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公開番号2025025396
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-21
出願番号2023130129
出願日2023-08-09
発明の名称半透過型液晶表示装置
出願人シャープディスプレイテクノロジー株式会社
代理人弁理士法人WisePlus
主分類G02F 1/1335 20060101AFI20250214BHJP(光学)
要約【課題】低コストで、かつ視野角特性に優れ、しかもインセル型タッチパネルとしても有用な半透過型液晶表示装置を提供する。
【解決手段】第一の偏光板と、第一の位相差層と、第一の基板と、液晶層と、第二の基板と、第二の位相差層と、第二の偏光板と、を備え、第一の基板は、反射層と、液晶層に横電界を生成し得る一対の電極と、第一の水平配向膜と、を有し、第二の基板は、第二の水平配向膜を有し、第一の位相差層は、第一のλ/2板と、第一のλ/4板と、を含み、第二の位相差層は、第二のλ/2板と、第二のλ/4板と、を含み、第一の位相差層及び第二の位相差層のうち少なくとも一方は、更に、ポジティブCプレートを含み、液晶層は、誘電率異方性がネガ型の液晶材料を含み、かつ電圧無印加時にツイスト配向をとり、各画素は、反射層により光を反射して表示を行う反射領域と、光を透過して表示を行う透過領域と、を有する半透過型液晶表示装置。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
複数の画素を有する液晶表示装置であって、
前記液晶表示装置は、背面側から観察面側に向かって順に、第一の偏光板と、第一の位相差層と、第一の基板と、液晶層と、第二の基板と、第二の位相差層と、第二の偏光板と、を備え、
前記第一の基板は、反射層と、前記液晶層に横電界を生成し得る一対の電極と、前記液晶層に接する第一の水平配向膜と、を有し、
前記第二の基板は、前記液晶層に接する第二の水平配向膜を有し、
前記第一の位相差層は、第一のλ／２板と、第一のλ／４板と、を含み、
前記第二の位相差層は、第二のλ／２板と、第二のλ／４板と、を含み、
前記第一の位相差層及び前記第二の位相差層のうち少なくとも一方は、更に、ポジティブＣプレートを含み、
前記液晶層は、誘電率異方性がネガ型の液晶材料を含み、かつ電圧無印加時にツイスト配向をとり、
各画素は、前記反射層により光を反射して表示を行う反射領域と、光を透過して表示を行う透過領域と、を有する
ことを特徴とする半透過型液晶表示装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
下記（ｉ）～（ｉｉｉ）のいずれかを満たす
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。
（ｉ）前記第二の位相差層が前記ポジティブＣプレートを１枚含み、前記第一の位相差層はポジティブＣプレートを含まない。
（ｉｉ）前記第二の位相差層が前記ポジティブＣプレートを１枚含み、前記第一の位相差層が前記ポジティブＣプレートを２枚含む。
（ｉｉｉ）前記第一の位相差層及び前記第二の位相差層がそれぞれ、前記ポジティブＣプレートを２枚ずつ含む。
【請求項３】
前記第一のλ／２板と、前記第一のλ／４板とは、背面側からこの順に位置し、
前記第二のλ／２板と、前記第二のλ／４板とは、観察面側からこの順に位置し、
前記第一のλ／２板と前記第二のλ／２板との面内位相差Ｒｅは、略同じであり、
前記第一のλ／４板と前記第二のλ／４板との面内位相差Ｒｅは、略同じである
ことを特徴とする請求項１記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項４】
前記ポジティブＣプレートは、前記第一のλ／２板と前記第一のλ／４板との間、及び／又は、前記第二のλ／２板と前記第二のλ／４板との間に、位置する
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５】
前記ポジティブＣプレートの厚み方向位相差Ｒｔｈ（ｎｍ）は、その絶対値が１５０～２７０ｎｍである
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６】
前記位相差層は、更に、第二のポジティブＣプレートを含み、
前記第二のポジティブＣプレートは、前記第一のλ／２板と前記第一の偏光板との間、及び、前記第二のλ／２板と前記第二の偏光板との間に、位置する
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７】
前記第二のポジティブＣプレートの厚み方向位相差Ｒｔｈ（ｎｍ）は、その絶対値が５０～１３０ｎｍである
ことを特徴とする請求項６に記載の半透過型液晶表示装置。
【請求項８】
電圧無印加時における前記液晶層のツイスト角は、７０°以上８５°以下である
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９】
前記液晶層の厚みｄと、前記液晶層を構成する液晶材料の複屈折率Δｎと、の積（ｄΔｎ）は、２１８ｎｍ以上２５５ｎｍ以下である
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１０】
前記第一の水平配向膜によって規定される液晶分子の配向方向を基準（０°）とし、ツイスト方向を正の角度としたときに、
前記第一の偏光板の偏光軸、前記第一のλ／２板の面内遅相軸、及び、前記第一のλ／４板の面内遅相軸が、それぞれ、３３．６～４０．２°、４８．８～５２．１°、及び、－７４．８～－６８．２°の角度に位置する
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１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
以下の開示は、半透過型液晶表示装置に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、表示のために液晶材料を利用する表示装置であり、表示方式により一般に、透過型液晶表示装置と反射型液晶表示装置とに大別される。透過型液晶表示装置は、画面背面のバックライト光による透過光を利用した透過モードの表示を行う装置であり、反射型液晶表示装置は、バックライト光の代わりに外光（周囲光とも称す）を利用した反射モードの表示を行う装置である。これらの特徴を併せ持つ表示装置として、各画素内に透過モードで表示を行う領域と反射モードで表示を行う領域とを有する半透過型液晶表示装置も提案されている。
【０００３】
液晶表示装置はまた、液晶の駆動方式によっても大別でき、例えば、基板面に略垂直な方向の電界により液晶層を駆動して表示を行う縦電界方式と、基板面に略平行な方向の電界により液晶層を駆動して表示を行う横電界方式とが知られている。縦電界方式としては例えば、ＴＮ（Twisted Nematic）モード、ＭＶＡ（Multi-domain Vertical Alignment）モード等が例示され、横電界方式としては、ＩＰＳ（In-plane Switching）モード、ＦＦＳ（Fringe Field Switching）モード等が例示される。特許文献１～３には、横電界方式の半透過型液晶表示装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００６－１２６５５１号公報
特開２００５－３３８２５６号公報
特開２００５－３３８２６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで近年、スマートフォンやタブレット等に使用される液晶表示装置には通常、タッチセンサ機能が付与されている。タッチセンサの方式としては、抵抗膜式、静電容量式、光学式等の種々の方式が知られている。タッチセンサを備える液晶表示装置（タッチパネルとも称す）には、タッチセンサを外付けする方式（外付け型）と、タッチセンサを内蔵する方式（内蔵型）とがあり、内蔵型タッチパネルは、外付け型タッチパネルよりも狭額縁化、薄型化及び軽量化等に有利であり、光の透過率を高められるという利点も有する。
【０００６】
内蔵型タッチパネルには、オンセル型とインセル型とがある。セルとは、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板に代表されるアクティブマトリクス基板と、該基板に対向するように配置された対向基板と、これらの基板間に矜持された液晶層とを備える表示パネル（液晶パネルとも称す）を意味するが、通常、インセル型では、表示パネル内にタッチセンサ機能を担う層が配置され、オンセル型では、タッチセンサ機能を担う層が、表示パネルと、表示パネルの観察面側に設けられた偏光板との間に配置される。このうちインセル型は、原理的に最も薄く軽いタッチパネルを実現できる。
【０００７】
そこで本発明者らがインセル型タッチパネルとして使用可能な液晶表示装置について検討したところ、直射日光下の屋外等の照度の高い環境（即ち明るい環境）下では、透過型液晶表示装置では輝度が足りず視認性が悪いものの、反射型液晶表示装置では視認性が良いこと（図３６Ａ参照）、また室内や夜間等の照度の低い環境（即ち暗い環境）下では、反射型液晶表示装置は透過型液晶表示装置に比べて暗く、視認性が悪いこと（図３６Ｂ参照）、を見出した。図３６Ａは、直射日光下の屋外（照度は約７００００ｌｘ）で、透過型液晶表示装置１Ｔ及び反射型液晶表示装置１Ｒそれぞれに画像を表示させたときの観察写真である。透過型液晶表示装置１Ｔでは視認性が悪く、反射型液晶表示装置１Ｒでは視認性が良いことが分かる。図３６Ｂは、屋内（照度は約１０００ｌｘ）で、透過型液晶表示装置１Ｔ及び反射型液晶表示装置１Ｒそれぞれに画像を表示させたときの観察写真である。透過型液晶表示装置１Ｔでは視認性が良く、反射型液晶表示装置１Ｒでは視認性が悪いことが分かる。
【０００８】
一方で、反射モードの表示が可能なインセル型タッチパネルが未だ実現していないことにも着目し、その原因が、現行の反射型液晶表示装置では、対向基板側に、液晶層に電圧を印加するための一対の電極のうち一方（対向電極又は共通電極とも称される）が配置されることにあると考えた。
【０００９】
そこで、あらゆる環境下で良好な視認性を確保するために、半透過型液晶表示装置に着目し、その中でも、一対の電極を両方とも一方の基板側にのみ設ける横電界方式の半透過型液晶表示装置について鋭意検討を進めた。だが、従来の装置（例えば特許文献１～３参照）では特に視野角特性に課題があった。また、特殊な光学フィルム等を用いて装置を構成することも検討したが、その場合は低コスト化を実現できなかった。
【００１０】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、低コストで、かつ視野角特性に優れ、しかもインセル型タッチパネルとしても有用な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】
（【００１１】以降は省略されています）

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