、この実施例では、分子配列の捩れ角が１７５°±１０°、リタデーションＲｅが７５０ｎｍ±２０ｎｍのものを用いている。
【０１６８】
一方、前記後側偏光板１７と液晶素子１との間に配置された一軸位相板４１は、透過光の常光と異常光との間に１／４波長の位相差を与えるλ／４位相板である（以下、この位相板４１をλ／４位相板と言う）。
【０１６９】
また、前記捩れ位相板４０と液晶素子１との間に設けられた拡散層１５は、拡散フィラー分散フィルムまたは粗面化処理フィルム等からなる拡散板、あるいは散乱フィラーを分散させた粘着剤層であり、そのヘイズ値は６０〜９０％である。
【０１７０】
図１６は、前記液晶素子１に対する前後の偏光板１６，１７と前記捩れ位相板４０と前記λ／４位相板４１の配置状態を示している。
【０１７１】
図１６のように、前記液晶素子１の前側基板２の近傍における液晶分子配向方向（配向膜１２の配向処理方向）２ａは、画面の横軸ｘに対し、前側から見て右回りに３５°±５°の方向、後側基板３の近傍における液晶分子配向方向（配向膜１２の配向処理方向）３ａは、前記横軸ｘに対し、前側から見て左回りに３５°±５°の方向にあり、前記液晶層１４の液晶分子は、そのツイスト方向を図に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２５０°±１０°のツイスト角でツイスト配向している。
【０１７２】
また、前記捩れ位相板４０は、その分子配列の捩れ方向を図１６に破線矢印で示したように、前記液晶素子１の液晶分子のツイスト方向とは逆方向に１７５°±１０°の捩れ角で捩れ配列しており、この捩れ位相板４０は、その後面における分子配列方向４０ｂを、前記横軸ｘに対し、前側から見て左回りに５５°±５°の方向に向け、前面における分子配列方向４０ａを、前記横軸ｘに対し、前側から見て左回りに５０°±５°の方向に向けて配置されており、前記前側偏光板１６は、その透過軸１６ａを、前記横軸ｘに対し、前側から見て右回りに５５°±１０°の方向に向けて配置されている。
【０１７３】
すなわち、前記捩れ位相板４０は、その後面における分子配列方向４０ｂを、前記液晶素子１の前側基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａに対し、前記液晶素子１の液晶分子のツイスト方向と逆方向に９０°±１０°の方向に向けて配置され、前記前側偏光板１６は、その透過軸１６ａを、前記捩れ位相板４０の前面における分子配列方向４０ａに対し、前記液晶素子１の液晶分子のツイスト方向と逆方向に７５°±１０°の方向に向けて配置されている。
【０１７４】
なお、例えば前記液晶素子１の液晶分子のツイスト角が２５０°±１０°、Δｎｄが８６５ｎｍであり、前記捩れ位相板４０の分子配列の捩れ角が１７０°、リタデーションＲｅ７５０ｎｍである場合、前記捩れ位相板４０の後面における分子配列方向４０ｂと前記液晶素子１の前側基板２の近傍における液晶分子配向方向２ａとの交差角は、好ましくは９０°±５°、より好ましくは９０°であり、また、前記前側偏光板１６の透過軸１６ａと前記捩れ位相板４０の前面における分子配列方向４０ａとの交差角は、好ましくは７５°±５°、より好ましくは７５°である。
【０１７５】
また、前記λ／４位相板４１は、その遅相軸４１ａを、前記横軸ｘに対し、前側から見て左回りに４５°±１０°の方向に向けて配置されており、前記後側偏光板１７は、その透過軸１７ａを、前記横軸ｘに対して０°±１０°の方向に向けて配置されている。
【０１７６】
すなわち、前記λ／４位相板４１は、その遅相軸４１ａを、前記液晶素子１の後側基板３の近傍における液晶分子配向方向３ａに対し、前記液晶素子１の液晶分子のツイスト方向と逆方向に１０°±１０°の方向に向けて配置され、前記後側偏光板１７は、その透過軸１７ａを、前記λ／４位相板４１の遅相軸４１ａに対し、前記液晶素子１の液晶分子のツイスト方向と同方向に４５°±１０°の方向に向けて配置されている。なお、前記λ／４位相板４１の遅相軸４１ａと、前記後側偏光板１７の透過軸１７ａとの交差角は、好ましくは４５°±５°、より好ましくは４５°である。
【０１７７】
そして、前記液晶素子１のΔｎｄと、前記捩れ位相板４０のリタデーションＲｅは、前記液晶素子１の液晶層１４の液晶分子が初期のツイスト配向状態にあるときに、前記捩れ位相板４０と前記液晶層１４の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の正の整数倍の位相差を与える値に設定されている。
【０１７８】
なお、この実施例の液晶表示装置は、前記液晶素子１の電極６，７間に電界が印加されない無電界時、つまり液晶層１４の液晶分子が初期配向状態にあるときの表示が暗表示であるノーマリーブラックモードのものであり、前記液晶素子１のΔｎｄと前記捩れ位相板４０のリタデーションＲｅは、前記液晶分子が基板２，３面に対して倒伏した初期のツイスト配向状態にあるときに、前記捩れ位相板４０と前記液晶層１４の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の奇数倍（本例では１倍）の位相差を与え、前記液晶分子が前記基板２，３面に対して略垂直に立ち上がり配向したときに、前記捩れ位相板４０と前記液晶層１４の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の偶数倍（本例では２倍）の位相差を与える値に設定されている。
【０１７９】
この実施例では、前記液晶素子１のΔｎｄを、上述したように、８６５ｎｍ±１００ｎｍに設定するとともに、前記捩れ位相板４０として、リタデーションＲｅが７５０ｎｍ±２０ｎｍのものを用いている。
【０１８０】
次に、前記バックライト５０について説明すると、このバックライト５０は、その構造は図示しないが、例えば、入射端面と、前記入射端面からの入射光を出射を出射させる出射面とを有し、前記入出射面を前記後側偏光板１７の後面に対向させて配置されたアクリル樹脂等からなる透明導光板と、前記導光板の入射端面に対向させて設けられたＬＥＤ（発光ダイオード）アレイ等の光源とからなっており、前記光源からの照明光を前記導光板により導いてその前面の出射面から出射する。
【０１８１】
この液晶表示装置は、充分な明るさの外光が得られる環境下では、液晶表示装置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環境下で使用されるときに、前記バックライト５０から照明光を出射させて、その照明光を利用する透過表示を行なうものであり、反射表示も、透過表示も、ノーマリーブラックモードの表示である。
【０１８２】
まず、反射表示のときについて説明すると、このときは、表示の観察側である前側から入射した光（外光）が図１５に実線で示した透過経路で前側に出射し、透過表示のときは、バックライト５０からの照明光が図１５に破線で示した透過経路で前側に出射する。
【０１８３】
すなわち、外光を利用する反射表示のときは、表示の観察側である前側から入射した外光が、前側偏光板１６によりその吸収軸（図示せず）に沿った偏光成分の光を吸収され、透過軸１６ａに沿った偏光成分の光が、この前側偏光板１６を透過し、前記透過軸１６ａに沿った直線偏光となって入射する。
【０１８４】
前記前側偏光板１６を透過して入射した光（前側偏光板１６の透過軸１６ａに沿った直線偏光）は、捩れ位相板４０を透過し、拡散層１５により拡散されて液晶素子１に入射し、この液晶素子１の液晶層１４を透過して、前記液晶素子１の後側基板３の内面に設けられた半透過反射膜５ｂに入射する。
【０１８５】
前記半透過反射膜５ｂに入射した光は、この半透過反射膜５ｂにより約７０％の反射率で反射され、前記液晶層１４を再び透過して液晶素子１の前側に出射し、拡散層１５により拡散されるとともに、さらに前記捩れ位相板４０を再び透過して前記前側偏光板１６に入射する。
【０１８６】
このとき、前記捩れ位相板４０と液晶素子１の液晶層１４を透過する光は、前記捩れ位相板４０と液晶層１４の両方の複屈折作用により偏光状態を変え、液晶素子１の電極６，７間に電界が印加されない無電界時、つまり液晶層１４の液晶分子が基板２，３面に対して倒伏した初期のツイスト配向状態にあるときは、前側偏光板１６を透過して入射した直線偏光が、前記捩れ位相板４０と液晶層１４の両方を前側から後側に向かって透過する間に、前記捩れ位相板４０と液晶層１４の複屈折作用により１／４波長の位相差を与えられて円偏光となる。
【０１８７】
その円偏光は、前記半透過反射膜５ｂにより反射されて偏光方向が逆向きの円偏光となり、その光が、前記液晶層１４と捩れ位相板４０の両方を後側から前側に向かって再び透過する間に、前記液晶層１４と捩れ位相板４０の複屈折作用により１／４波長の位相差を与えられ、前側偏光板１６の透過軸１６ａに対して略直交する方向に沿った直線偏光となって前記前側偏光板１６に入射する。
【０１８８】
そのため、この無電界時は、前側偏光板１６を透過して入射し、半透過反射膜５ｂにより反射された光のほとんどが前記前側偏光板１６により吸収され、その画素領域の表示が最も暗い暗表示になる。
【０１８９】
一方、前記液晶素子１の電極６，７間に電界が印加されると、その電界により液晶分子が基板面に対して立ち上がるように配向状態を変え、この液晶分子の配向状態の変化に応じて液晶層１４の複屈折性が変化するため、前側偏光板１６を透過して入射し、前記捩れ位相板４０と液晶層１４とを透過して半透過反射膜５ｂにより反射され、再び前記液晶層１４と捩れ位相板４０とを透過した光が、前記無電界時とは異なる偏光状態の光となって前側偏光板１６に入射する。
【０１９０】
そのため、電界印加時は、前側偏光板１６を透過して入射し、半透過反射膜５ｂにより反射された光（無電界時とは異なる偏光状態の光）のうち、前記前側偏光板１６の吸収軸に沿った偏光成分の光がこの前側偏光板１６により吸収され、透過軸１６ａに沿った偏光成分の光がこの前側偏光板１６を透過して前側に出射して、その画素領域の表示が明るくなる。
【０１９１】
この表示の明るさは、前記液晶分子の立上り配向状態に応じて変化し、液晶分子が基板２，３面に対して略垂直に立上り配向したときに、最も明るい明表示になる。
【０１９２】
すなわち、液晶分子が基板２，３面に対して略垂直に立上り配向すると、前記液晶層１４の複屈折性がほとんど０になるため、前記捩れ位相板４０と液晶層１４の両方を透過する光の常光と異常光との間に与えられる位相差は、前記捩れ位相板４０による１／２波長の位相差（１／４波長の２倍の位相差）である。
【０１９３】
そのため、前記液晶分子が基板２，３面に対して略垂直に立上り配向したときは、前記前側偏光板１６を透過して入射した直線偏光が、前記捩れ位相板４０と液晶層１４の両方を前側から後側に向かって透過する間に、常光と異常光との間に１／２波長の位相差を与えられ、前記偏光板１６を透過して入射した直線偏光に対して９０°回転した直線偏光となって前記半透過反射膜５ｂにより反射される。
【０１９４】
そして、前記半透過反射膜５ｂにより反射された直線偏光は、前記液晶層１４と捩れ位相板４０の両方を後側から前側に向かって再び透過する間に、常光と異常光との間に１／２波長の位相差を与えられ、前記半透過反射膜５ｂにより反射された直線偏光に対して９０°回転した直線偏光、つまり前記前側偏光板１６の透過軸１１ａに沿った直線偏光となって前記前側偏光板１６に入射する。
【０１９５】
したがって、液晶分子が基板２，３面に対して略垂直に立上り配向したときは、前側から前記前側偏光板１６を透過して入射し、前記半透過反射膜５ｂにより反射された光のほとんどが、前記前側偏光板１６を透過して前側に出射し、その画素領域の表示が最も明るい明表示になる。
【０１９６】
このように、反射表示のときは、表示の観察側である前側から入射した外光が、前側偏光板１６と、捩れ位相板４０と、拡散層１５と、液晶素子１の液晶層１４とを透過して半透過反射膜５ｂにより反射され、その反射光が、前記液晶層１４と拡散層１５と捩れ位相板４０とを再び透過して前記前側偏光板１６に入射し、その光のうち、前記前側偏光板１６を透過する偏光成分の光が、この前側偏光板１６を透過して前側に出射する。
【０１９７】
そのため、この液晶表示装置の反射表示のときの偏光板による光の吸収は、前記前側偏光板１６による入射時と出射時の２回の吸収であり、したがって、偏光板による光の吸収を必要最小限にし、明るい表示を得ることができる。
【０１９８】
しかも、この液晶表示装置は、前記半透過反射膜５ｂを前記液晶素子１の後側基板３の内面に設けているため、前記液晶素子１の前側に配置された前記偏光板１６から前記半透過反射膜５ｂまでの距離が小さく、したがって、前側から入射した光の光路と、前記半透過反射膜５ｂにより反射されて前側に出射する反射光の光路とのずれを小さくし、前記液晶素子１の複数の画素領域のうちの１つの画素領域を通って入射した光の反射光が他の画素領域を通って出射することによるコントラストの低下等の表示品質の低下を防ぐことができる。
【０１９９】
また、照明光を利用する透過表示のときは、バックライト５０から出射した照明光が、後側偏光板１７によりその吸収軸（図示せず）に沿った偏光成分の光を吸収され、前記吸収軸に対して直交する透過軸１７ａに沿った偏光成分の光が、この後側偏光板１７を透過し、前記透過軸１７ａに沿った直線偏光となって入射する。
【０２００】
前記後側偏光板１７を透過して入射した光（後側偏光板１７の透過軸に沿った直線偏光）は、λ／４位相板４１に入射してこのλ／４位相板４１により常光と異常光との間に１／４波長の位相差を与えられ、円偏光となって液晶素子１に入射する。
【０２０１】
前記液晶素子１に入射した光は、この液晶素子１の後側基板３の内面に設けられた前記半透過反射膜５ｂを約１０％の透過率で透過し、その光が、液晶層１４を透過して液晶素子１の前側に出射し、拡散層１５により拡散されるとともに、さらに捩れ位相板４０を透過して前側偏光板１６に入射する。
【０２０２】
このときも、前記半透過反射膜５ｂを透過した入射光が円偏光であるため、液晶素子１の電極６，７間に電界が印加されない無電界時は、前記入射光（円偏光）が、液晶層１４と捩れ位相板４０の両方を後側から前側に向かって透過する間に、常光と異常光との間に１／４波長の位相差を与えられ、前側偏光板１６の透過軸に対して略直交する直線偏光となって前記前側偏光板１６に入射し、その光のほとんどが前記前側偏光板１６により吸収されて、その画素領域の表示が最も暗い暗表示になる。
【０２０３】
一方、前記液晶素子１の電極６，７間に電界が印加されると、その電界による液晶分子の配向状態の変化に応じて液晶層１４の複屈折性が変化するため、前記半透過反射膜５ｂを透過した入射光（円偏光）が、液晶層１４と捩れ位相板４０の両方を後側から前側に向かって透過する間に、前記無電界時とは異なる偏光状態の光となって前側偏光板１６に入射し、その光のうち、前記前側偏光板１６の吸収軸に沿った偏光成分の光がこの前側偏光板１６により吸収され、透過軸１６ａに沿った偏光成分の光がこの前側偏光板１６を透過して前側に出射して、その画素領域の表示が明るくなる。この表示の明るさは、前記液晶素子１の電極６，７間に印加される電界の強さに応じて変化する。
【０２０４】
この表示の明るさは、前記液晶分子の立上り配向状態に応じて変化し、液晶分子が基板２，３面に対して略垂直に立上り配向したときに、最も明るい明表示になる。
【０２０５】
すなわち、液晶分子が基板２，３面に対して略垂直に立上り配向すると、前記液晶層１４の複屈折性がほとんど０になるため、前記捩れ位相板４０と液晶層１４の両方を透過する光の常光と異常光との間に与えられる位相差は、前記捩れ位相板４０による１／２波長の位相差（１／４波長の２倍の位相差）となる。
【０２０６】
そのため、前記液晶分子が基板２，３面に対して略垂直に立上り配向したときは、後側から前記半透過反射膜５ｂとを透過して入射した光（円偏光）が、液晶層１４と捩れ位相板４０とを透過する間に、常光と異常光との間に１／２波長の位相差を与えられ、前側偏光板１６の透過軸に沿った直線偏光となって前記前側偏光板１６に入射する。
【０２０７】
したがって、液晶分子が基板２，３面に対して略垂直に立上り配向したときは、後側から入射した光のほとんどが、前記前側偏光板１６を透過して前側に出射し、その画素領域の表示が最も明るい明表示になる。
【０２０８】
このように、透過表示のときは、バックライト５０から出射した照明光が、後側偏光板１７と、λ／４位相板４１と、半透過反射板７と、液晶素子１の液晶層１４と、拡散層１５と、捩れ位相板４０とを透過して前側偏光板１６に入射し、その光のうち、前記前側偏光板１６を透過する偏光成分の光が、この前側偏光板１６を透過して前側に出射する。
【０２０９】
そのため、この液晶表示装置の透過表示のときの偏光板による光の吸収は、入射時の後側偏光板１７による吸収と、出射時の前側偏光板１６による吸収との２回の吸収であり、したがって、偏光板による光の吸収は、必要最小限の吸収である。
【０２１０】
このように、この液晶表示装置によれば、外光を利用する反射表示のときも、照明光を利用する透過表示のときも、偏光板による光の吸収が必要最小限の吸収であるため、明るく、コントラストも充分な表示を得ることができる。
【０２１１】
しかも、この液晶表示装置は、反射表示のときの半透過反射膜５ｂにより反射された反射光と、透過表示のときの前記半透過反射膜５ｂを透過した入射光とがいずれも円偏光であり、その光が液晶層１４と捩れ位相板４０の両方の複屈折作用により偏光状態を変えて前側偏光板１６に入射するため、反射表示のときと透過表示のときとで明暗が反転することのない、均質な表示を得ることができる。
【０２１２】
また、この液晶表示装置は、前側偏光板１６と液晶素子１との間、および後側偏光板１７と前記液晶素子１との間にそれぞれ位相板４０，４１を配置しているため、表示の視野角を広くすることができる。
【０２１３】
さらに、この液晶表示装置は、前記液晶素子１の前側に拡散層１５を設けているため、反射表示のときも、透過表示のときも、前記拡散層１５により拡散された均一な輝度分布の光を前側に出射し、輝度むらのない良好な表示を得ることができる。
【０２１４】
なお、上記実施例では、捩れ位相板４０と液晶素子１との間に拡散層１５を設けているが、この拡散層１５は、前側偏光板１６と前記捩れ位相板４０との間に設けてもよい。
【０２１５】
図１７および図１８はこの発明の第４の実施例を示しており、図１７は、液晶表示装置の一部分の断面図、図１８は液晶素子１の後側基板３の内面に設けられた半透過反射膜の拡大断面図である。
【０２１６】
この実施例の液晶表示装置は、液晶素子１の後側基板３の内面に設けられた半透過反射膜５ｃに、反射光および透過光を拡散させる機能をもたせ、上記第３の実施例で備えた拡散層１５を省略したものであり、他の構成は第３の実施例の液晶表示装置と同じである。
【０２１７】
すなわち、この実施例では、液晶素子１の後側基板３の内面に、微小な凹凸を有する透明な下地膜１０を設け、この下地膜１０の上にその凹凸面に沿わせて半透過反射膜５ｃを形成することにより、この半透過反射膜５ｃに、反射光および透過光を拡散させる機能をもたせている。
【０２１８】
なお、前記下地膜１０は、基板３上に透明樹脂膜を設け、その表面全体を粗面化処理することにより形成されたものであり、その凹凸面の凹凸のピッチは２０μｍ〜５０μｍ、凹部の深さは１μｍ〜５μｍである。
【０２１９】
そして、前記半透過反射膜５ｃは、前記下地膜１０の上に、アルミニウム等の高い光反射率を有する金属を０．０１μｍ〜０．０５μｍの膜厚に蒸着またはスパッタすることにより、前記下地膜１０の凹凸面に沿った形状に形成されている。そのため、この半透過反射膜５ｃは、反射光および透過光を拡散させる機能を有している。
【０２２０】
また、この実施例では、前記半透過反射膜５ｃの上に、透明な平坦化絶縁膜１１を形成し、この平坦化絶縁膜１１の上にカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを設け、その上に電極７を形成している。
【０２２１】
この実施例の液晶表示装置は、液晶素子１の後側基板３の内面に設けられた半透過反射膜５ｃに、反射光および透過光を拡散させる機能をもたせたものであるため、反射表示のときも、透過表示のときも、前記半透過反射膜５ｃにより拡散された均一な輝度分布の光を前側に出射し、輝度むらのない良好な表示を得ることができる。
【０２２２】
図１９はこの発明の第５の実施例を示す液晶表示装置の一部分の断面図であり、この実施例の液晶表示装置は、液晶素子１の後側基板３の内面に、微小な凹凸を有する透明な下地膜１０を設け、この下地膜１０の上にその凹凸面に沿わせて半透過反射膜５ｃを形成することにより、この半透過反射膜５ｃに、反射光および透過光を拡散させる機能をもたせるとともに、前記液晶素子１の前側（この実施例では捩れ位相板４０と液晶素子１との間）拡散層１５を設けたものである。
【０２２３】
この実施例の液晶表示装置によれば、反射表示のときも、透過表示のときも、前記半透過反射膜５ｂにより拡散され、さらに前記拡散層１５により拡散された、より均一な輝度分布の光を前側に出射し、さらに輝度むらのない良好な表示を得ることができる。
【０２２４】
また、上記第３〜第５の実施例の反射／透過型液晶表示装置は、液晶素子１として、液晶分子ツイスト角が２５０°±１０°、Δｎｄが８６５ｎｍ±１００ｎｍのＳＴＮ型液晶素子を用い、前側偏光板１６と前記液晶素子１との間に、分子配列の捩れ方向が前記液晶素子１の液晶分子ツイスト方向と逆方向でその捩れ角が１７５°±１０°、リタデーションＲｅが７５０ｎｍ±２０ｎｍの捩れ位相板４０を配置しているが、前記液晶表示素子１と、前側偏光板１６と前記液晶素子１との間に配置する位相板は、上記実施例の組み合わせに限らず、上述した第１、第２の実施例の反射型液晶表示装置と同様な組み合わせとしてもよい。
【０２２５】
その場合も、液晶表示装置をノーマリーブラックモードとするときは、前記液晶素子１のΔｎｄと前記位相板のリタデーションＲｅを、前記液晶素子１の液晶層１４の液晶分子が基板２，３面に対して倒伏した初期配向状態（ツイスト配向）にあるときに、前記位相板と前記液晶層１４の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の奇数倍の位相差を与え、前記液晶分子が前記基板２，３面に対して略垂直に立ち上がり配向したときに、前記位相板と前記液晶層１４の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の偶数倍の位相差を与える値に設定すればよく、また、ノーマリーホワイトモードとするときは、前記液晶素子１のΔｎｄと前記位相板のリタデーションＲｅを、前記液晶分子が基板２，３面に対して倒伏した初期配向状態にあるときに、前記位相板と前記液晶層１４の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の偶数倍の位相差を与え、前記液晶分子が前記基板２，３面に対して略垂直に立ち上がり配向したときに、前記位相板と前記液晶層１４の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の奇数倍の位相差を与える値に設定すればよい。 
また、上記各実施例の液晶表示装置は、単純マトリックス型の液晶素子１を備えたものであるが、液晶素子は、アクティブマトリックス型のものでもよい。
【０２２６】
【発明の効果】
この発明の液晶表示装置は、互いに対向する前側基板と後側基板の間に液晶分子が所定のツイスト角でツイスト配向した液晶層と、この後側基板の内面に反射膜とが設けられた液晶素子と、前記液晶素子の前側に配置された偏光板と、前記偏光板と前記液晶素子との間に配置され、前記偏光板を透過した光を直線偏光の状態で前記液晶素子に入射させる捩れ位相板とを備え、且つ、前記液晶素子の液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎｄと前記捩れ位相板のリタデーションを、前記液晶素子の液晶層の液晶分子が初期配向状態にあるときに、前記位相板と前記液晶層の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の正の整数倍の位相差を与える値に設定したものであるため、偏光板による光の吸収を必要最小限にするとともに、前側から入射した光の光路と、前記反射膜により反射されて前側に出射する反射光の光路とのずれを小さくし、明るく、しかもコントラストの高い反射表示を行なうことができる。
【０２２７】
この発明の液晶表示装置において、液晶素子の前側に配置された偏光板と、前記偏光板と前記液晶素子との間に配置された他の捩れ位相板をさらに備えることが好ましく、また、前記液晶素子の液晶層の液晶分子の初期配向状態が、基板面に対して倒伏した配向状態であるときは、前記液晶素子のΔｎｄと位相板のリタデーションを、前記液晶分子が前記初期配向状態にあるときに、前記位相板と前記液晶層の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の奇数倍の位相差を与え、前記液晶分子が前記基板面に対して略垂直に立ち上がり配向したときに、前記位相板と前記液晶層の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の偶数倍の位相差を与える値に設定するのが望ましく、このようにすることにより、前記液晶分子が初期配向状態にあるときの表示が最も暗く、前記液晶分子が基板面に対して略垂直に立ち上がり配向したときの表示が最も明るい、高コントラストの表示を得ることができる。
【０２２８】
また、前記液晶素子の液晶層の液晶分子の初期配向状態が、基板面に対して倒伏した配向状態であるときは、前記液晶素子のΔｎｄと位相板のリタデーションを、前記液晶分子が前記初期配向状態にあるときに、前記位相板と前記液晶層の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の偶数倍の位相差を与え、前記液晶分子が前記基板面に対して略垂直に立ち上がり配向したときに、前記位相板と前記液晶層の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の奇数倍の位相差を与える値に設定するのが望ましく、このようにすることにより、前記液晶分子が初期配向状態にあるときの表示が最も明るく、前記液晶分子が基板面に対して略垂直に立ち上がり配向したときの表示が最も暗い、高コントラストの表示を得ることができる。
【０２２９】
さらに、この発明の液晶表示装置においては、前記液晶素子の後側基板の内面を凹凸面に形成し、その上に前記凹凸面に沿わせて前記反射膜を形成するか、あるいは、液晶素子の後側基板の内面に、表面が凹凸面に形成された下地膜を設け、その上に前記凹凸面に沿わせて前記反射膜を形成するのが好ましく、このようにすることにより、入射光を前記反射膜により拡散させて反射し、均一な輝度分布の光を前側に出射させて、表示の視野角がより広く、しかも輝度むらのない良好な表示を得ることができる。
【０２３０】
また、この発明の液晶表示装置は、前記液晶素子の後側基板の内面に設けられた反射膜を半透過反射膜とし、前記液晶素子の後側に、後側偏光板と、前記後側偏光板と前記液晶素子との間に配置された位相板と、前記後側基板の後側に配置されたバックライトとを設けた構成としてもよく、このような構成とすることにより、外光を利用する反射表示と、前記バックライト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。
【０２３１】
もう一つの発明の液晶表示装置は、液晶層と後側基板との間に半透過反射膜を備えた液晶素子を挟んでその前後に前側偏光板および後側偏光板を配置するとともに、前記前側偏光板と前記液晶素子との間に捩れ位相板を配置し、前記後側偏光板と前記液晶素子との間に、前記前側偏光板を透過した光を直線偏光の状態で前記液晶素子に入射させる位相板を配置し、前記後側偏光板の背後にバックライトを配置し、前記液晶素子の液晶の屈折率異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎｄと前記捩れ位相板のリタデーションが、前記液晶素子の液晶層の液晶分子が初期配向状態にあるときに、前記捩れ位相板と前記液晶層の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の正の整数倍の位相差を与える値に設定され、且つ、前記液晶素子の積Δｎｄと前記位相板のリタデーションが、前記位相板と前記液晶層の両方を一方の方向に透過する光の常光と異常光との間に１／４波長の正の整数倍の位相差を与える値に設定したものであるため、反射表示のときも、透過表示のときも、偏光板による光の吸収を必要最小限にし、明るい表示を得ることができるとともに、表示の視野角を広くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の第１の参考例を示す液晶表示装置の一部分の断面図。
【図２】  液晶素子の液晶分子の配向状態を示す図。
【図３】  第１の参考例における図２の（ａ）に示したホモジニアス配向型液晶素子を用いたときの前記液晶素子に対する偏光板と位相板の配置状態を示す図。
【図４】  第１の参考例の液晶表示装置の表示原理を示す模式図。
【図５】  この発明の第１の実施例を示す液晶表示装置の一部分の断面図。
【図６】  捩れ位相板の分子配列状態を示す図。
【図７】  第１の実施例における図２の（ｂ）に示したＴＮ型液晶素子を用い、２枚の捩れ位相板の両方を図６の（ａ）に示した位相板としたときの、偏光板の透過軸の向きと、液晶素子に対する偏光板と２枚の捩れ位相板の配置状態を示す図。
【図８】  第１の実施例の液晶表示装置の表示原理を示す模式図。
【図９】  液晶素子の液晶分子の他の配向状態を示す図。
【図１０】  この第２の参考例を示す、液晶素子として図９の（ａ）に示したホモジニアス型液晶素子を用いたときの前記液晶素子に対する偏光板と位相板の配置状態を示す図。
【図１１】  第２の参考例の液晶表示装置の表示原理を示す模式図。
【図１２】  この発明の第２実施例を示す液晶表示装置の一部分の断面図。
【図１３】  第２実施例における液晶素子として図９の（ｂ）に示したホモジニアス型液晶素子を用い、捩れ位相板として図６（ａ）に示した位相板を用いたときの、偏光板と捩れ位相板の配置状態を示す図。
【図１４】  第２実施例の液晶表示装置の表示原理を示す模式図。
【図１５】  この発明の第３の実施例を示す液晶表示装置の一部分の断面図。
【図１６】  第３の実施例における液晶素子に対する前後の偏光板と捩れ位相板とλ／４位相板の配置状態を示す図。
【図１７】  この発明の第４の実施例を示す液晶表示装置の一部分の断面図。
【図１８】  第４の実施例における液晶素子の後側基板の内面に設けられた半透過反射膜の拡大断面図。
【図１９】  この発明の第５の実施例を示す液晶表示装置の一部分の断面図。
【符号の説明】
１…液晶素子
２，３…基板
２ａ，３ａ…液晶分子配向方向
４…凹凸面
５ａ…反射膜
５ｂ，５ｃ…半透過反射膜
１０…下地膜
１１…平坦化絶縁膜
１２，１３…配向膜
１４…液晶層
１５…拡散層
１６，１７…偏光板
１６ａ…透過軸
２０…一軸位相板（λ／２位相板またはλ／４位相板）
２０ａ…遅相軸
３０，４０…捩れ位相板
３０ａ，４０ａ…捩れ位相板の前面における分子配列方向
３０ｂ，４０ｂ…捩れ位相板の前面における分子配列方向
４１…後側位相板
４１ａ…遅相軸
５０…バックライト
【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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