(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向配置された第１基板と第２基板との間に液晶層が挟持され、前記液晶層に対して前記第１基板側から円偏光又は楕円偏光を入射させる手段と前記第２基板側から円偏光又は楕円偏光を入射させる手段とを備えるとともに、前記第２基板の内面側には、異なる色の顔料を含む複数の色素層を有するカラーフィルター層と、所定の回転方向を持つ円偏光又は楕円偏光のうちの一部を反射させ、一部を透過させるコレステリック液晶層を有する半透過反射層とが前記第２基板側からこの順で設けられ、前記液晶層に対して前記第２基板側から光を入射させる照明装置が備えられ、前記液晶層は入射された前記円偏光又は楕円偏光の回転方向を反転させることが可能な液晶表示装置であって、
前記コレステリック液晶層は、前記各色素層に対応する所定の領域毎に液晶分子のらせんピッチに応じた波長の異なる色光を選択的に反射させるととも、前記所定の領域毎に前記コレステリック液晶層の反射波長帯域と前記カラーフィルター層の色素層の透過波長帯域とが少なくとも一部重なっており、前記第１基板には前記カラーフィルター層が備えられていないことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記液晶層に対して前記第１基板側から円偏光又は楕円偏光を入射させる手段および前記第２基板側から円偏光又は楕円偏光を入射させる手段は、一方向の直線偏光を透過する偏光板と該偏光板を透過した直線偏光を円偏光又は楕円偏光に変換する位相差板とを有す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】
前記位相差板が１／４波長板であることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記コレステリック液晶層が前記所定の領域に形成され、その形成された平面的な面積が前記カラーフィルター層の形成された平面的な面積より小さいことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記コレステリック液晶層の反射波長帯域が前記カラーフィルターの各色素層の透過波長帯域より狭いことを特徴とする記載１ないし３のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記コレステリック液晶層がある波長で反射と透過を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記所定の領域毎に前記コレステリック液晶層の反射光の色と前記カラーフィルター層の各色素層の透過光の色が一致していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記コレステリック液晶層と前記カラーフィルターの各色素層の間が光透過層で覆われていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
互いに対向配置された第１基板と第２基板との間に液晶層が挟持された液晶セルを有し、前記液晶セルに対して前記第２基板側から光を入射させる照明装置が備えられた液晶表示装置であって、
前記第２基板の内面側に、異なる色の顔料を含む複数の色素層を有するカラーフィルター層と、所定の回転方向を持つ円偏光又は楕円偏光のうちの一部を反射させ、一部を透過させるコレステリック液晶層を有する半透過反射層とが前記第２基板側からこの順に設けられ、前記液晶層に対して前記第１基板側から円偏光又は楕円偏光を入射させる手段と前記第２基板側から円偏光又は楕円偏光を入射させる手段とが設けられるとともに、前記液晶層は入射された前記円偏光又は楕円偏光の回転方向を反転させることが可能であり、前記コレステリック液晶層は前記各色素層に対応する所定の領域毎に液晶分子のらせんピッチに応じた波長の異なる色光を選択的に反射させる反射型カラーフィルターとして機能するものであり、前記所定の領域毎に前記コレステリック液晶層の反射波長帯域と前記カラーフィルター層の各色素層の透過波長帯域とが少なくとも一部重なっており、前記第２基板と前記カラーフィルター層との間に、前記所定の領域毎に前記コレステリック液晶層の反射波長帯域以外の波長帯域の色光の少なくとも一部を反射するコレステリック液晶層がさらに設けられたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】
互いに対向配置された第１基板と第２基板との間に液晶層が挟持された液晶セルを有し、前記液晶セルに対して前記第２基板側から光を入射させる照明装置が備えられた液晶表示装置であって、
前記第２基板の内面側に、異なる色の顔料を含む複数の色素層を有するカラーフィルター層と、所定の回転方向を持つ円偏光又は楕円偏光のうちの一部を反射させ、一部を透過させるコレステリック液晶層を有する半透過反射層とが前記第２基板側からこの順に設けられ、前記液晶層に対して前記第１基板側から円偏光又は楕円偏光を入射させる手段と前記第２基板側から円偏光又は楕円偏光を入射させる手段とが設けられるとともに、前記液晶層は入射された前記円偏光又は楕円偏光の回転方向を反転させることが可能であり、前記コレステリック液晶層は前記各色素層に対応する所定の領域毎に液晶分子のらせんピッチに応じた波長の異なる色光を選択的に反射させる反射型カラーフィルターとして機能するものであり、前記所定の領域毎に前記コレステリック液晶層の反射波長帯域と前記カラーフィルター層の各色素層の透過波長帯域とが少なくとも一部重なっており、前記第２基板と前記カラーフィルター層との間に、コレステリック液晶層が形成され、その形成された平面的な面積が前記カラーフィルター層の形成された平面的な面積とが同じか大きいことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１１】
互いに対向配置された第１基板と第２基板との間に液晶層が挟持された液晶セルを有し、前記液晶セルに対して前記第２基板側から光を入射させる照明装置が備えられた液晶表示装置であって、
前記第２基板の内面側に、異なる色の顔料を含む複数の色素層を有するカラーフィルター層と、所定の回転方向を持つ円偏光又は楕円偏光のうちの一部を反射させ、一部を透過させるコレステリック液晶層を有する半透過反射層とが前記第２基板側からこの順に設けられ、前記液晶層に対して前記第１基板側から円偏光又は楕円偏光を入射させる手段と前記第２基板側から円偏光又は楕円偏光を入射させる手段とが設けられるとともに、前記液晶層は入射された前記円偏光又は楕円偏光の回転方向を反転させることが可能であり、前記コレステリック液晶層は前記各色素層に対応する所定の領域毎に液晶分子のらせんピッチに応じた波長の異なる色光を選択的に反射させる反射型カラーフィルターとして機能するものであり、前記所定の領域毎に前記コレステリック液晶層の反射波長帯域と前記カラーフィルター層の各色素層の透過波長帯域とが少なくとも一部重なっており、前記第２基板と前記カラーフィルター層との間に、設けられたコレステリック液晶層の反射波長帯域が前記カラーフィルターの各色素層の透過波長領域の補色波長帯域より狭いことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１２】
互いに対向配置された第１基板と第２基板との間に液晶層が挟持された液晶セルを有し、前記液晶セルに対して前記第２基板側から光を入射させる照明装置が備えられた液晶表示装置であって、
前記第２基板の内面側に、異なる色の顔料を含む複数の色素層を有するカラーフィルター層と、所定の回転方向を持つ円偏光又は楕円偏光のうちの一部を反射させ、一部を透過させるコレステリック液晶層を有する半透過反射層とが前記第２基板側からこの順に設けられ、前記液晶層に対して前記第１基板側から円偏光又は楕円偏光を入射させる手段と前記第２基板側から円偏光又は楕円偏光を入射させる手段とが設けられるとともに、前記液晶層は入射された前記円偏光又は楕円偏光の回転方向を反転させることが可能であり、前記コレステリック液晶層は前記各色素層に対応する所定の領域毎に液晶分子のらせんピッチに応じた波長の異なる色光を選択的に反射させる反射型カラーフィルターとして機能するものであり、前記所定の領域毎に前記コレステリック液晶層の反射波長帯域と前記カラーフィルター層の各色素層の透過波長帯域とが少なくとも一部重なっており、前記第２基板と前記カラーフィルター層との間に、前記所定の領域毎に前記カラーフィルター層の各色素層の透過光の色と補色の関係にある色の色光の少なくとも一部を反射するコレステリック液晶層がさらに設けられたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１３】
互いに対向配置された第１基板と第２基板との間に液晶層が挟持された液晶セルを有し、前記液晶セルに対して前記第２基板側から光を入射させる照明装置が備えられた液晶表示装置であって、
前記第２基板の内面側に、異なる色の顔料を含む複数の色素層を有するカラーフィルター層と、所定の回転方向を持つ円偏光又は楕円偏光のうちの一部を反射させ、一部を透過させるコレステリック液晶層を有する半透過反射層とが前記第２基板側からこの順に設けられ、前記液晶層に対して前記第１基板側から円偏光又は楕円偏光を入射させる手段と前記第２基板側から円偏光又は楕円偏光を入射させる手段とが設けられるとともに、前記液晶層は入射された前記円偏光又は楕円偏光の回転方向を反転させることが可能であり、前記コレステリック液晶層は前記各色素層に対応する所定の領域毎に液晶分子のらせんピッチに応じた波長の異なる色光を選択的に反射させる反射型カラーフィルターとして機能するものであり、前記所定の領域毎に前記コレステリック液晶層の反射波長帯域と前記カラーフィルター層の各色素層の透過波長帯域とが少なくとも一部重なっており、前記第２基板と前記カラーフィルター層との間に、コレステリック液晶層が前記所定の領域毎に設けられ、各色素層の間が透明な層で覆われていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１４】
請求項１ないし１３のいずれか一項に記載の液晶表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置および電子機器に関し、特に反射モードのみならず、透過モード時にも十分に明るい表示が可能な優れた視認性を有する半透過反射型の液晶表示装置の構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
反射型の液晶表示装置は、バックライト等の光源を持たないために消費電力が小さく、従来から種々の携帯電子機器などに多用されている。ところが、反射型の液晶表示装置は、自然光や照明光などの外光を利用して表示を行うため、暗い場所では表示を視認するのが難しいという問題があった。そこで、明るい場所では通常の反射型液晶表示装置と同様に外光を利用し、暗い場所では内部の光源により表示を視認可能にした液晶表示装置が提案されている。つまり、この液晶表示装置は、反射型と透過型を兼ね備えた表示方式を採用しており、周囲の明るさに応じて反射モードまたは透過モードのいずれかの表示方式に切り替えることにより、消費電力を低減しつつ周囲が暗い場合でも明瞭な表示を行うことができるものである。以下、本明細書では、この種の液晶表示装置のことを「半透過反射型液晶表示装置」という。
【０００３】
半透過反射型液晶表示装置の形態として、アルミニウム等の金属膜に光透過用のスリット（開口部）を形成した反射膜を下基板の内面（以下、本明細書では基板の液晶側の面を内面、それと反対側の面を外面ということもある）に備え、この反射膜を半透過反射膜として機能させる液晶表示装置が提案されている。この液晶表示装置は、金属膜を下基板の内面に設けることにより、下基板の厚みによるパララックスの影響を防ぎ、特にカラーフィルタ-を用いた構造では混色を防ぐという効果を持っている。
【０００４】
図１３は、この種の半透過反射膜を用いた半透過反射型液晶表示装置の一例を示している。
この液晶表示装置１００では、一対の透明基板１０１，１０２間に液晶１０３が挟持されており、下基板１０１上に反射膜１０４、絶縁膜１０６が積層され、その上にインジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide, 以下、ＩＴＯと略記する）等の透明導電膜からなる下側電極１０８が形成され、下側電極１０８を覆うように配向膜１０７が形成されている。一方、上基板１０２上には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色素層を有するカラーフィルタ-１０９が形成され、その上に平坦化膜１１１が積層され、この平坦化膜１１１上にＩＴＯ等の透明導電膜からなる上側電極１１２が形成されており、この上側電極１１２を覆うように配向膜１１３が形成されている。
【０００５】
反射膜１０４は、アルミニウムなどの光反射率の高い金属膜で形成されており、この反射膜１０４には、各画素毎に光透過用のスリット１１０が形成されている。このスリット１１０により、反射膜１０４は半透過反射膜として機能する（よって、以下、この膜のことを半透過反射膜と呼ぶ）。また、上基板１０２の外面側には、上基板１０２側から順に前方散乱板１１８、位相差板１１９、上偏光板１１４が配置され、下基板１０１の外面側には、１／４波長板１１５、下偏光板１１６がこの順に設けられている。また、バックライト１１７（照明装置）が下基板１０１の下面側、下偏光板１１６のさらに下方に配置されている。
【０００６】
図１３に示す液晶表示装置１００を明るい場所で反射モードで使用する際には、上基板１０２の上方から入射する太陽光、照明光などの外光が、液晶１０３を透過して下基板１０１上の半透過反射膜１０４の表面で反射した後、再度液晶１０３を透過し、上基板１０２側に出射される。また、暗い場所で透過モードで使用する際には、下基板１０１の下方に設置したバックライト１１７から出射される光が、スリット１１０の部分で反射膜１０４を透過し、その後、液晶１０３を透過して上基板１０２側に出射される。これらの光が各モードでの表示に寄与することになる。
【０００７】
ところで、このような反射型液晶表示装置の反射層としては、例えばアルミニウムや銀等の光反射率の高い金属膜が従来から用いられていた。これに対して、近年、異なる屈折率を有する誘電体薄膜を交互に積層した誘電体ミラーや、コレステリック液晶を用いたコレステリック反射板、あるいはホログラム素子を用いたホログラム反射板などが提案されている。これら新型の反射板は、構成材料の特徴を生かしてただ単に光を反射する反射板としてだけではなく、特有の機能も有している。
【０００８】
中でもコレステリック液晶はある温度（液晶転移温度）以上で液晶相を呈し、液晶相においては液晶分子が一定のピッチで周期的ならせん構造を採るものである。この構造により、らせんのピッチに一致した波長の光を選択的に反射させ、それ以外の光を透過するという性質を有している。したがって、例えば液晶を硬化させる際の紫外線強度や温度によりらせんのピッチを制御できることから、局所的に反射光の色を変えることができ、反射型カラーフィルターとしても用いられる。また、異なる色の色光を選択反射させるコレステリック液晶層を複数積層すれば、積層構造全体で白色光を反射させる反射板として機能させることもできる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１３に示すような従来の半透過反射型液晶表示装置においては、外光の有無に関わらず表示の視認が可能であるものの、反射モード時に比べて透過モード時の表示の明るさがはるかに低下するという問題があった。これは、透過モード時の表示が、バックライトから出射した光のうちの略半分のみしか表示に利用できない点、半透過反射膜のスリットを通過した光のみを表示に利用している点、下基板の外面側に１／４波長板および下偏光板が設けられている点、等に起因する問題である。
【００１０】
従来の半透過反射型液晶表示装置では、反射時と透過時とで表示モードが異なっており、特に透過時はバックライトから出射した光のうちの略半分が上偏光板で吸収され、残りの略半分のみしか表示に利用していない。すなわち、反射モードでは、上基板側から入射させた直線偏光の大部分を明表示に利用しているのに対して、透過モードでは、反射モード時と同様に表示を行うために液晶層の下面から上基板側へ向かう光がほぼ円偏光でなければならない。ところが、この円偏光のうちの半分は上基板から外部に出射する際に上偏光板で吸収されてしまうので、結果的には液晶層に入射した光のうちの略半分しか表示に寄与していないことになる。このように、表示原理からしてそもそも透過モードでの表示が暗くなる要因を持っていた。
【００１１】
また、透過モード時にはスリットを透過した光を利用して表示を行うので、半透過反射膜全体の面積に対するスリットの面積の割合（すなわち開口率）が、表示の明るさを左右する。この開口率を大きくすれば、透過モード時の表示を明るくすることができるが、開口率を大きくすると半透過反射膜の非開口部の面積が減少するので反射モードの表示が暗くなってしまう。したがって、反射モードの明るさを確保するためにはスリットの開口率はある程度以上に大きくすることはできず、透過モードの明るさを向上させるには限界がある。
【００１２】
次に、半透過反射型液晶表示装置では、その表示原理から下基板の外面側に１／４波長板が必要であるが、そのために透過モード時の明るさが不足する理由を以下に説明する。ただし、以下の説明では非選択電圧印加状態で暗表示、選択電圧印加状態で明表示を行う構成について説明する。
【００１３】
まず、図１３に示す液晶表示装置１００において、反射モードの暗表示を行う場合には、上基板１０２の外側から入射した光は、上偏光板１１４の透過軸を紙面に平行とした場合、上基板１０２上の上偏光板１１４を透過することにより紙面に平行な偏光軸を有する直線偏光となり、液晶１０３を透過する間に液晶１０３の複屈折効果によりほぼ円偏光となる。そして、下基板１０１上の半透過反射膜１０４の表面で反射すると逆回りの円偏光となり、再び液晶１０３を透過すると、紙面に垂直な偏光軸を有する直線偏光となって上基板１０２へ到達する。ここで、上基板１０２の上偏光板１１４は、紙面に平行な透過軸を有する偏光板であるから、半透過反射膜１０４で反射した光は、上偏光板１１４に吸収されて液晶表示装置１００の外部（観察者側）へは戻らず、液晶表示装置１００が暗表示されるようになっている。
【００１４】
逆に、反射モードの明表示を行う場合には、液晶１０３に電圧が印加されると液晶１０３の配向方向が変わるため、上基板１０２の外側から入射した外光は、液晶１０３を透過すると直線偏光となり、半透過反射膜１０４でそのまま反射され、紙面に平行な偏光軸を有する直線偏光のまま上基板１０２の上偏光板１１４を透過して外部（観察者側）へ戻り、液晶表示装置１００が明表示される。
【００１５】
一方、上記液晶表示装置１００において、透過モードでの表示を行う場合には、バックライト１１７から出射された光が、下基板１０１の外側から液晶セルに入射し、この光のうちスリット１１０を通過した光が表示に寄与する光となる。ここで、液晶表示装置１００において暗表示を行うためには、上述したように、反射モード時と同様にスリット１１０から上基板１０２へ向かう光がほぼ円偏光でなければならない。したがって、バックライト１１７から出射されてスリット１１０を通過する光がほぼ円偏光となっている必要があるので、下偏光板１１６を透過した後の直線偏光をほぼ円偏光に変換するための１／４波長１１５が必要となる。
【００１６】
ここで、バックライト１１７から出射された光のうち、スリット１１０を通過しない光に着目すると、バックライト１１７から出射され、下偏光板１１６の透過軸を紙面に垂直とした場合、下偏光板１１６を透過した時点で紙面に垂直な直線偏光となった後、１／４波長板１１５を透過することで略円偏光となって半透過反射膜１０４に到達する。さらに半透過反射膜１０４の下面で反射されると、逆回りの円偏光となり、再び１／４波長板１１５を透過すると紙面に平行な偏光軸を有する直線偏光になる。そして、この直線偏光が紙面に垂直な透過軸を有する下偏光板１１６によって吸収される。つまり、バックライト１１７から出射された光のうち、スリット１１０を通過しなかった光は半透過反射膜１０４の下面で反射した後、下基板１０１の下偏光板１１６によってほぼ全てが吸収されてしまう。
【００１７】
このように、半透過反射型の液晶表示装置１００においては、透過モード時にスリット１１０を通過せずに半透過反射膜１０４で反射された光はほぼ全て下基板１０１の下偏光板１１６に吸収されるため、バックライト１１７から出射される光の一部のみしか表示に利用することができなかった。つまり、仮に下偏光板１１６に吸収されることなく下偏光板１１６を透過し、バックライト１１７まで戻ってくれば、もともとバックライト１１７から出射される光とこの戻り光とでバックライト１１７の輝度が実効的に向上することになり、透過モードの明るさを向上させることができる。言い換えると、スリット１１０を通過せずに半透過反射膜１０４で反射した光を表示に再利用することができれば、透過モードの明るさを向上させることができる。しかしながら、従来の構成ではそれを実現することができなかった。
【００１８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、半透過反射型液晶表示装置において、特に透過モード時の表示の明るさを向上させた視認性に優れる液晶表示装置を提供することを目的とする。また、本発明は、優れた視認性を有する上記液晶表示装置を備えた電子機器を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の液晶表示装置は、互いに対向配置された第１基板と第２基板との間に液晶層が挟持され、前記液晶層に対して前記第１基板側から円偏光又は楕円偏光を入射させる手段と前記第２基板側から円偏光又は楕円偏光を入射させる手段とを備えるとともに、前記第２基板の内面側には、異なる色の顔料を含む複数の色素層を有するカラーフィルター層と、所定の回転方向を持つ円偏光又は楕円偏光のうちの一部を反射させ、一部を透過させるコレステリック液晶層を有する半透過反射層とが前記第２基板側からこの順で設けられ、前記液晶層に対して前記第２基板側から光を入射させる照明装置が備えられ、前記液晶層は入射された前記円偏光又は楕円偏光の回転方向を反転させることが可能な液晶表示装置であって、前記コレステリック液晶層は、前記各色素層に対応する所定の領域毎に液晶分子のらせんピッチに応じた波長の異なる色光を選択的に反射させるととも、前記所定の領域毎に前記コレステリック液晶層の反射波長帯域と前記カラーフィルター層の色素層の透過波長帯域とが少なくとも一部重なっており、前記第１基板には前記カラーフィルター層が備えられていないことを特徴とする。
【００２０】
コレステリック液晶は、波長が液晶分子のらせんピッチと等しく、かつ、らせんの巻き方向と同じ回転方向の円偏光を選択的に反射する、いわゆる選択反射性を有している。逆に言えば、液晶分子のらせんピッチと等しくない波長の光、および波長が液晶分子のらせんピッチと等しくても、らせんの巻き方向と逆の回転方向を持つ円偏光はコレステリック液晶を透過する。さらに、本発明で用いるコレステリック液晶層は、波長が液晶分子のらせんピッチと等しく、らせんの巻き方向と同じ回転方向の円偏光を１００％透過するのではなく、一部を反射させ、一部を透過させる機能を有しており、この点が本発明の特徴点となっている。以上の作用によって、このコレステリック液晶層は半透過反射層として機能する。
【００２１】
本発明者らは、反射型液晶表示装置において近年提案されているコレステリック液晶からなる反射層を用いた場合、液晶セルに入射させる光の偏光状態を楕円偏光とし、液晶層への選択電界印加時、非選択電界印加時のいずれかの時に楕円偏光状態の極性を反転させるように液晶モードを設定すれば、反射時と透過時で表示モードを同じにすることができ、表示原理的に透過モードが暗くならないようにできることを見い出した。また、透過表示時にコレステリック液晶の選択反射により下基板側に反射した光は、下基板の外面側の構成を従来と同じにしたままでも再利用できることを見い出した。これらの点に着目し、本発明の構成を提案するに到った。以下、本発明の液晶表示装置の表示原理と半透過反射層で反射した光を再利用できる理由を図３を用いて説明する。
【００２２】
図３は本発明の液晶表示装置の表示原理を説明するための図である。
一対の透光性基板からなる上基板１と下基板２との間に液晶層３が挟持されることにより液晶セル４が構成されている。下基板２の内面側には、顔料を含む色素層５（図３では例えば赤色（Ｒ）の色素層として説明する）を有するカラーフィルター層６（以下、顔料カラーフィルター層ともいう）と、コレステリック液晶層８からなる半透過反射層７とが基板側からこの順に設けられている。コレステリック液晶層８は、所定の波長帯域（色）、所定の回転方向を持つ円偏光のうちの一部を反射させ、一部を透過させるものであり、本説明では例えば赤色の右回りの円偏光（以下、右円偏光という）のうち、８０％を反射させ、２０％を透過させるものである。顔料カラーフィルター層６の色素層５の透過波長帯域とその上に位置するコレステリック液晶層８の反射波長帯域とが重なっており、この場合、赤色光を透過させる色素層５上に赤色光を選択反射させるコレステリック液晶層８が配置されている。
【００２３】
また、本発明の液晶表示装置は、液晶層３に対して上基板１側から楕円偏光を入射させる上基板側楕円偏光入射手段が設けられており、図３では一方向の直線偏光を透過する上偏光板９とこの上偏光板９を透過した直線偏光を円偏光に変換する上１／４波長板１０とが上基板側楕円偏光入射手段を構成している。さらに、図３では液晶層３に対して下基板２側から楕円偏光を入射させる下基板側楕円偏光入射手段も設けられており、上基板１側と同様、下偏光板１１と下１／４波長板１２とが下基板側楕円偏光入射手段を構成している。ここでは、上基板側、下基板側ともに、偏光板９，１１の透過軸を図３の紙面に平行な方向とし、この方向の直線偏光が１／４波長板１０，１２に入射された場合に右円偏光が出射されるものとする。
【００２４】
液晶層３は、選択電界印加の有無により入射した円偏光の極性（回転方向）を反転させるものであり、例えば非選択電圧印加時（液晶ＯＦＦ時）に液晶分子１３が寝た状態でλ／２（λ：入射光の波長）の位相差を有するものとなり、したがって、入射した右円偏光は液晶層３透過後、左円偏光に変化し、左円偏光は右円偏光に変化する。一方、選択電圧印加時（液晶ＯＮ時）に液晶分子１３が立った状態では位相差がなくなり、円偏光の極性（回転方向）は変化しない。
【００２５】
図３に示す液晶表示装置において、反射モードの明表示を行う場合（図３の左端）には、上基板１の外側から入射した光は、上基板１上の上偏光板９を透過することにより紙面に平行な偏光軸を有する直線偏光となり、次いで、上１／４波長板１０を透過することにより右円偏光となる。この時、液晶をＯＮ状態としておくと、上述のように円偏光の回転方向は変化しないので、液晶層３に右円偏光が入射された場合、この光が液晶層３を透過して半透過反射層７に到達しても右円偏光のままである。
【００２６】
ここで、金属膜等を用いた従来の半透過反射層とコレステリック液晶を用いた本発明の半透過反射層との大きな違いは、金属膜からなる半透過反射層の場合は反射時に円偏光の回転方向が逆になる、すなわち右円偏光が反射すると左円偏光に変わるのに対して、コレステリック液晶を用いた半透過反射層の場合は反射時に円偏光の回転方向が変わらない、すなわち右円偏光が反射しても右円偏光のままであるという点である。したがって、赤色の右円偏光の８０％が下基板２上の半透過反射層７で反射した後、再び上基板１に向けて液晶層３を透過することになる。この時も液晶がＯＮ状態であるため、偏光状態は右円偏光のままで変わらないが、その後、上１／４波長板１０を透過することにより紙面に平行な偏光軸を有する直線偏光に変化し、この直線偏光は上偏光板９を透過できるので、外部（観察者側）へ戻り、液晶表示装置が明（赤色）表示される。
【００２７】
逆に、反射モードの暗表示を行う場合（図３の右から２番目）には、液晶をＯＦＦ状態とすると、液晶層３がλ／２の位相差を持つため、上基板１側から入射した右円偏光は液晶層３を透過すると左円偏光となる。図３においては、半透過反射層７を構成するコレステリック液晶層８はあくまでも右円偏光の一部を反射するものであるため、左円偏光は半透過反射層７を透過する。その後、下１／４波長板１２を透過することにより紙面に垂直な偏光軸を有する直線偏光に変化し、この直線偏光は下偏光板１１で吸収されるので、外部（観察者側）へは戻らず、液晶表示装置が暗表示される。
【００２８】
一方、透過モードでの表示を行う場合、例えばバックライト等から出射された光が下基板２の外側から液晶セル４に入射し、この光が表示に寄与する光となる。ここで、透過モードの暗表示を行う場合（図３の右端）には、反射モード時とほぼ同様の作用が下基板２側から上基板１側に向けて生じることになる。すなわち、図３においては下基板２側にも上基板１側と同様の下偏光板１１と下１／４波長板１２が備えられているので、液晶層３に下基板２側から右円偏光が入射され、その２０％が半透過反射層７を透過する。ここで、液晶がＯＦＦ状態であれば、上基板１側に到達した時点で左円偏光となり、上１／４波長板１０を透過することにより紙面に垂直な偏光軸を有する直線偏光に変化し、この直線偏光は上偏光板９で吸収されるので、外部（観察者側）へは出射せず、液晶表示装置が暗表示される。
【００２９】
透過モードの明表示を行う場合（図３の左から２番目）には、下基板２側から入射する光は、下偏光板１１を透過することにより紙面に平行な偏光軸を有する直線偏光となり、次いで、下１／４波長板１２を透過することにより右円偏光となって顔料カラーフィルター層６の色素層５を透過し、赤色の右円偏光となって出射される。この出射光のうちの２０％がコレステリック液晶からなる半透過反射層７を透過することができ、液晶がＯＮ状態であれば、２０％の右円偏光がその偏光状態を維持したまま上基板１側に到達する。その後、右円偏光が上１／４波長板１０を透過することにより紙面に平行な偏光軸を有する直線偏光に変化し、この直線偏光は上偏光板９を透過できるので、外部（観察者側）へ戻り、液晶表示装置が明（赤色）表示される。
【００３０】
一方、透過モードの明表示では、顔料カラーフィルター層６の色素層５を透過した赤色の右円偏光のうち、８０％がコレステリック液晶からなる半透過反射層７で下側に向けて反射することになる。この際、上述したように、コレステリック液晶は反射円偏光の回転方向を変えないという性質を持っているので、反射光は右円偏光である。このため、その後、右円偏光が下１／４波長板１２を透過すると紙面に平行な偏光軸を有する直線偏光になり、この直線偏光が紙面に平行な透過軸を有する下偏光板１１を透過することができる。このようにして、下偏光板１１の透過軸と同じ偏光軸を有する直線偏光が下基板２側から出射されると、この光を例えばバックライトに備えられた反射板などで反射させることにより液晶セル４側に再度導入し、表示に再利用することができる。
【００３１】
なお、上では説明を省略したが、透過モードの暗表示の際にも顔料カラーフィルター層６の色素層５を透過した右円偏光の８０％がコレステリック液晶からなる半透過反射層７で反射し、下基板２側から一旦液晶セル４の外部に出射された後、再度液晶セル４に導入されるが、この光はいずれにしろ上偏光板９で吸収されてしまうので、暗表示にとって特に支障はない。また、反射モードの明表示の際には上から入射した右円偏光の２０％が半透過反射層７を透過するので、下基板２側から一旦液晶セル４の外部に出射された後、再度液晶セル４に導入される。この光は表示に寄与するので、反射モードの表示も明るく維持することができる。
【００３２】
このように、本発明の液晶表示装置においては、反射時と透過時で同じ表示モードを用いることができ、特に透過モードの明表示に着目した場合、従来の半透過反射型液晶表示装置のように下基板側から入射した光の一部が上偏光板で吸収されることがなく、コレステリック液晶からなる半透過反射層を透過した光の多くが表示に寄与する。一方、コレステリック液晶からなる半透過反射層で反射した光は、表示に再利用することができる。勿論、上の説明で用いたコレステリック液晶での反射：８０％、透過：２０％という割合はほんの一例であって、反射と透過の比率はいかようにも変えることができる。しかしながら、どのような比率であっても、コレステリック液晶からなる半透過反射層を透過した円偏光を最大限に利用できることと、半透過反射層で反射した円偏光を表示に再利用できることの効果が相俟って、反射表示の明るさを維持しながら透過表示の明るさを従来より向上でき、視認性に優れた半透過反射型の液晶表示装置を実現することができる。
【００３３】
なお、上の説明では、理想的な形態として上基板側、下基板側から導入する光をともに「（右）円偏光」としたが、上述した本発明の液晶表示装置の動作を実現するためには必ずしも完全な円偏光である必要はなく、広い意味で「楕円偏光」であればよい。
【００３４】
上記本発明の液晶表示装置において、液晶セルに対して下基板側から光を入射させる照明装置を備えることが望ましい。
【００３５】
本発明の液晶表示装置において透過表示モードを反射表示モードと同じにするためには、何らかの手段によって下基板側から楕円偏光を入射させる必要がある。そのために如何なる手段を採ってもよいが、液晶セルに対して下基板側から光を入射させる照明装置、いわゆるバックライトを備えることにより、下基板側から楕円偏光を入射させる構成を容易に実現することができる。
【００３６】
前記上基板側楕円偏光入射手段および前記下基板側楕円偏光入射手段の具体的な形態として、一方向の直線偏光を透過する偏光板と、この偏光板を透過した直線偏光を楕円偏光に変換する位相差板とを有するもので構成することができる。
【００３７】
これら２つの光学部材を上基板側、下基板側のそれぞれに設置することによって、太陽光、照明光などの外光とバックライトからの照明光を容易に楕円偏光に変えることができ、本発明の液晶表示装置に好適なものとすることができる。
【００３８】
前記位相差板としては、任意の位相差を持つものを適宜選択すればよいが、１／４波長板を用いることが望ましい。
【００３９】
１／４波長板を用いた場合、偏光板を出射した直線偏光を、広い意味での楕円偏光の中でも特に円偏光に変えることができるので、光の利用効率を最も高めることができ、より明るい表示の液晶表示装置を実現することができる。ただし、上基板側に設ける位相差板に色補償の機能も持たせたい場合には１／４波長板に限ることはなく、任意の位相差を持つ位相差板を選択すればよい。
【００４０】
前記コレステリック液晶層が、所定の領域毎に液晶分子のらせんピッチに応じた波長の異なる色光を選択的に反射させる反射型カラーフィルターとして機能するものであり、前記所定の領域毎に前記コレステリック液晶層の反射波長帯域と前記カラーフィルター層の各色素層の透過波長帯域とが少なくとも一部重なるものを用いることもできる。別の表現をすれば、前記所定の領域毎に前記コレステリック液晶層からの反射光の色と前記カラーフィルター層の各色素層での透過光の色が一致しているものを用いることができる。
【００４１】
本発明の液晶表示装置におけるコレステリック液晶層は、液晶分子のらせんピッチが異なる複数の層を積層することによって種々の波長帯域を含む円偏光を反射させる反射層、いわゆる白色反射板として機能させることができる。または、所定の領域毎に液晶分子のらせんピッチを変え、その領域のらせんピッチに応じた波長の光を選択的に反射させるようにすれば、領域毎に例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光がそれぞれ反射する反射型カラーフィルターとして機能させることもできる。反射型カラーフィルターとして機能させた場合、上記の表示原理によって表示領域内の各ドット毎に異なる色のカラー表示が可能となる。この場合、コレステリック液晶層は主に反射表示用のカラーフィルター、顔料を含むカラーフィルター層は主に透過表示用のカラーフィルターとして機能する。
【００４２】
さらに、下基板とカラーフィルター層との間に、前記所定の領域毎に半透過反射層を構成するコレステリック液晶層の反射波長帯域以外での波長帯域の色光の少なくと一部を反射するコレステリック液晶層をさらに設ける構成としてもよい。別の表現をすれば、下基板とカラーフィルター層との間に、前記所定の領域毎にカラーフィルター層の各色素層での透過光の色と補色の関係にある色の色光の少なくとも一部を反射するコレステリック液晶層をさらに設ける構成としてもよい。
【００４３】
ここで、新たに付加したコレステリック液晶層の作用、効果について図４を用いて説明する。
図４が図３と異なる点は、下基板上の顔料カラーフィルター層の下側に、半透過反射層を構成するコレステリック液晶層の反射波長帯域以外での波長帯域の色光、すなわち、カラーフィルター層の各色素層での透過光の色と補色の関係にある色光を選択反射するコレステリック液晶層を付加した点である。図４では、具体的には半透過反射層を構成するコレステリック液晶層の反射光および顔料カラーフィルター層の透過光の色が赤（Ｒ）であるのに対し、緑（Ｇ）と青（Ｂ）の光をそれぞれ選択反射するコレステリック液晶層を２層積層して用いている。また、以下の説明ではコレステリック液晶層を新たに付加したことによる変更部分のみを説明し、基本的に図３と共通の表示原理に関する説明は省略する。
【００４４】
反射モードに関しては、上基板１側から下基板２側に向けて顔料カラーフィルター層６の色素層５を透過した赤色の円偏光は、緑色光を選択反射するコレステリック液晶層１４および青色光を選択反射するコレステリック液晶層１５を透過することができる。また、下側のコレステリック液晶層１４，１５でそれぞれ選択反射され、再度上基板１側に向かう緑色光および青色光があるが、これらの光は顔料カラーフィルター層６の赤の色素層５で吸収されるので、液晶層３側に出射されることはない。したがって、反射モードの場合、表示原理的には上の説明とほぼ変わるところはない。
【００４５】
次に、透過モードに関しては、下側のコレステリック液晶層１４，１５の作用、効果を説明するために、特に明表示（図４の左から２番目）の場合に着目すると、下１／４波長板１２を透過して右円偏光となった光は、コレステリック液晶層１５で青色の右円偏光が、コレステリック液晶層１４で緑色の右円偏光がそれぞれ反射される。これに対して、赤色の右円偏光はコレステリック液晶層１４，１５を透過し、顔料カラーフィルター層６の赤の色素層５も透過した後、そのうちの８０％が半透過反射層７で反射される。
【００４６】
下側のコレステリック液晶層がない図３の場合、下１／４波長板１２側から入射される右円偏光が全て顔料カラーフィルター層６の赤の色素層５に入射されるため、入射光中の緑色光成分および青色光成分は赤色の色素層５で吸収されてしまい、これらの成分はそれ以降再利用のサイクルに回ることはない。これに対して、下側のコレステリック液晶層１４，１５を設けた図４の場合、下１／４波長板１２側から入射される右円偏光が顔料カラーフィルター層６の赤の色素層５に入射される前にコレステリック液晶層１４，１５に入射されるので、右円偏光の中の緑色光成分および青色光成分は赤色の色素層５で吸収されることなくその前に反射され、赤色光成分中の半透過反射層７からの反射分とともに再利用のサイクルに回される。その結果、全体として再利用の効率が向上し、より明るい透過表示を得ることができる。
【００４７】
本発明の電子機器は、上記本発明の液晶表示装置を備えたことを特徴とする。この構成によれば、透過モード時の表示も明るく、視認性に優れた液晶表示部を備えた電子機器を提供することができる。
【００４８】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の第１の実施形態を図１を参照して説明する。
図１は本実施の形態の液晶表示装置の断面構造を示す図であり、本実施の形態は半透過反射型カラー液晶表示装置の例である。なお、以下の図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。
【００４９】
本実施の形態の液晶表示装置２０は、図１に示すように、液晶セル２１とバックライト２２（照明装置）とを備えたものである。液晶セル２１は、下基板２３と上基板２４とが対向配置され、これら上基板２４と下基板２３との間に、位相差を例えばλ／２に設定したＳＴＮ（Super Twisted Nematic）液晶などからなる液晶層２６が挟持されている。液晶セル２１の後面側（下基板２３の外面側）にバックライト２２が配置されている。バックライト２２は、ＬＥＤ（発光ダイオード）等からなる光源２７、導光板２８、反射板２９などを備えている。
【００５０】
ガラスやプラスチックなどの透光性材料からなる下基板２３の内面側には、例えばＲ、Ｇ、Ｂの異なる色の顔料を含む色素層３１ｒ，３１ｇ，３１ｂを有する顔料カラーフィルター層３２が形成され、その上にオーバーコート層３３を介してＲ、Ｇ、Ｂの異なる色の色光を選択反射させるコレステリック液晶層３４ｒ，３４ｇ，３４ｂからなる半透過反射層３５が形成されている。コレステリック液晶層３４ｒ，３４ｇ，３４ｂは、各色光において所定の回転方向を持つ円偏光のうちの一部を反射させ、一部を透過させるものであり、具体的には例えば右円偏光のうちの８０％を反射させ、２０％を透過させるものである。反射と透過の比率は、反射：透過＝８：２〜１：９程度の範囲で設定することができ、この設定の製造方法としてはコレステリック液晶層３４ｒ，３４ｇ，３４ｂの厚さを制御することが一つの方法である。
【００５１】
顔料カラーフィルター層３２の各色素層３１ｒ，３１ｇ，３１ｂの透過波長帯域とその上に位置するコレステリック液晶層３４ｒ，３４ｇ，３４ｂの反射波長帯域はほぼ重なっており、この場合、赤色光を透過させる色素層３１ｒ上に赤色光を選択反射させるコレステリック液晶層３４ｒが、緑色光を透過させる色素層３１ｇ上に緑色光を選択反射させるコレステリック液晶層３４ｇが、青色光を透過させる色素層３１ｂ上に青色光を選択反射させるコレステリック液晶層３４ｂがそれぞれ配置されている。コレステリック液晶層３４ｒ，３４ｇ，３４ｂは液晶分子のらせんのピッチに一致した波長の光を選択反射させるものである。また、例えばコレステリック液晶を硬化させる際の紫外線強度や温度を変えることで局所的にらせんピッチを制御することができ、らせんピッチを４５０ｎｍ程度に制御すれば青色光を選択反射させるもの、５５０ｎｍ程度に制御すれば緑色光を選択反射させるもの、６５０ｎｍ程度に制御すれば赤色光を選択反射させるものが得られ、全体が反射型カラーフィルターとして機能する。
【００５２】
コレステリック液晶層３４ｒ，３４ｇ，３４ｂが主に反射表示時の色を形成するためのカラーフィルターとして機能するのに対し、顔料カラーフィルター層３２は主に透過表示時の色を形成するためのカラーフィルターとして機能する。これら顔料カラーフィルター層３２の色素層３１ｒ，３１ｇ，３１ｂとその上に位置するコレステリック液晶層３４ｒ，３４ｇ，３４ｂの各色毎の平面的なパターン形状は、例えばストライプ状、モザイク状、デルタ状として知られる従来のカラーフィルターと同様のものを採用することができる。
【００５３】
下基板２３の内面側の半透過反射層３５の上方には、オーバーコート層３６を介してＩＴＯ等の透明導電膜からなる下部電極３７が形成され、その上にポリイミド等の樹脂からなる配向膜３８が形成されている。一方、上基板２４の内面側にも、ＩＴＯ等の透明導電膜からなる上部電極３９が形成され、その上にポリイミド等の樹脂からなる配向膜４０が形成されている。これら下部電極３７、上部電極３９からなる電極構成には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、薄膜ダイオード（ＴＦＤ）等のスイッチング素子を用いたアクティブマトリクス方式、パッシブマトリクス方式のいずれも採用することができる。
【００５４】
上基板２４の外面側には、上位相差板４２と上偏光板４３（双方で上基板側楕円偏光入射手段を構成する）とが基板側からこの順に設けられている。一方、下基板２３の外面側には、下位相差板４４と下偏光板４５（双方で下基板側楕円偏光入射手段を構成する）とが基板側からこの順に設けられている。これら上位相差板４２，４４と偏光板４３，４５は、液晶層２６に対して所定の回転方向を持つ円偏光を入射させるためのものであり、本発明の液晶表示装置の表示原理からして上基板２４側から入射する円偏光と下基板２３側から入射する円偏光の回転方向は略一致していなければならない。そのため、上偏光板４３と下偏光板４５の透過軸の方向は、ともに図１における紙面と平行な方向というように略一致している必要がある。ただし、特に上基板２４側に設ける位相差板に色補償の機能も持たせたい場合には必ずしも１／４波長板を用いることはなく、任意の位相差を持つ位相差板を選択すればよい。
【００５５】
上記構成の液晶表示装置２０の表示原理については［課題を解決するための手段］の項で詳細に説明したので、ここでは省略する。上述したように、本実施の形態の液晶表示装置２０によれば、反射時と透過時で同じ表示モードを用いることができ、特に透過モードの明表示に着目した場合、従来の半透過反射型液晶表示装置のように下基板側から入射した光の一部が上偏光板で吸収されることがなく、コレステリック液晶層３４ｒ，３４ｇ，３４ｂからなる半透過反射層３５を透過した光の大部分が表示に寄与する。一方、コレステリック液晶層３４ｒ，３４ｇ，３４ｂからなる半透過反射層３５で反射し、液晶層２６に導入されなかった光は透過表示に再利用することができる。このように、コレステリック液晶層３４ｒ，３４ｇ，３４ｂからなる半透過反射層３５を透過した円偏光を最大限に利用できることと、半透過反射層３５で反射した円偏光を表示に再利用できることの効果が相俟って、反射表示の明るさを維持しながら透過表示の明るさを従来より向上でき、視認性に優れた半透過反射型の液晶表示装置を実現することができる。
【００５６】
［第２の実施の形態］
以下、本発明の第２の実施の形態を図２を参照して説明する。
図２は本実施の形態の液晶表示装置の断面構造を示す図である。本実施の形態の液晶表示装置の基本構成は第１の実施の形態とほぼ同様であり、異なる点は顔料カラーフィルター層の下にさらにコレステリック液晶層を付加したことのみである。したがって、図２において図１と共通の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５７】
本実施の形態の液晶表示装置５０は、図２に示すように、下基板２３上の顔料カラーフィルター層３２の下側に、半透過反射層３５を構成するコレステリック液晶層３４ｒ，３４ｇ，３４ｂの反射波長帯域（顔料カラーフィルター層３２の各色素層３１ｒ，３１ｇ，３１ｂの透過波長帯域）以外の波長帯域の色光、すなわち、顔料カラーフィルター層３２の各色素層３１ｒ，３１ｇ，３１ｂの透過光の色と補色の関係にある色光を選択反射するコレステリック液晶層５１を付加している。
【００５８】
図２では、具体的には半透過反射層３５を構成するコレステリック液晶層の反射光および顔料カラーフィルター層３２の透過光の色が赤（Ｒ）の領域（３４ｒ，３１ｒ）では、緑（Ｇ）と青（Ｂ）の光をそれぞれ選択反射するコレステリック液晶層５２ｇ，５２ｂ、緑（Ｇ）の領域（３４ｇ，３１ｇ）では、青（Ｂ）と赤（Ｒ）の光をそれぞれ選択反射するコレステリック液晶層５２ｂ，５２ｒ、青（Ｂ）の領域（３４ｂ，３１ｂ）では、赤（Ｒ）と緑（Ｇ）の光をそれぞれ選択反射するコレステリック液晶層５２ｒ，５２ｇの２層ずつを積層して用いている。このように、顔料カラーフィルター層３２の各色素層３１ｒ，３１ｇ，３１ｂの透過光の色とコレステリック液晶層５１全体の選択反射光の色が補色の関係にあればよいので、上記のような２層のコレステリック液晶層を積層することに代えて、赤（Ｒ）の領域にシアンの光を選択反射するコレステリック液晶層、緑（Ｇ）の領域にマゼンタの光を選択反射するコレステリック液晶層、青（Ｂ）の領域にイエローの光を選択反射するコレステリック液晶層の１層のみを配置してもよい。選択反射色が補色の関係にあるコレステリック液晶層を３層以上の多層にして形成してもよい。
【００５９】
本実施の形態の液晶表示装置５０の表示原理についても［課題を解決するための手段］の項で詳細に説明したので、ここでは省略する。上述したように、本実施の形態の液晶表示装置５０によれば、透過表示時に下位相差板４４側から入射される円偏光が顔料カラーフィルター層３２の各色の色素層３１ｒ，３１ｇ，３１ｂに入射される前にコレステリック液晶層５１に入射されるので、円偏光のうち、顔料カラーフィルター層３２の色素層３１ｒ，３１ｇ，３１ｂの色に対して補色にあたる色光成分はこれら色素層３１ｒ，３１ｇ，３１ｂで吸収されることなくその前にコレステリック液晶層５２ｒ，５２ｇ，５２ｂで反射され、再利用のサイクルに回される。したがって、全体として光の再利用の効率が向上し、より明るい透過表示を得ることができる。
［第３の実施の形態］
以下、本発明の第２の実施の形態を図５を参照して説明する。
図５は本実施の形態のコレステリック液晶層の５５０ｎｍ付近の反射波長帯域と顔料カラーフィルターの５５０ｎｍ透過波長帯域分布を示す図である。すなわちカラーフィルターの色素の緑（G）色の領域を示す。ここでは緑色（G）に限って説明するが赤色（R）、青色（B）でも同様である。反射波長帯域でない領域で透過波長帯域の光はバックライト側から透過される。本実施の形態の液晶表示装置の基本構成は第１の実施の形態とほぼ同様であり、異なる点は顔料カラーフィルター層の上のコレステリック液晶層の反射波長帯域が顔料カラーフィルター層の透過波長帯域より狭くなったことのみである。ここで反射波長帯域が透過波長帯域より狭くなるとは反射率または透過率の半分にあたる波長幅（これを半値幅と呼ぶ）が透過波長帯域の中に反射波長帯域を包括していることと定義する。具体的には図５において透過波長帯域の半値幅が５００nmから５８０nm,反射波長帯域の半値幅が５２０nmから５６０nmであるため、実施例３に相当する。したがって、構造は図１と共通であり、その詳細な説明は省略する。
【００６０】
選択反射波長幅とコレステリック層の屈折率異方性Δｎは比例する関係にあるため、Δｎを小さく形成することで実現する。
コレステリック液晶層３４ｒ，３４ｇ，３４ｂの反射波長帯域が、顔料カラーフィルター層３２の透過波長帯域より小さくなっていることで透過率を上げることができる。
［第４の実施の形態］
以下、本発明第４の実施の形態を図６を参照して説明する。
図６は本実施の形態の液晶表示装置の断面構造を示す図である。本実施の形態の液晶表示装置の基本構成は第１の実施の形態とほぼ同様であり、異なる点は顔料カラーフィルター層上のコレステリック液晶層の形成面積が顔料カラーフィルター層の形成面積より小さくし、その間を光を透過する層で形成したことのみである。したがって、図６において図１と共通の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００６１】
この構成では顔料カラーフィルター層の上にコレステリック液晶層の存在しない領域が存在し、光を透過する層で覆われている。この領域ではバックライト側からの照明光がコレステリック液晶層に反射されることなく液晶層に入射させることが可能である。このような構造にすることで透過率を上げることが可能である。
［第５の実施の形態］
以下、本発明第５の実施の形態を図７を参照して説明する。
図７は本実施の形態のコレステリック液晶層の５５０ｎｍ付近の反射波長帯域と顔料カラーフィルターの５５０ｎｍ透過波長帯域分布を示す図である。本実施の形態の液晶表示装置の基本構成は第１の実施の形態とほぼ同様であり、異なる点はコレステリック液晶層がある特定波長で反射と透過するように作製されていることのみである。したがって、構造は図１と共通であり、その詳細な説明は省略する。
【００６２】
この構成ではコレステリック液晶層が特定波長で反射と透過するように作製されている。これを実現するための方法の一つとして特定波長にすべて反射するように作製されたコレステリック液晶層と比較して層厚を小さくすることで実現できる。この構造はバックライト側からの照明光がコレステリック層で透過する光が大きくなり明るい表示が期待できる。
［第６の実施の形態］
以下、本発明第６の実施の形態を図８を参照して説明する。
図８は本実施の形態のコレステリック液晶層の５５０ｎｍ付近の反射波長帯域と顔料カラーフィルターの５５０ｎｍ透過波長帯域分布を示す図である。本実施の形態の液晶表示装置の基本構成は第２の実施の形態とほぼ同様であり、異なる点は下基板と顔料カラーフィルター層の間のコレステリック液晶層の反射波長帯域が顔料カラーフィルター層の各色素層の透過波長の補色波長帯域より狭くしたことのみである。したがって、構造は図２と共通であり、その詳細な説明は省略する。
【００６３】
この構成では下基板と顔料カラーフィルター層の間のコレステリック液晶層の反射波長帯域が顔料カラーフィルター層の各色素層の透過波長の補色波長帯域より狭くしたことで、バックライト側からの緑（G）色以外の光を顔料カラーフィルターで吸収されることなくバックライト側に戻し、再利用のサイクルに回される。また反射表示における混色を防止することができる。したがって全体として光の再利用の効率が向上し、より明るい透過表示を得ることができる。ここでの説明は緑色（G）波長付近のみに限ったが赤色（R）、青色（B）波長付近でも同様である。
［第７の実施の形態］
以下、本発明第７の実施の形態を図９を参照して説明する。
図９は本実施の形態の液晶表示装置の断面構造を示す図である。本実施の形態の液晶表示装置の基本構成は第２の実施の形態とほぼ同様であり、異なる点は下基板と顔料カラーフィルター層の間のコレステリック液晶層の形成面積が顔料カラーフィルター層の各色素層の形成面積より大きくしたことのみである。したがって、図９において図２と共通要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００６４】
この構成では下基板と顔料カラーフィルター層の間のコレステリック液晶層の形成面積が顔料カラーフィルター層の各色素層の形成面積より大きくしたことで、バックライト側からの光を顔料カラーフィルターで吸収されることなくバックライト側に戻し、再利用のサイクルに回される。したがって全体として光の再利用の効率が向上し、より明るい透過表示を得ることができる。
【００６５】
［電子機器］
上記実施の形態の液晶表示装置を備えた電子機器の例について説明する。
図１０は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図１０において、符号１０００は携帯電話本体を示し、符号１００１は上記の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
【００６６】
図１１は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図１１において、符号１１００は時計本体を示し、符号１１０１は上記の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
【００６７】
図１２は、ワープロ、パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図１２において、符号１２００は情報処理装置、符号１２０２はキーボードなどの入力部、符号１２０４は情報処理装置本体、符号１２０６は上記の液晶表示装置を用いた液晶表示部を示している。
【００６８】
図１０〜図１２に示す電子機器は、上記実施の形態の液晶表示装置を用いた液晶表示部を備えているので、透過モードでも明るい表示が得られ、あらゆる使用環境で視認性に優れた液晶表示部を備えた電子機器を実現することができる。
【００６９】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば上記実施の形態では、楕円偏光入射手段として偏光板と１／４波長板とを用いたが、液晶層に対して楕円偏光を入射できるものであれば、その他の光学部材を用いてもよい。
【００７０】
また、本発明においては、液晶層に円偏光を入射させて表示に利用するのが理想的であるが、必ずしも完全な円偏光に限ることはなく、光の利用効率が多少低下するのを許容すれば、楕円偏光を用いることもできる。また、上記実施の形態では、領域毎に顔料カラーフィルター層の各色素層の透過光の色と前記各色素層に対応する位置のコレステリック液晶層の反射光の色が同色である、すなわち、顔料カラーフィルター層の各色素層の透過波長帯域と各色素層に対応する位置のコレステリック液晶層の反射波長帯域がほぼ重なっている例を挙げたが、これについても光の利用効率が多少低下するのを許容すれば、前記２つの波長帯域の少なくとも一部が重なっていればよい。
【００７１】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、反射時と透過時で同じ表示モードを用いることができ、特に透過モードでは、従来の半透過反射型液晶表示装置のように下基板側から入射した光の一部が上偏光板で吸収されることがなく、コレステリック液晶からなる半透過反射層を透過した光の大部分が表示に寄与する。一方、コレステリック液晶からなる半透過反射層で反射し、液晶層に導入されなかった下基板側からの光は透過表示に再利用することができる。このようにして、反射表示の明るさを維持しながら透過表示の明るさを従来より向上でき、視認性に優れた半透過反射型の液晶表示装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示装置の断面構造を示す図である。
【図２】  同、第２の実施の形態に係る液晶表示装置の断面構造を示す図である。
【図３】  上記第１の実施の形態に相当する液晶表示装置の表示原理を説明するための模式図である。
【図４】  上記第２の実施の形態に相当する液晶表示装置の表示原理を説明するための模式図である。
【図５】  第３の実施の形態に係るカラーフィルターの透過反射分布を示す図である。
【図６】  第４の実施の形態に係る液晶表示装置の断面構造を示す図である。
【図７】  第５の実施の形態に係るカラーフィルターの透過反射分布を示す図である。
【図８】  第６の実施の形態に係るカラーフィルターの透過反射分布を示す図である。
【図９】  第７の実施の形態に係る液晶表示装置の断面構造を示す図である。
【図１０】  本発明に係る電子機器の一例を示す斜視図である。
【図１１】  本発明に係る電子機器の他の例を示す斜視図である。
【図１２】  本発明に係る電子機器のさらに他の例を示す斜視図である。
【図１３】  従来の液晶表示装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１，２４  上基板
２，２３  下基板
３，２６  液晶層
４，２１  液晶セル
５，３１ｒ，３１ｇ，３１ｂ  色素層
６，３２  顔料カラーフィルター層
７，３５  半透過反射層
８，３４ｒ，３４ｇ，３４ｂ，５１，５２ｒ，５２ｇ，５２ｂ  コレステリック液晶層
９，４３  上偏光板（上基板側楕円偏光入射手段）
１０，４２  上位相差板（上基板側楕円偏光入射手段）
１１，４５  下偏光板（下基板側楕円偏光入射手段）
１２，４４  下位相差板（下基板側楕円偏光入射手段）
１４，１５  コレステリック液晶層
２０，５０  液晶表示装置
２２  バックライト（照明装置）
【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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