(57)【要約】【課題】本発明は、半透過反射型液晶表示装置として、透過表示と反射表示のいずれの表示形態においても高コントラストな表示ができる液晶装置とそれを備えた電子機器を提供することを目的の１つとする。【解決手段】本発明の液晶装置は、一対の基板間に誘電率異方性が正のネマティック液晶の液晶層が挟持された液晶装置であって、前記液晶層における表示に利用される領域が少なくとも２種類の異なる液晶層厚を有する領域からなり、前記液晶層厚が異なる個々の領域が反射表示部か透過表示部のいずれかとされるとともに、前記反射表示部には反射手段が配され、前記透過表示部に対応する部分以外には透明な樹脂層が形成されていることを特徴とする。【選択図】図１８
2006058907.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の基板間にネマティック液晶の液晶層が挟持された液晶装置であって、前記液晶層における表示に利用される領域が少なくとも２種類の異なる液晶層厚を有する領域からなり、前記液晶層厚が異なる個々の領域が反射表示部か透過表示部のいずれかとされるとともに、前記反射表示部には反射手段が配され、前記反射表示部に相当する液晶層厚が前記透過表示部に相当する液晶層厚よりも小さくされてなり、透過表示部に対応する液晶層の厚さｄtは、反射表示部に対応する液晶層の厚さをｄhとしたときに、２ｄhを除いた１.８ｄh〜２.４ｄhの範囲の値に設定され、前記透過表示部及び前記反射表示部における表示がともに透過率が９０％以上であることを特徴とする液晶装置。
【請求項２】
透過表示部に対応する液晶層の厚さｄtは、反射表示部に対応する液晶層の厚さをｄhとしたときに、２ｄhを除いた１.９ｄh〜２.３ｄhの範囲の値に設定され、前記透過表示部及び前記反射表示部における表示がともに透過率が９５％以上であることを特徴とする請求項１記載の液晶装置。
【請求項３】
前記液晶層を構成する前記ネマティック液晶の屈折率異方性をΔｎとし、前記反射表示部の液晶層の厚さｄhとの積をΔｎｄh、前記透過表示部の液晶層の厚さｄtとの積をΔｎｄtとすると、１.８Δｎｄh≦Δｎｄt≦２.４Δｎｄhの関係式が満足されることを特徴とする請求項１または２記載の液晶装置。
【請求項４】
前記反射表示部と前記透過表示部の境界が同一材料の透明電極によって連続的に繋がっていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液晶装置。
【請求項５】
前記透過表示部は矩形形状であって、前記矩形形状の長手方向と液晶配向膜の配向処理方向が概ね平行であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の液晶装置。
【請求項６】
一対の基板間に液晶層が挟持された液晶装置において、前記液晶層における表示に利用される領域が少なくとも２種類の異なるプレチルト角を有する反射表示部と透過表示部とからなり、前記反射表示部には反射手段が配され、前記反射表示部に相当する領域のプレチルト角が前記透過表示部に相当する領域のプレチルト角よりも大きくされてなり、前記反射表示部に対応する液晶のプレチルト角をθhとし、前記透過表示部に対応する液晶層のプレチルト角をθtとすると、３０度≦θh−θt≦５０度の関係式が満足されることを特徴とする液晶装置。
【請求項７】
誘電率異方性が正のネマティック液晶から前記液晶層が形成されてなることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の液晶装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の液晶装置を表示部に備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶層を挟んで設けられる一対の基板を備えた液晶装置とそれを備えた電子機器に関し、特に、透過型と反射型の両方の構造を具備させて明るく高コントラストな表示を得られるようにした技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ノート型パーソナルコンピュータ、携帯型ゲーム機や電子手帳などの種々の電子機器には表示部として消費電力の少ない液晶表示装置が多用されている。特に近年は表示内容の多用化に伴って、カラー表示が可能な液晶表示装置の需要が高まっており、中でも液晶表示装置には使用目的に応じて反射型の構造のものと透過型の構造のものが知られている。
【０００３】
透過型液晶表示装置は、バックライトを設けた構造を有し、暗所での視認性を向上させてはいるが、逆にバックライトよりも明るい外部光が存在する屋外等においては視認性が低下するものであり、消費電力も高いものである。また、反射型液晶表示装置は外部からの光を反射膜により反射させて表示する構造であり、バックライトが不要であるがために、低消費電力の利点を有するものの、外部からの光が弱い暗所では視認性が低下するものである。
【０００４】
そこで、従来の透過型液晶表示装置の利点と反射型液晶表示装置の利点の双方を具備させ得る構造として半透過反射型の液晶表示装置が提供されている。図１８は特開平１０−２８２４８８号公報に開示されたこの種従来の半透過反射型液晶表示装置の一例を示すもので、この例の半透過反射型液晶表示装置Ａは、上下のガラス基板１００、１０１の間に液晶層１０２が挟持され、下方のガラス基板１０１の外方にバックライトユニット１０３が具備されてなる基本構造とされたものである。前記下方のガラス基板１０１の液晶側の上面には、微細な光透過用ホール１０４を複数備えた反射膜１０５が間欠的に複数形成され、これらの反射膜１０５の大部分を覆うように透明導電材料からなる液晶駆動電極１０６が形成され、更に基板１０１上に各液晶駆動電極１０６を駆動するための配線パターン１０７とＴＦＴ素子（薄膜トランジスタ素子）１０８が形成されるとともに、前記反射膜１０５の一部が配線パターン１０７上とＴＦＴ素子１０８上に絶縁膜１１０を介し延出形成され、これら反射膜１０５と液晶制御電極１０６を覆って配向膜１１１が形成されている。また、上方のガラス基板１００の液晶層１０２側の面にはカラーフィルタ１１３と対向電極１１４と配向膜１１５が積層されている。なお、図１８に示す構造において、ガラス基板１００、１０１の外方には位相差板や偏光板が適宜設けられるが、図１８ではそれらを省略している。
【０００５】
図１８に示す構造の半透過反射型液晶表示装置Ａにおいて、装置の外部側から入射する光はガラス基板１００、カラーフィルタ１１３、対向電極１１４、配向膜１１５、液晶層１０２、配向膜１１１、液晶駆動電極１０６を通過し、反射膜１０５で反射された後に、再び液晶駆動電極１０６、配向膜１１１、液晶層１０２、配向膜１１５、透明電極１１４、カラーフィルタ１１３、ガラス基板１００を通過して観測者の肉眼に到達する。この際に反射膜１０５が反射させた光の透過率を配向制御される液晶層１０２が制御するのでカラー表示を行うことができる。また、バックライトユニット１０３が発生させた光は光透過用ホール１０４を通過して液晶駆動電極１０６、配向膜１１１、液晶層１０２、配向膜１１５、対向電極１１４、カラーフィルタ１１３、ガラス基板１００を通過して観測者の肉眼に到達するが、配向制御される液晶層１０２が光の透過率を制御するのでカラー表示を行うことができる。
【０００６】
図１８に示す半透過反射型液晶表示装置Ａは、バックライト１０３からの透過光を利用した透過表示と外光を利用した反射表示を１つの液晶装置で実現することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、図１７に示す半透過反射型液晶表示装置Ａにおいて、液晶層の厚さをｄ、液晶の屈折率異方性をΔｎ、これらの積算値として示される液晶のリタデーションをΔｎｄとすると、反射型液晶表示を行う部分の液晶のリタデーションΔｎｄは、入射光が２回液晶層１０２を通過してから観測者に到達するので２×Δｎｄで示されるが、透過型液晶表示を行う部分の液晶のリタデーションΔｎｄはバックライトユニット１０３からの光が１回のみ液晶層１０２を通過するので１×Δｎｄとなる。
【０００８】
このように反射型液晶表示を行う部分と透過型液晶表示を行う部分においてリタデーションの値が異なる構造であるのに対し、液晶層１０２の液晶分子の配向制御を行う場合に、透明電極１０４と反射電極１０５から同じ駆動電圧で液晶に電界を印加して配向制御を行っているが、液晶において、表示形態の異なる、換言すると、透過表示領域と反射表示領域においてリタデーションの異なる状態の液晶の配向を同一の駆動電圧で配向したのでは、高コントラストの表示を得ることができず、明るい表示を得ることが難しい問題を有していた。
【０００９】
本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、半透過反射型液晶表示装置として、バックライトの透過光を利用した場合は、透過光を有効に利用して明るくコントラストの高い表示状態を得ることができ、反射型液晶表示装置として外部光を利用した場合は、外部光を有効に利用して明るくコントラストの高い表示状態を得ることができる液晶装置を提供することを目的の１つとする。
【００１０】
また、本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、透過表示を行う部分と反射表示を行う部分のリタデーションを近い範囲になるように調整した上で液晶の配向を制御することができる構造にして、透過表示の場合においても反射表示の場合においても明るく、高コントラストな表示形態を得られるようにした液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００１１】
さらに、透過表示部と反射表示部の境界に生じる配向不良をなくすことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の反射型液晶表示装置は、一対の基板間にネマティック液晶の液晶層が挟持された液晶装置であって、前記液晶層における表示に利用される領域が少なくとも２種類の異なる液晶層厚を有する領域からなり、前記液晶層厚が異なる個々の領域が反射表示部か透過表示部のいずれかとされるとともに、前記反射表示部には反射手段が配され、前記反射表示部に相当する液晶層厚が前記透過表示部に相当する液晶層厚よりも小さくされてなり、透過表示部に対応する液晶層の厚さｄtは、反射表示部に対応する液晶層の厚さをｄhとしたときに、２ｄhを除いた１.８ｄh〜２.４ｄhの範囲の値に設定され、前記透過表示部及び前記反射表示部における表示がともに透過率が９０％以上であることを特徴とする液晶装置。
また、上記において本発明の反射型液晶表示装置は、透過表示部に対応する液晶層の厚さｄtは、反射表示部に対応する液晶層の厚さをｄhとしたときに、２ｄhを除いた１.９ｄh〜２.３ｄhの範囲の値に設定され、前記透過表示部及び前記反射表示部における表示がともに透過率が９５％以上であることを特徴とする。
【００１３】
１.８ｄh≦ｄt≦２.４ｄhの関係式を満足するように反射表示部の液晶層厚と透過表示部の液晶層厚を設定するならば、反射表示した領域の液晶の透過率と透過表示した領域の液晶の透過率とを揃えることができ、反射表示部と透過表示部においてコントラストの高い表示状態に保つことができる。
【００１４】
本発明において、前記基板の液晶層側に表示領域の液晶層駆動用の複数の電極が形成されるとともに、前記各電極により駆動される個々の分割画素領域が、少なくとも２種類の異なる液晶層厚を有する領域からなることが好ましい。
【００１５】
このような構造とすることで各電極が液晶を配向制御する場合により小さな領域で反射表示部と透過表示部を使い分けることができ、反射表示部と透過表示部を使い分けた場合において高コントラストな表示が得られる。
【００１６】
本発明において、前記液晶層を構成する液晶の屈折率異方性をΔｎとし、前記反射表示部の液晶層の厚さｄhとの積をΔｎｄh、前記透過表示部の液晶層の厚さｄtとの積をΔｎｄtとすると、１.８Δｎｄh≦Δｎｄt≦２.４Δｎｄhの関係式が満足されることが好ましい。
【００１７】
１.８Δｎｄh≦Δｎｄt≦２.４Δｎｄhの関係式を満足するように反射表示部の液晶層厚と透過表示部の液晶層厚を設定するならば、反射表示した領域の液晶の透過率と透過表示した領域の液晶の透過率とを揃えることができ、反射表示部と透過表示部において確実にコントラストの高い表示状態に保つことができる。
【００１８】
更に本発明は、前記反射手段を有する側の基板に対向する他側の基板に、前記透過表示部の液晶層に面する凹部が形成されて、前記反射表示部に相当する液晶層厚が前記透過表示部に相当する液晶層厚よりも小さくされてなることを特徴とする。
【００１９】
本発明において、一対の基板間に液晶層が挟持された液晶装置において、前記液晶層における表示に利用される領域が少なくとも２種類の異なるプレチルト角を有する反射表示部と透過表示部とからなり、前記反射表示部には反射手段が配され、前記反射表示部に相当する領域のプレチルト角が前記透過表示部に相当する領域のプレチルト角よりも大きくされてなり、前記反射表示部に対応する液晶のプレチルト角をθhとし、前記透過表示部に対応する液晶層のプレチルト角をθtとすると、３０度≦θh−θt≦５０度の関係式が満足される構造を採用しても良い。
【００２０】
先の一対の基板間に液晶層が挟持された液晶装置において、前記液晶層における表示に利用される領域が少なくとも２種類の異なる位相差を有する透過表示部と反射表示部からなり、前記透過表示部にのみ位相差層が形成されてなることを特徴とする構造でも良い。
【００２１】
本発明の構成において、液晶層の液晶を配向制御する複数の電極が液晶層の表示領域の画素に対応させて設けられ、各画素に対応する液晶に電界を印加する個々の電極が反射電極部と透過電極部とから構成されたものでも良い。画素毎に透過表示部と反射表示部を有するならば、高精細な液晶パネルを構成しても、透過表示と反射表示を切り替えて高精細な表示に使用できる。
【００２２】
本発明の液晶装置は、一対の基板間にネマティック液晶の液晶層が挟持された液晶装置であって、前記液晶層における表示に利用される領域が少なくとも２種類の異なる液晶層厚を有する領域からなり、前記液晶層厚が異なる個々の領域が反射表示部か透過表示部のいずれかとされるとともに、前記反射表示部には反射手段が配され、前記透過表示部に対応する部分以外には透明な樹脂層が形成されていることを特徴とする。
【００２３】
この手段によれば、透明な樹脂層によって反射表示部より透過表示部の液晶層厚が厚い液晶装置を実現することができる。これにより、反射表示した領域の液晶の透過率と透過表示した領域の液晶の透過率とを揃えることができ、反射表示部と透過表示部においてコントラストの高い表示状態に保つことができる。透明な樹脂層はアクリル系樹脂を用いれば、容易に形成することができる。さらに、カラーフィルタの保護膜で透明な樹脂層を形成しても構わない。樹脂層は、可視光域の光に対して透明であれば、反射表示に悪影響（着色、明るさ低下など）を与えない。
【００２４】
本発明の液晶装置は、一対の基板間にネマティック液晶の液晶層が挟持された液晶装置であって、前記液晶層における表示に利用される領域が少なくとも２種類の異なる液晶層厚を有する領域からなり、前記液晶層厚が異なる個々の領域が反射表示部か透過表示部のいずれかとされるとともに、前記反射表示部には反射手段が配され、前記反射表示部に相当する液晶層厚が前記透過表示部に相当する液晶層厚よりも小さくされてなり、前記反射表示部と前記透過表示部の液晶は常に同一材料の透明電極によって電圧が印加されることを特徴とする。
【００２５】
この手段によれば、透過表示部と反射表示部の境界が同一材料の透明電極で連続的につながっているので、境界部がなだらかな傾斜を持つようになり、反射表示部と透過表示部の段差に生じる配向不良を最小限に抑制することができ、反射表示部および透過表示部ともコントラストの高い表示状態に保つことができる。また、液晶層には常に同一材料の透明電極によって電圧が印加されるので、異材料間に生じる極性差（電位差）がない。これにより、フリッカや残像などの表示不良をなくすことができ、反射表示部および透過表示部ともコントラストの高い表示状態に保つことができる。
【００２６】
本発明の液晶装置は、一対の基板間にネマティック液晶の液晶層が挟持された液晶装置であって、前記液晶層における表示に利用される領域が少なくとも２種類の異なる液晶層厚を有する領域からなり、前記液晶層厚が異なる個々の領域が反射表示部か透過表示部のいずれかとされるとともに、前記反射表示部には反射手段が配され、前記反射表示部に相当する液晶層厚が前記透過表示部に相当する液晶層厚よりも小さくされてなり、かつ、前記透過表示部は矩形形状をなし、前記矩形形状の長手方向と液晶配向膜の配向処理方向が概ね平行であることを特徴とする。
【００２７】
この手段によれば、反射表示部と透過表示部の段差に生じる配向不良を最小限に抑制することができ、反射表示部および透過表示部ともコントラストの高い表示状態に保つことができる。
【００２８】
本発明は、先の請求項のいずれかに記載の液晶装置を表示部に備えたことを特徴とする電子機器であっても良い。これらの電子機器においては透過表示と反射表示の双方において高コントラストな表示を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。
【００３０】
「第１実施形態」
図１と図２は、本発明に係る半透過反射型液晶表示装置をアクティブマトリクスタイプの液晶表示装置に適用した第１実施形態を示すもので、この第１実施形態の半透過反射型液晶表示装置Ｄは、図１に示す断面構造の如く上下に対向配置された透明のガラス等からなる基板１、２の間に液晶層３が挟持された基本構造とされている。なお、図面では省略されているが、実際には基板１、２の周縁部側にシール材が介在されていて、液晶層３を基板１、２とシール材とで取り囲むことにより液晶層３が基板１、２間に封入された状態で挟持されている。また、図１において下方の基板２の更に下方側にはバックライト４が設けられている。
図１に示す半透過反射型液晶表示装置Ｄにおいて基板１の液晶層３側には透明電極５が形成され、基板２の液晶層３側には平面視矩形状の複数の電極６が、図１の紙面左右方向、および、図１の紙面垂直方向に相互に離間して表示領域に対応するように形成されている。なお、前記電極６は後に詳述するように光反射性の金属からなる平面視矩形枠状の反射電極部６ａとこの反射電極部６ａの中央部に形成された透孔６ｂ内に配置された透明電極部６ｃとから構成されている。
液晶表示装置Ｄにおいて表示領域は多数の画素Ｇが集合して構成され、各画素Ｇは例えば図２に示すように電極６を平面視した場合に縦長の３つの電極６が集合した正方形状の部分により区画される。本実施形態の液晶表示装置Ｄはカラー表示を前提とした構造とされているので、具体的に図２に示す３つの電極６で区画される平面視正方形状の１つの画素Ｇが、３つの分割画素領域Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３に分割されている。そして、これらの分割画素領域Ｇ１〜Ｇ３に対応する電極６の中央部分に個々に長方形状の透孔６ｂが形成され、これらの透孔６ｂの内側に透明電極部６ｃが形成されている。
【００３１】
より具体的には、電極６の下方に位置する基板２の上面に透孔６ｂの位置に合わせて凹部２ａが形成され、凹部２ａが形成された部分の周囲が突部２ｂとされるとともに、前記凹部２ｂの内表面に透明電極部６ｃが形成され、突部２ｂの上面に光反射性の金属電極からなる反射電極部（反射手段）６ａが形成され、反射電極部６ａと透明電極部６ｃが接続一体化されて電極６が構成されている。
【００３２】
また、これらの電極６ａ、６ｃの上にはこれらの電極とその周囲部分を覆って配向膜７が形成されている。
【００３３】
前記電極６に形成された透孔６ｂの大きさは、分割画素領域Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３のいずれか１つの大きさに対し、各分割画素領域の縦幅と横幅をいずれも数分の一程度とした大きさに形成される。ここで、前記基板１をガラス基板とした場合に、前記凹部２ａを形成するには、ガラス基板上にレジストを塗布した後にフッ酸（ＨＦ）を用いたエッチング処理を行い、エッチング処理後にレジストを剥離するフォトリソ工程を行えば良い。  次に、前記電極６の周囲のコーナ部分には、これらの電極６を駆動するためのスイッチング素子としての薄膜トランジスタ部１７が形成され、更に電極６の薄膜トランジスタ部１７に給電するためのゲート配線１８とソース配線１９とが配線されている。なお、本実施形態ではスイッチング素子として薄膜トランジスタ部１７が設けられているが、このスイッチング素子として２端子型の線形素子、あるいは、その他の構造のスイッチング素子を適宜設けても良いのは勿論である。
【００３４】
一方、前記基板２に凹部２ａと突部２ｂを形成することにより、基板１、２間に挟持された液晶層３の厚さは凹部２ａに対応する部分と突部２ｂに対応する部分とにおいて異なるように形成されている。ここで凹部２ａに対応する領域の液晶層３の厚さをｄtとし、突部２ｂに対応する領域の厚さをｄrとするとともに、液晶層３を構成する液晶分子自信が有する屈折率異方性をΔｎ（＝Δｎ〃−Δｎ⊥：液晶分子の長軸に平行な方向の屈折率から液晶分子の長軸に垂直の方向の屈折率を引いた値）とすると、ｄtとｄrの値の間には以下の（１）式を満足する関係を有することが好ましい。
【００３５】
１.８×ｄr≦ｄt≦２.４×ｄr…（１）
次に、液晶層の厚さ（換言すると、基板１、２間の凹部２ａ部分に対応する基板間ギャップあるいは突部２ｂ部分に対応する基板間ギャップ）ｄrあるいはｄtと、屈折率異方性の積算値であるリタデーションΔｎｄrあるいはΔｎｄtについては以下の（２）式を満足することが好ましい。
１.８×Δｎｄr≦Δｎｄt≦２.４×Δｎｄr …（２）
一方、基板２に対向する側の基板１の液晶層３側には、カラーフィルタ１０と電極５と配向膜１１とが積層されている。
【００３６】
以上の構造において、電極５と電極６とに挟まれる液晶層３の表示領域を１つの分割画素領域とすると、電極５と反射電極部６ａとの間の部分の液晶層３に相当する部分が反射表示部Ｒとされるとともに、電極５と透明電極部６ｃとの間の部分の液晶層３に相当する部分が透過表示部Ｔとされる。
【００３７】
また、各分割画素領域Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３の平面位置に対応するようにカラーフィルタ１０の各着色部分が配置される。カラーフィルタ１０は「Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）」のいずれかに着色された着色部１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃとこれら着色部の境界部分に配置された遮光層（ブラックマトリクス）１０ａとから構成され、分割画素領域Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３のいずれかにカラーフィルタ１０の３原色「Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）」のいずれかの着色部が配置され、各分割画素領域の周囲部分の表示に寄与しない部分にカラーフィルタ１０の遮光層１０ａが配置されている。なおここで、図１に示すカラーフィルタ１０の構造においては、着色層１０Ａ（赤）、１０Ｂ（緑）、１０Ｃ（青）の順に着色部が繰り返し配列されているが、これら着色部の配列順序は一例であって、外にランダム配置、モザイク配置、あるいは他の順序の配列等のいずれの配列であっても良い。
【００３８】
また、前記基板１の上面側（観測者側）には位相差板１２と偏光板１３とが配置されるとともに、基板２の下面側にも位相差板１４と偏光板１５とが配置されている。これらの位相差板と偏光板は必要な数だけ設けることができる。
【００３９】
次に、図１と図２に示す構造の半透過反射型液晶表示装置Ｄの作用効果について説明する。
【００４０】
本実施形態の液晶表示装置Ｄにおいて、反射表示を行う場合には、装置の外部側から入射する光を利用し、この入射光を基板１の外部側からカラーフィルタ１０、電極５、配向膜１１を介して液晶層３側に導き、配向膜７を通過させた後に反射電極部６ａで反射させて再度液晶層３を通過させてから配向膜１１、電極５、カラーフィルタ１０、基板１、位相差板１２、偏光板１３を介して装置外部に戻すことにより観察者に到達させて反射型のカラー表示を行うことができる。この反射型のカラー表示を行う場合に、電極５、６によって液晶層３の液晶を配向制御することで、液晶層３を通過する光の透過率を変えて明暗表示することができる。
【００４１】
また、透過表示を行うには、バックライト４から発せられた光を偏光板１５、位相差板１４、基板２、透明電極６ｃ、配向膜７、液晶層３、配向膜１１、電極５、カラーフィルタ１０、基板１、位相差板１２、偏光板１３の順に透過させて透過カラー表示を行うことができる。この透過型のカラー表示を行う場合に、電極５、６によって液晶層３の液晶を配向制御することで、液晶層３を通過する光の透過率を変えて明暗表示することができる。
【００４２】
これらの表示形態において、反射型の表示形態においては液晶層３を入射光が２回通過するが、透過光に関してはバックライト４から発せられた光が液晶層３を１回しか通過しない。ここで液晶層３のリタデーションを考慮すると、反射型の表示形態と透過型の表示形態では同じ電圧を電極５、６から印加して配向制御した場合に、液晶のリタデーションの違いにより液晶の透過率の状態に違いを生じるが、本実施形態の構造では反射表示を行う領域、即ち、図１に示す反射電極部６ａに相当する反射表示部Ｒの液晶層３の厚さｄtよりも、透過表示を行う透過表示領域、即ち、図１に示す透明電極部６ｃに相当する透過表示部Ｔの液晶層３の厚さｄfを大きくし、しかもｄtとｄfの関係を前述の（１）、（２）式のいずれかに合致する関係に設定しているので、反射表示部Ｒと透過表示部Ｔでの液晶層３としての電圧毎の透過率または反射率の状態を揃えることができる。よって、透過表示とした場合の同じ駆動電圧での表示の明るさを透過表示状態ではより高い明るさに、反射表示とした場合の同じ駆動電圧での表示の明るさをより高い明るさに揃えることができる。
【００４３】
より具体的には、後述する図１２と図１３を基に示す実施例の結果において明らかにするように、Δｎｄ＝０.１５とした場合の反射表示部Ｒの反射特性とΔｎｄ＝０.２９とした場合の透過表示部Ｔの透過特性を比較すると、駆動電圧に応じて高い水準の透過率か高い反射率を得ることができることから、駆動電圧０か、低い駆動電圧の場合において、反射表示部においては高い反射率を得ることができ、透過表示部においては高い透過率を得ることができ、総じて反射表示部Ｒにおいても透過表示部Ｔにおいても明るい表示を得ることができる。一方、駆動電圧が高い場合において、反射表示部Ｒにおいては低い反射率を得ることができ、透過表示部Ｔにおいては低い透過率を得ることができ、総じて反射表示部Ｒにおいても透過表示部Ｔにおいてもより暗い黒表示を得ることができる。よって本第１実施形態の構造により、反射表示部においても透過表示部においても高コントラストな表示状態を得ることができる。
【００４４】
「第２実施形態」
図３は、本発明に係る半透過反射型液晶表示装置をアクティブマトリクスタイプの液晶表示装置に適用した第２実施形態を示すもので、この第２実施形態の半透過反射型液晶表示装置Ｅは、図１に示す断面構造の半透過反射型液晶表示装置Ｄとほぼ同等の構造であるので、同一部分には同一の符号を付して同一部分の説明を省略し、以下に構成の異なる部分を主体に説明する。
【００４５】
本第２実施形態の半透過反射型液晶表示装置Ｅにおいても上下に対向配置された透明のガラス等からなる基板１、２２の間に液晶層３が挟持された基本構造は同等とされ、下方の基板２２の下方側にはバックライト４が設けられている。
【００４６】
本第２実施形態の液晶表示装置Ｅでは、基板２２の上面側にアクリル等の感光性樹脂層などの樹脂層からなる突部２２ｂを複数形成して突部２２ｂの間の部分に凹部２２ａが形成されている。感光性樹脂としては、感光材料を添加したアクリル樹脂等を適用することができる。前記凹部２２ａと突部２２ｂの大きさと位置関係は、先の第１実施形態の凹部２ａと突部２ｂの関係と同等とされている。従って凹部２２ａに対応する液晶層３の領域が透過表示部Ｔとされ、突部２２ｂに対応する液晶層３の領域が反射表示部Ｒとされる点については先の第１実施形態と同等である。
【００４７】
次に、本第２実施形態の突部２２ｂの液晶層側の上面は凹凸面とされている。
この凹凸面は０.５〜０.８μｍの範囲の表面粗さとされてランダムに凹凸が形成
されたものである。そして、この凹凸面の上に反射電極部６ａが形成されている
ので、凹凸面上の反射電極部６ａにはランダムな凹凸を有する拡散反射面６ｅが
形成されている。また、拡散反射面６ｅの上に被覆されている配向膜７において
も凹凸面７ｅが形成されている。その他の構造は先の第１実施形態の半透過反射
型液晶表示装置Ｄと同等である。
【００４８】
即ち、本第２実施形態の構造は反射表示部Ｒと透過表示部Ｔを分けるための凹凸を基板２２上に別途形成した樹脂層の突部２２ｂによって実現したものであるのに対し、先の第１実施形態の構造では基板２に直接形成した凹部２ａと突部２ｂによって実現したものである点において相違しているが、その他の構造は同等とされている。
【００４９】
本第２実施形態の半透過反射型液晶表示装置Ｅにあっても、先の第１実施形態の液晶表示装置Ｄと同様に透過表示と反射表示を利用した表示形態をとることができる。その場合の効果としても、透過表示領域と反射表示領域とで液晶層の厚さを先の第１実施形態の場合と同様に変えているので、同等の効果を得ることができる。
更に本第２実施形態においては、反射電極部６ａにランダムな凹凸を有する拡散反射面６ｅを形成したので、反射表示形態とする場合に入射光を拡散反射面６ｅで様々な方向に反射させることができ、高視野角の反射表示を得ることができる。
【００５０】
前記感光性樹脂層からなる突部２２ｂの上面を凹凸形状とするには、例えば横断面矩形突起状のレジストを塗布形成し、これを加熱して軟化させ、半球状に加工したものを複数積み重ねることで凹凸面を有する突部２２ｂを形成することができる。
【００５１】
「第３実施形態」
図４は反射表示部と透過表示部において液晶層の厚さを表示領域毎に変えた構造の第３実施形態の半透過反射型液晶表示装置Ｆを示すもので、本第３実施形態の構造においても第１実施形態の半透過反射型液晶表示装置Ｄと同一の部分については同一符号を付してそれらの部分の説明を省略する。
【００５２】
本第３実施形態の半透過反射型液晶表示装置Ｆにおいても上下に対向配置された透明のガラス等からなる基板３１、３２の間に液晶層３が挟持された基本構造は同等とされ、下方の基板３２の下方側にはバックライト４が設けられている。
本第３実施形態の半透過反射型液晶表示装置Ｆにおいて、図４に示す一方（下方）の基板３２の上面は平面状に形成されており、平面状に形成された基板３２上に平面視矩形状の複数の電極３６が表示領域に対応するように整列形成されている。これらの電極３６は先に図２を基に説明した電極６と同等の平面構造とされており、金属製の平面視矩形枠状の反射電極部３６ａと、反射電極部３６ａの中央部に形成された透孔３６ｂ内に形成された平面視矩形状の透明電極部３６ｃとから構成されているが、第１実施形態の場合と異なり、電極３６が１層構造とされたものである。前記反射電極部３６ａの上面側には凹凸面が形成されて拡散反射面３６ｅとされている。
【００５３】
更に、透明電極部３６ｃを形成した部分に対応する上側の基板３１の液晶層側の面には、凹部３１ａが形成されるとともに、前記反射電極部３６ａを形成した部分に対応する部分は突部３１ｂとされていて、上側の基板３１の液晶層側の面に形成されている電極３５は凹凸を有する形状に形成されるが、各電極３５の凹部を透明電極部３６ｃに位置合わせして設けられている。
【００５４】
また、反射表示部（反射電極部３６ａに対応する部分）Ｒの液晶層３の厚さｄfと、透過表示部（透過電極部３６ｃに対応する部分）Ｔの液晶層３の厚さｄtとが、先の第１実施形態の構造の場合と同等の（１）式を満足する関係とされている。また、ΔｎｄfとΔｎｄtとの関係も先の第１実施形態の構造と同等の（２）式を満足する関係とされている。
【００５５】
更に詳述すると、半透過反射型液晶表示装置Ｆにおいて表示領域は多数の画素が集合して構成され、各画素は図２に示す構造において電極６に対応する部分により画素が区画されるのと同様に、本実施形態の装置Ｆでも電極３６に対応する領域として構成される。本実施形態の液晶表示装置Ｆは、カラー表示を前提とした構造とされているので、具体的に図２において区画される平面視正方形状の１つの画素Ｇが、先の第１実施形態の場合と同様に３つの電極３６に対応する３つの分割画素領域Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３に分割されている。そして、これらの分割画素領域Ｇ１〜Ｇ３に対応するように電極３６の中央部分に個々に長方形状の透孔３６ｂが形成され、これらの透孔３６ｂの内側に透明電極部３６ｃが形成され、反射電極部３６ａと透明電極部３６ｃが接続一体化されて電極３６が構成されてい
る。
【００５６】
本第３実施形態の半透過反射型液晶表示装置Ｆにあっても、先の第１実施形態の液晶表示装置Ｄと同様に透過表示と反射表示を利用した表示形態をとることができる。その場合の効果としても、透過表示領域と反射表示領域とで液晶層の厚さを先の第１実施形態の場合と同等に式に合致する関係としているので、同等の効果を得ることができる。
更に本第３実施形態においては、反射電極部３６ａにランダムな凹凸を有する拡散反射面３６ｅを形成したので、反射表示形態とする場合に入射光を拡散反射面３６ｅで様々な方向に反射させることができ、高視野角の反射表示を得ることができる。
【００５７】
「第４実施形態」
図５は反射表示領域と透過表示領域において、液晶のプレチルト角を表示領域毎に変えた構造を有する第４実施形態の半透過反射型液晶表示装置Ｇを示すもので、本第４実施形態の構造において第３実施形態の半透過反射型液晶表示装置Ｆと同一の部分については同一符号を付してそれらの部分の説明を省略する。
【００５８】
本第４実施形態の半透過反射型液晶表示装置Ｇは、先の第３実施形態の上側の基板３１に凹部３１ａを設けた構造とは異なり、液晶層３を第１実施形態の上側の基板１と第３実施形態の下側の基板３２とで挟持する構造であり、上側の基板１は先の第１実施形態の構造と同様に凹部を設けていない構造とする。
【００５９】
また、反射表示部Ｒに対応する領域の液晶のプレチルト角が透過表示部Ｔに対応する領域の液晶のプレチルト角よりも大きくされている。例えば、図５において反射表示部Ｒに対応する領域における液晶分子（図５において細長い楕円で示す）のプレチルト角をθrとし、透過表示部Ｔに対応する領域における液晶分子のプレチルト角をθtとすると、θt＜θrの関係とする。
【００６０】
また、この関係において、３０度≦θr−θt≦５０度…（３）の式の関係がより好ましい。
【００６１】
これは、液晶の屈折率異方性Δｎと液晶のプレチルト角θとの間には以下の（４）式に示す関係が存在することに起因する。
【００６２】
Δｎ（θ）＝｛（ｎ〃・ｎ⊥）／（ｎ2〃・sin2θ＋ｎ2⊥・cos2θ）1/2）−ｎ⊥…（４）
この（４）式によれば、液晶のプレチルト角を高くすると複屈折性が小さくなるので、反射表示部においてはプレチルト角を大きく、透過表示部においてはプレチルト角を小さくすることでΔｎを調節できることが明らかである。
【００６３】
よって図５に示す構造を採用することで反射表示部Ｒの液晶と透過表示部Ｔの液晶の複屈折性を調整することで、反射表示部Ｒと透過表示部Ｔの液晶の透過率を先の実施形態の場合と同様な状態にすることができ、本発明の目的を達成することができる。
【００６４】
「第５実施形態」
図６は反射表示部Ｒと透過表示部Ｔにおいて、透過表示部ＴのΔｎｄtを反射表示部ＲのΔｎｄrに対して向上させるため構造を有する第５実施形態の半透過反射型液晶表示装置Ｊを示すもので、反射電極部３６の透孔３６ｂ内に透明電極部３６ｃに加えて高分子液晶層などからなる位相差層３６ｄを積層し、この位相差層３６ｄにバックライト４が発生させた透過光を通過させることでリタデーションを調整した構造である。
【００６５】
ここで透過光のリタデーションを調整するために設ける位相差層３６ｄの形成位置は、透過光がバックライト４から発生されて基板３２側の偏光板１５と位相差板１４を通過した後であって、基板１側の位相差板１２と偏光板１３を通過する前であれば良いので、図６の２点鎖線に示すように上側の基板１に位相差層５０を内蔵化しても良い。
【００６６】
よって図６に示す構造を採用することで反射表示部Ｒの液晶と透過表示部Ｔの液晶のリタデーションを調整することで、反射表示部Ｒと透過表示部Ｔの液晶の透過率を先の実施形態の場合と同等に調整することができ、本発明の目的を達成することができる。
【００６７】
以上説明した液晶表示装置Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｊは、いずれも本発明をアクティブマトリクス型の液晶表示装置に適用した実施形態を示すが、本発明を単純マトリクス方式の液晶表示装置に適用しても良いのは勿論である。以下に単純マトリクス方式の液晶装置に本発明を適用した実施形態について説明する。
【００６８】
「第６実施形態」
図７と図８は、本発明に係る半透過反射型液晶表示装置を単純マトリクスタイプの液晶表示装置に適用した第６実施形態を示すもので、この第６実施形態の半透過反射型液晶表示装置Ｋは、図７に示す断面構造の如く上下に対向配置された透明のガラス等からなる基板１、２０の間に液晶層３が挟持された基本構造とされている点については先の各実施形態と同等であり、図７において下方の基板２０の更に下方側にはバックライト４が設けられている。
【００６９】
図７に示す半透過反射型液晶表示装置Ｋにおいて基板１の液晶層３側には平面視短冊状の透明電極５０が、図７の紙面垂直方向に伸びるように、かつ、図７の紙面左右方向に相互に離間して表示領域に対応するように形成され、基板２０の液晶層３側には平面視短冊状の複数の電極６０が、図７の紙面左右方向に伸びるように、かつ、図７の紙面垂直方向に相互に離間して表示領域に対応するように形成され、上下の電極５０、６０は平面視９０゜に交差するように配置されている。なお、前記電極６０は後に詳述するように光反射性の金属からなる反射電極部６０ａとこの反射電極部６０ａの一部に形成された透孔６０ｂ内に配置された透明電極部６０ｃとから構成されている。
【００７０】
半透過反射型液晶表示装置Ｋにおいて表示領域は多数の画素が集合して構成され、各画素は図８に示すように電極５０、６０を平面視した場合に電極５０と電極６０とが交差した部分により区画される。本実施形態の液晶表示装置Ｋはカラー表示を前提とした構造とされているので、具体的に図８に示す鎖線で区画される平面視正方形状の１つの画素Ｇが、３本の電極５０と１本の電極６０との交差部分で区画され、１つの画素Ｇは１本の電極５０と１本の電極６０とで区画される分割画素領域Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３に分割されている。そして、これらの分割画素領域Ｇ１〜Ｇ３に対応する電極６０の中央部分に個々に長方形状の透孔６０ｂが形成され、これらの透孔６０ｂの内側に透明電極部６０ｃが形成されている。より具体的には、電極６０の下方に位置する基板２０の上面に透孔６０ｂの位置に合わせて凹部２０ａが形成され、凹部２０ａが形成された部分の周囲が突部２０ｂとされ、前記凹部２０ｂの内面に透明電極部６０ｃが形成され、突部２０ｂの上面に光反射性の金属電極からなる反射電極部（反射手段）６０ａが形成され、反射電極部６０ａと透明電極部６０ｃが接続一体化されて電極６０が構成されている。また、これらの電極６０ａ、６０ｃの上にはこれらの電極とその周囲部分を覆って配向膜７０が形成されている。前記電極６０に形成された透孔６０ｂの大きさは、分割画素領域Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３のいずれか１つの大きさに対し、各分割画素領域の縦幅と横幅をいずれも数分の一程度とした大きさに形成される。
【００７１】
なお、本実施形態の如くカラー表示を前提とするのではなく、白黒表示に対応した構造の場合は、電極５０、６０を同じ幅の短冊状の電極として後述のカラーフィルタを省略すれば良い。
【００７２】
前記基板２０に凹部２０ａと突部２０ｂを形成することにより、基板１、２０間に挟持された液晶層３の厚さは凹部２０ａに対応する部分と突部２０ｂに対応する部分とにおいて異なるように形成されている。ここで凹部２０ａに対応する領域の液晶層３の厚さをｄtとし、突部２０ｂに対応する領域の厚さをｄrとするとともに、液晶層３を構成する液晶分子自信が有する屈折率異方性をΔｎ（＝Δｎ〃−Δｎ⊥：液晶分子の長軸に平行な方向の屈折率から液晶分子の長軸に垂直の方向の屈折率を引いた値）とすると、ｄtとｄrの値の間には先の（１）式〜（２）式を満足する関係を有することが好ましい。
【００７３】
一方、基板２０に対向する側の基板１の液晶層３側には、カラーフィルタ１０と電極５０と配向膜１１とが積層されている。これらのうち、電極５０は先に図８を基に説明した如く、電極６０と交差状態で配置されるが、前記電極５０の幅はこの実施形態では電極６０の幅の３分の一程度、あるいはそれよりも若干小さい値に形成されているが、図８に示す形状と幅に限るものではない。
【００７４】
以上の構造において、３本の電極５０と１本の電極６０に挟まれる平面視正方形状の液晶層３の表示領域を１つの画素と仮定すると、１本の電極５０と１本の電極６０の反射電極部６０ａとの間の部分の液晶層３に相当する部分が反射表示部Ｒとされるとともに、１本の電極５０と１本の電極６０の透明電極部６０ｃとの間の部分の液晶層３に相当する部分が透過表示部Ｔとされる。
【００７５】
また、各分割画素領域Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３の平面位置に対応するようにカラーフィルタ１０の各着色部分が配置される。カラーフィルタ１０は「Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）」のいずれかに着色された着色部１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃとこれら着色部の境界部分に配置された遮光層（ブラックマトリクス）１０ａとからなるので、分割画素領域Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３のいずれかにカラーフィルタ１０の３原色「Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）」のいずれかの着色部が配置され、各分割画素領域の周囲部分の表示に寄与しない部分にカラーフィルタ１０の遮光層１０ａが配置されている。
【００７６】
また、基板１の上面側（観測者側）には位相差板１２と偏光板１３とが配置されるとともに、基板２０の下面側にも位相差板１４と偏光板１５とが配置されている。これらの位相差板と偏光板は必要な数だけ設けることができる。
【００７７】
次に、図７と図８に示す構造の半透過反射型液晶表示装置Ｋの作用効果について説明する。
【００７８】
本実施形態の液晶表示装置Ｋにおいて、反射表示を行う場合には、装置の外部側から入射する光を利用し、この入射光を基板１の外部側からカラーフィルタ１０、電極５０、配向膜１１を介して液晶層３側に導き、配向膜７０を通過させた後に反射電極部６０ａで反射させて再度液晶層３を通過させてから配向膜１１、電極５０、カラーフィルタ１０、基板１、位相差板１２、偏光板１３を介して装置外部に戻すことにより観察者に到達させて反射型のカラー表示を行うことができる。
【００７９】
また、透過表示を行うには、バックライト４から発せられた光を偏光板１５、位相差板１４、基板２０、透明電極６０ｃ、配向膜７０、液晶層３、配向膜１１、電極５０、カラーフィルタ１０、基板１、位相差板１２、偏光板１３の順に透過させて透過カラー表示を行うことができる。
【００８０】
これらの表示形態において、反射表示部Ｒの液晶層３の厚さｄtよりも、透過表示部Ｔの液晶層３の厚さｄfを大きくし、しかもｄtとｄfの関係を前述の（１）、（２）式のいずれかに合致する関係に設定しているので、反射表示部Ｒと透過表示部Ｔでの液晶層３としての電圧毎の透過率または反射率の状態をいずれも理想的な状態に揃えることができる。よって、透過表示とした場合の同じ駆動電圧での優れた表示の明るさと、反射表示とした場合の同じ駆動電圧での優れた表示の明るさを両立することができる。よって本第６実施形態の構造により、第１実施形態の場合と同様に、反射表示部においても透過表示部においても高コントラストな表示状態を得ることができる。
【００８１】
「第７実施形態」
図１８は、本発明に係る半透過反射型液晶表示装置をアクティブマトリクスタイプの液晶表示装置に適用した第７実施形態を示すものである。
【００８２】
本第７実施形態の半透過反射型液晶表示装置においても上下に対向配置された透明のガラス等からなる基板１８０３、１８１７の間に液晶層１８０８が挟持された基本構造は前述したその他の実施形態と同等とされ、下方の基板１８１７の下方側にはバックライトが設けられている。上方の基板１８０３の外面には、偏光板１８０１、位相差板１８０２が形成され、内面にはＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）からなるカラーフィルタ１８０４、透明なアクリル樹脂からなる保護膜１８０５、透明電極１８０６、配向膜１８０７が順次形成されている。一方、下方の基板１８１７には液晶層１８０８側の内面に、凸凹構造を有する反射電極１８１１、透明電極１８１０、配向膜１８０９が形成され、バックライト側の外面には位相差板１８１２、偏光板１８１３が配置されている。バックライトは、光源１８
１５と導光板１８１４などから構成される。
【００８３】
本第７実施形態の液晶表示装置では、基板１８０３の内面側にアクリル等の感光性樹脂層などの樹脂層からなる保護層１８０５を透過表示部以外の全体に形成して、透過表示部に凹部が形成されている。保護膜１８０５として用いた感光性樹脂としては、感光材料を添加したアクリル樹脂等を適用することができる。前記凹部の大きさと位置関係は、先の第１実施形態と同等とされている。従って凹部に対応する液晶層１８０８の領域が透過表示部Ｔとされ、突部に対応する液晶層１８０８の領域が反射表示部Ｒとされる点については先の第１実施形態と同等である。
【００８４】
「第８実施形態」
図１９は、本発明に係る半透過反射型液晶表示装置をアクティブマトリクスタイプの液晶表示装置に適用した第８実施形態を示すものである。
【００８５】
本第８実施形態の半透過反射型液晶表示装置においても上下に対向配置された透明のガラス等からなる基板１９０３、１９１７の間に液晶層１９０８が挟持された基本構造は前述したその他の実施形態と同等とされ、下方の基板１９１７の下方側にはバックライトが設けられている。上方の基板１９０３の外面には、偏光板１９０１、位相差板１９０２が形成され、透明電極１９０６、配向膜１９０７が順次形成されている。一方、下方の基板１９１７には液晶層１９０８側の内面に、凸凹構造を有する反射板１９１１、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）からなるカラーフィルタ１９０４、透明なアクリル樹脂からなる保護膜１９０５、透明電極１９１０、配向膜１９０９が順次形成され、バックライト側の外面には位相差板１９１２、偏光板１９１３が配置されている。バックライトは、光源１９１５と
導光板１９１４などから構成される。
【００８６】
本第８実施形態の液晶表示装置では、基板１９１７の内面側にアクリル等の感光性樹脂層などの樹脂層からなる保護層１９０５を透過表示部以外の全体に形成して、透過表示部に凹部が形成されている。保護膜１９０５として用いた感光性樹脂としては、感光材料を添加したアクリル樹脂等を適用することができる。前記凹部の大きさと位置関係は、先の第１実施形態と同等とされている。従って凹部に対応する液晶層１９０８の領域が透過表示部Ｔとされ、突部に対応する液晶層１９０８の領域が反射表示部Ｒとされる点については先の第１実施形態と同等である。
【００８７】
また、本第８実施形態の液晶表示装置では、基板１９１７内面の透明電極１９１０は反射表示部、透過表示部ともに同じ材料のＩＴＯで形成されている。基板１９０３内面の透明電極１９０６も基板１９１７内面の透明電極１９１０と同じ材料であるＩＴＯで形成されている。
【００８８】
「第９実施形態」
図２０は、本発明に係る半透過反射型液晶表示装置をアクティブマトリクスタイプの液晶表示装置に適用した第９実施形態を示すものである。
【００８９】
本第９実施形態の半透過反射型液晶表示装置においても上下に対向配置された透明のガラス等からなる基板２００３、２０１７の間に液晶層２００８が挟持された基本構造は前述したその他の実施形態と同等とされ、下方の基板２０１７の下方側にはバックライトが設けられている。上方の基板２００３の外面には、偏光板２００１、位相差板２００２が形成され、内面にはＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）からなるカラーフィルタ２００４、透明なアクリル樹脂からなる保護膜２００５、透明電極２００６、配向膜２００７が順次形成されている。一方、下方の基板２０１７には液晶層２００８側の内面に、凸凹構造を有する反射板２０１１、ＳｉＯ２からなる絶縁膜２０１６、透明電極２０１０、配向膜２００９が形成され、バックライト側の外面には位相差板２０１２、偏光板２０１３が配置されている。バックライトは、光源２０１５と導光板２０１４などから構成される。
【００９０】
本第９実施形態の液晶表示装置では、基板２０１７内面の透明電極２０１０は反射表示部、透過表示部ともに同じ材料のＩＴＯで形成されている。基板２００３内面の透明電極２００６も基板２０１７内面の透明電極２０１０と同じ材料であるＩＴＯで形成されている。
【００９１】
図２１は、図２０の半透過反射型液晶装置に使用した下方基板２０１７の正面模式図である。基板２０１７上には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）素子２１０１、ゲート線２１０２、信号線２１０３、反射表示部２１０４、透過表示部２１０５などが形成されている。この基板上に形成される配向膜は、透過表示部２１０５の長手方向に平行にラビング法によって配向処理２１０６されている。
【００９２】
（電子機器の実施形態）
次に、前記第１〜第６実施形態の半透過反射型液晶表示装置Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｊのいずれかを備えた電子機器の具体例について説明する。
【００９３】
図９（ａ）は、携帯電話の一例を示した斜視図である。
【００９４】
図９（ａ）において、符号２００は携帯電話本体を示し、符号２０１は前記の半透過反射型液晶表示装置Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｊのいずれかを用いた液晶表示部を示している。
【００９５】
図９（ｂ）は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。
【００９６】
図９（ｂ）において、符号４００は時計本体を示し、符号４０１は前記の半透過反射型液晶表示装置Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｊのいずれかを用いた液晶表示部を示している。
【００９７】
図９（ｃ）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。
【００９８】
図９（ｃ）において、符号３００は情報処理装置、符号３０１はキーボードなどの入力部、符号３０３は情報処理装置本体、符号３０２は前記の半透過反射型液晶表示装置Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｊのいずれかを用いた液晶表示部を示している。
図９（ａ）〜（ｃ）に示す各々の電子機器は、前記の半透過反射型液晶表示装置Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｊのいずれかを用いた液晶表示部を備えたものであり、先に説明した第１〜第６実施形態のいずれかの半透過反射型液晶表示装置Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｊの特徴を有するので、いずれの半透過反射型液晶表示装置Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｊを用いても透過表示と反射表示が可能な明るく、高コントラストな表示品質の優れた液晶表示部を備えた電子機器となる。
【実施例】
【００９９】
対向するガラス製の基板１、２間に誘電異方性が正のネマティック液晶を挟持した液晶セルを組み立てた。上側のガラス基板の液晶層側に、ＩＴＯからなる全面電極を形成し、更にポリイミドの配向膜を形成した。下側のガラス基板の液晶層側には図１と図２に示す断面構造あるいは平面構造の凹凸部および透明電極部と反射電極部を有する画素電極を多数形成した。下側のガラス基板の上にエッチングにより平面視縦幅１００μｍ、平面視横幅２０μｍの長方形状の凹部を５０μｍの間隔で３２０×３個（ＧＶＧＡパネルの場合に３２０×３個：なお、ＶＧＡパネルを構成する場合は６４０×３個とする。）形成し、凹部の内表面にＩＴＯからなる透明電極部を形成し、それらの透明電極部の周囲を個々に覆うように図２に示す平面矩形状のＡｌ薄膜からなる反射電極部を形成した。透明電極部と反射電極部とからなる電極を駆動するために薄膜トランジスタ回路を形成した。また、上側の基板１の配向膜のラビング方向と下側の基板の配向膜のラビング方向を１８０°異なるアンチパラレル方向（図１０において、上側の基板の配向膜のラビング方向を＋ｙ方向、下側の基板の配向膜のラビング方向を−ｙ方向）とした。
【０１００】
以上のように構成した前記液晶セルにおいて、反射表示部の液晶の複屈折Δｎを０.０５、ｄを３.０μｍとし、リタデーション値Δｎｄを１５０ｎｍとするとともに、透過表示部の液晶の複屈折Δｎを０.０５、ｄを５.８μｍとし、リタデーション値を２９０ｎｍとした。
【０１０１】
次に、上側の基板の上には図１０に示すように２枚の位相差板１２と１枚の偏光板１３を重ね、下側の基板の下には２枚の位相差板１４と１枚の偏光板１５を重ねる構造としてバックライトを装着した。なお、上側の偏光板１３の透過軸の傾斜角θ1は図１１に示すようにＸ方向に平行なＸ軸に対して１５°、１枚目の位相差板１２の遅相軸の傾斜角度θ2をＸ軸に対して３０°、リタデーション値（Δｎｄ）は２６０ｎｍ、２枚目の位相差板１２の遅相軸の傾斜角度θ3をＸ軸に対して９０°、リタデーション値は１１０ｎｍ、下側の基板２側に設けた１枚目の位相差板１４の遅相軸の傾斜角度θ4を４５°、リタデーション値は１４ｎｍ、２枚目の位相差板１４の遅相軸の傾斜角度θ5を７０°、リタデーション値は２７０ｎｍ、偏光板１５の透過軸の傾斜角度θ6を４０°とした。
【０１０２】
以上の構成の液晶セルを用いた場合、反射表示部（Δｎｄ＝１５０ｎｍ＝０.１５μｍ）における駆動電圧に対する反射率の測定結果を図１１に示し、透過表示部（Δｎｄ＝２９０ｎｍ＝０.２９μｍ）における駆動電圧に対する透過率の測定結果を図１２に示す。これらの図に示す関係からΔｎｄが０.１５μｍの構造の反射表示部においても、Δｎｄが０.２９μｍの構造の透過表示部においても、駆動電圧が低い場合に９５％を超える高い反射率あるいは透過率を有し、駆動電圧が４〜５Ｖの場合に１％程度あるいはそれ以下の０に近い反射率あるいは透過率を有することが明らかである。
【０１０３】
以上のことからΔｎｄを調整した反射表示部と透過表示部を有する液晶セルであるならば、同じ駆動条件の電圧において、反射表示部において高い反射率と透過表示部において高い透過率の両方を満足する表示形態を得ることができる。
【０１０４】
次に比較のために、ガラス基板に対して凹部を形成しないで電極を反射電極部と透明電極部から構成し、Δｎｄを０.１５μｍ（１５０ｎｍ）の一定値に設定した液晶セルを組み立て、その液晶セルにおける透過表示部の透過特性を測定した結果を図１３に示し、ガラス基板に対して凹部を形成しないで電極を反射電極部と透明電極部から構成し、Δｎｄを０.２９μｍ（２９０ｎｍ）の一定値に設定した液晶セルを組み立て、その液晶セルにおける反射表示部の反射特性を測定した結果を図１４に示す。
【０１０５】
図１３に示す結果から、Δｎｄを０.１５μｍ（１５０ｎｍ）に設定した場合に透過表示部の透過特性は液晶表示装置として極めて暗い程度の透過特性であり、３０％を下回る透過率を示すのみであった。次に図１４に示す結果から、Δｎｄを０.２９μｍ（２９０ｎｍ）に設定した場合に反射表示部における反射率は不安定であり、低電圧側で反射率が悪く、黒表示とすると、２〜３Ｖの駆動電圧において透過率が高く明るい表示形態であるが、４〜５Ｖの駆動電圧において再度透過率が低く暗い表示となるというように、電圧に応じて反射率が３段階に変動するので、液晶表示装置として使用に供することが難しいという特性を示す。
【０１０６】
以上説明の如く図１１〜図１４に示す結果から、反射表示部のΔｎｄを０.１５μｍ（１５０ｎｍ）に、透過表示部のΔｎｄを０.２９μｍ（２９０ｎｍ）とした先に記載の反射表示部と透過表示部を有する構造であるならば、０〜１.４Ｖの範囲の低電圧駆動条件においては反射率と透過率のいずれにも優れ、明るい表示が可能であり、４〜５Ｖの範囲の高電圧駆動条件においては反射率と透過率を低くして良好な黒表示が可能な液晶表示装置を得ることができることが明らかになった。
【０１０７】
次に、先の実施例構成と同等の構成の複数の液晶セルを用い、各液晶セルにおけるセルギャップを変更して、液晶層の厚さを適宜変更し、透過表示部と反射表示部のそれぞれの液晶層の厚さの比（ｄt／ｄf）と透過率との関係を測定した結果を図１５に示す。
【０１０８】
図１５に示す関係から、透過率が８０％以上の場合、即ち、液晶セルの液晶表示においてより明るい表示を得るためには、（ｄt／ｄf）の値を１.６以上、かつ２.６以下の範囲とすることが好ましいことが判明した。また、図１６に示す関係から、更に明るい表示を得るための透過率として９０％以上を得るためには、１.８以上、２.４以下とすることが好ましく、最も明るい９５％以上の透過率を得るためには１.９以上、２.３以下とすることが必要であることも判明した。
【０１０９】
なお、図１６において（ｄt／ｄf）の比をとるということは、透過表示部Ｔと反射表示部Ｒのそれぞれの構造のΔｎｄの比をとったということと等価であると考えることができるので、先に限定した（１）〜（２）式の数値範囲を立証することができた。
【０１１０】
次に、図５に示す構造の液晶セルを組み立てた。この液晶セルにおいて、偏光板、位相差板、上側のガラス基板は先に示す実施例の液晶セルと同等であるが、下側の基板に凹部を形成することなしに平面状のガラス基板を用いた。下側の基板の透過電極部と反射電極部の平面形状は先の実施例の液晶セルと同等であり、平面視図２に示すような電極形状となるように各部の大きさを先の実施例と同等とした。ただし、上側の基板に設ける配向膜と下側の基板に設ける配向膜に対し、反射電極部上の領域に対応する部分には液晶のプレチルト角を４５°になるように垂直配向性の配向膜（例えば、ＪＳＲ株式会社商品名：ＪＡＬＳ−２０４）を使用し、透過電極部の領域に対応する部分には液晶のプレチルト角を１°になるように平行配向性の配向膜（例えば、ＪＳＲ株式会社商品名：ＡＬ−１２５４
）を用いた。なお、これらの配向膜は例えば特開平５−２１００９９号公報に記載されている方法で作製することができる。
【０１１１】
得られた液晶セルに対して反射表示部の液晶のプレチルト角から透過表示部の液晶のプレチルト角を引いた値と、（透過表示部のリタデーション値／反射表示部のリタデーション値）の関係を測定した結果を図１６に示す。
【０１１２】
図１６に示す結果から、反射表示部と透過表示部のそれぞれの液晶のプレチルト角の差異に対し、３０°以上、５０°以下の範囲に設定するならば、リタデーションの比を概ね良好な表示特性が得られる１.４以上、２.５以下の範囲に調整できることが明らかである。
【０１１３】
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明の液晶装置によれば、半透過反射型液晶装置構造において、反射表示部に対応する液晶層の厚さをｄhとし、透過表示部に対応する液晶層の厚さをｄtとすると、１.８ｄh≦ｄt≦２.４ｄhの関係式を満足するように反射表示部の液晶層厚と透過表示部の液晶層厚を設定するならば、反射表示した領域の液晶の透過率と透過表示した領域の液晶の透過率とを揃えることができ、反射表示部と透過表示部において、いずれも高いコントラストの表示状態を保つことができる。
【０１１４】
また、このような高いコントラストの表示状態を得るために、ネマティック液晶の屈折率異方性をΔｎとし、前記反射表示部の液晶層の厚さｄhとの積をΔｎｄh、前記透過表示部の液晶層の厚さｄtとの積をΔｎｄtとすると、１.８Δｎｄh≦Δｎｄt≦２.４Δｎｄhの関係式が満足するように構成しても良い。
【０１１５】
更に、反射表示部と透過表示部において液晶層の厚さを変える場合に、反射手段を有していない側の基板の液晶層側に透過表示部に対応するように凹部を形成する構造を採用することができる。
【０１１６】
反射表示部と透過表示部において液晶層の厚さを変える代わりに、液晶のプレチルト角を反射表示部の液晶のプレチルト角と透過表示部の液晶のプレチルト角の差異において、３０〜５０°の範囲とすることでも本発明の目的を達成することができ、反射表示部と透過表示部のいずれにおいても高コントラストの表示状態を得ることができる。
【０１１７】
カラーフィルタ上に形成する透明な保護膜を透過表示部に対応する部分には形成しないことで、透過表示部だけに凹部を形成する構造を採用することができる。
【０１１８】
透過表示部と反射表示部の境界が同一材料の透明電極で連続的につながっているので、境界部がなだらかな傾斜を持つようになり、反射表示部と透過表示部の段差に生じる配向不良を最小限に抑制することができ、反射表示部および透過表示部ともコントラストの高い表示状態に保つことができる。
【０１１９】
透過表示部は矩形形状をしていて矩形形状の長手方向と液晶配向膜の配向処理方向が概ね平行であるので、反射表示部と透過表示部の段差に生じる配向不良を最小限に抑制することができ、反射表示部および透過表示部ともコントラストの高い表示状態に保つことができる。
【０１２０】
更に、本発明にかかる液晶表示装置を備えた電子機器であるならば、透過表示と反射表示の両方を有効に利用でき、高コントラストな表示が可能な電子機器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】図１は本発明に係る半透過反射型液晶表示装置の第１実施形態を示す断面図。
【図２】図２は図１に示す第１実施形態の構造の電極形状を示す平面図。
【図３】図３は本発明に係る半透過反射型液晶表示装置の第２実施形態を示す断面図。
【図４】図４は本発明に係る半透過反射型液晶表示装置の第３実施形態を示す断面図。
【図５】図５は本発明に係る半透過反射型液晶表示装置の第４実施形態を示す断面図。
【図６】図６は本発明に係る半透過反射型液晶表示装置の第６実施形態を示す断面図。
【図７】図７は本発明に係る半透過反射型液晶表示装置の第５実施形態を示す断面図。
【図８】図８は図７に示す第５実施形態の構造の電極形状を示す平面図。
【図９】図９は図１〜図９に示す各実施形態の半透過反射型液晶表示装置が適用される電子機器の例を示すもので、図９（ａ）は携帯電話を示す斜視図、図９（ｂ）は腕時計を示す斜視図、図９（ｃ）は携帯型情報処理装置を示す斜視図である。
【図１０】図１０は実施例で適用した半透過反射型液晶表示装置の偏光板の偏向軸と位相差板の遅相軸と上基板のラビング方向と下基板のラビング方向を示す図である。
【図１１】図１１は実施例で得られた半透過反射型液晶表示装置においてΔｎｄを０.１５とした場合の反射表示部の液晶層の反射率を示す図である。
【図１２】図１２は実施例で得られた半透過反射型液晶表示装置においてΔｎｄを０.２９とした場合の透過表示部の液晶層の透過率を示す図である。
【図１３】図１３は比較例で得られた半透過反射型液晶表示装置においてΔｎｄを０.１５とした場合の透過表示部の液晶層の透過率を示す図である。
【図１４】図１４は実施例で得られた半透過反射型液晶表示装置においてΔｎｄを０.２９とした場合の反射表示部の液晶層の反射率を示す図である。
【図１５】図１５は実施例で得られた半透過反射型液晶表示装置において透過率に対する（透過表示部の液晶層厚／反射表示部の液晶層厚）の値の依存性を示す図である。
【図１６】図１６は実施例で得られた半透過反射型液晶表示装置において（透過表示部のリタデーション値／反射表示部のリタデーション値）に対する（反射表示部のプレチルト角−透過表示部のプレチルト角）の値の依存性を示す図である。
【図１７】図１７は半透過反射型液晶表示装置の第１の従来例を示す断面図である。
【図１８】図１８は本発明に係る半透過反射型液晶表示装置の第７実施形態を示す断面図。
【図１９】図１９は本発明に係る半透過反射型液晶表示装置の第８実施形態を示す断面図。
【図２０】図２０は本発明に係る半透過反射型液晶表示装置の第９実施形態を示す断面図。
【図２１】図２１は本発明に係る半透過反射型液晶表示装置の第９実施形態を示す正面模式図。
【符号の説明】
【０１２２】
Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｊ…半透過反射型液晶表示装置
ｄf…反射表示部の液晶層の厚さ
ｄt…透過表示部の液晶層の厚さ
１、２２、３１、３２、１８０３、１８１７、１９０３、１９１７、２００３、２０１７…基板
２ａ、２２ａ、３１ａ…凹部
２ｂ、２２ｂ、３１ｂ…突部
３、１８０８、１９０８、２００８…液晶層
５、６…電極
６ａ、１８１１、２１０４…反射電極部（反射手段）
６ｃ、１８１０、２１０５…透明電極部
７、１１、３７、４１、４５、４６…配向膜
ｄt…透過表示部の液晶層厚
ｄf…反射表示部の液晶層厚
Ｇ…画素
Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３…分割画素領域
１０、１８０４、１９０４、２００４…カラーフィルタ
１２、１４、１８０２、１８１２、１９０２、１９１２、２００２、２０１２…位相差板
１３、１５、１８０１、１８１３、１９０１、１９１３、２００１、２０１３…偏光板
θh…反射表示部のプレチルト角
θt…透過表示部のプレチルト角
３１ａ…凹部
３６ｄ、５０…位相差層
１８０５、１９０５、２００５…保護膜
１８０６、１９０６、１９１０、２００６、２０１０…透明電極
１８０７、１８０９、１９０７、１９０９、２００７、２００９…配向膜
１９１１、２０１１…反射板
１８１４、１９１４、２０１４…導光板
１８１５、１９１５、２０１５…光源
２１０１…ＴＦＴ素子
２１０２…ゲート線
２１０３…信号線
２１０６…配向処理方向
【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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