(57)【要約】【課題】反射表示のときも透過表示のときも良好な品質のカラー画像を表示することができる反射／透過型液晶表示装置を提供する。【解決手段】液晶素子１の各画素Ａをそれぞれ、前側から入射し反射膜８により反射された光を前側に出射して表示する反射表示部Ａ１と、後側から入射した光を前側に出射させて表示する透過表示部Ａ２とに分け、この液晶素子１の前側基板２の内面に、各画素Ａの反射表示部Ａ１にそれぞれ対応する複数の色のカラーフィルタ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂを設けるとともに、前記液晶素子１の後側に、前記各画素Ａにそれぞれ対応する複数の発光素子１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂを有し、これらの発光素子からそれぞれ、その発光素子が対応する画素Ａの反射表示部Ａ１に対応するカラーフィルタの色と実質的に同じ色の着色光を前記画素に向けて出射する光源１６を配置した。【選択図】　　図１
2004061616.tif 000002
【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との間に液晶層が設けられ、前記前側基板と後側基板の対向する内面の一方に少なくとも１つの電極が設けられ、他方の内面に前記少なくとも１つの電極と対向する領域により複数の画素を形成するための複数の電極が設けられるともに、前記液晶層よりも後側に前記複数の画素内の予め定められた領域に対応させて設けられた反射膜と、前記前側基板と後側基板のいずれかの内面に前記複数の画素の前記反射膜が設けられた領域にそれぞれ対応させて設けられた複数の色のカラーフィルタとを備え、前記複数の画素の前記反射膜が設けられた領域が、前側から入射して前記反射膜により反射されて前側に出射する光を制御して反射表示する反射表示部を形成し、前記複数の画素の前記反射表示部以外の領域が、後側から入射して前側に出射する光を制御することにより透過表示する透過表示部を形成する液晶素子と、
前記液晶素子の後側に配置され、前記液晶素子の複数の画素にそれぞれ対応する複数の発光素子を有し、これらの発光素子からそれぞれ、その発光素子が対応する前記画素の前記反射表示部に対応するカラーフィルタの色と実質的に同じ色の着色光を前記画素に向けて出射する光源と、
を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
光源の複数の発光素子はそれぞれ、液晶素子の画素の透過表示部の全域に対向する出射面を有し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３】
光源の複数の発光素子はそれぞれ、液晶素子の画素の透過表示部よりも大きい出射面を有しており、これらの発光素子の出射面に、前記発光素子からの出射光をその発光素子が対応する前記画素の透過表示部に集光させる集光レンズが設けら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４】
液晶素子の複数の画素の液晶層厚のうち、反射表示部の液晶層厚が、実質的に透過表示部の液晶層厚の１／２に設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、反射表示と透過表示の両方の表示を行なう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、光源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の両方の表示を行なう反射／透過型のものとがある。
【０００３】
前記反射／透過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との間に液晶層が設けられ、前記前側基板と後側基板の対向する内面の一方に少なくとも１つの電極が設けられ、他方の内面に前記少なくとも１つの電極と対向する領域により複数の画素を形成するための複数の電極が設けられるともに、前記後側基板の後側に半透過反射膜が配置され、前記前側基板の外面と前記半透過反射膜の後側とにそれぞれ偏光板が配置された液晶素子と、前記液晶素子の後側に配置された光源とからなっており、さらにカラー画像を表示する反射／透過型液晶表示装置は、前記液晶素子の前側基板と後側基板のいずれか、例えば前側基板の内面に、前記複数の画素にそれぞれ対応させて、前記画素に対応する複数の色のカラーフィルタを設けた構成となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のカラー画像を表示する反射／透過型液晶表示装置は、外光を利用する反射表示のときの表示画像の品質と、光源からの照明光を利用する透過表示のときの表示画像の品質とが異なるという問題をもっている。
【０００５】
すなわち、従来のカラー画像を表示する反射／透過型液晶表示装置は、反射表示のときは、前記液晶素子にその前側から入射し、前記カラーフィルタと液晶層を透過して半透過反射膜により反射された光を、前記液晶層とカラーフィルタを再び透過させて前記液晶素子の前側に出射させ、透過表示のときは、前記液晶素子にその後側から入射し、前記半透過反射膜と液晶層とカラーフィルタを透過した光を前記液晶素子の前側に出射させるため、反射表示のときの出射光は、前記カラーフィルタを２回透過した着色光であり、透過射表示のときの出射光は、前記カラーフィルタを１回だけ透過した着色光である。
【０００６】
そのため、従来のカラー画像を表示する反射／透過型液晶表示装置は、反射表示のときの出射光が、透過表示のときに比べて、色純度は高いが強度が極端に低い光であるのに対し、透過表示のときの出射光が、反射表示のときに比べて、強度は充分高いが色純度が悪い光であり、したがって、反射表示のときに良好な品質のカラー画像が得られるように前記カラーフィルタの特性を設定された液晶表示装置は、透過表示のときの表示画像の品質が悪く、また、透過表示のときに良好な品質のカラー画像が得られるように前記カラーフィルタの特性を設定された液晶表示装置は、反射表示のときの表示画像の品質が悪い。
【０００７】
この発明は、反射表示のときも透過表示のときも良好な品質のカラー画像を表示することができる反射／透過型の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との間に液晶層が設けられ、前記前側基板と後側基板の対向する内面の一方に少なくとも１つの電極が設けられ、他方の内面に前記少なくとも１つの電極と対向する領域により複数の画素を形成するための複数の電極が設けられるともに、前記液晶層よりも後側に前記複数の画素内の予め定められた領域に対応させて設けられた反射膜と、前記前側基板と後側基板のいずれかの内面に前記複数の画素の前記反射膜が設けられた領域にそれぞれ対応させて設けられた複数の色のカラーフィルタとを備え、前記複数の画素の前記反射膜が設けられた領域が、前側から入射して前記反射膜により反射されて前側に出射する光を制御して反射表示する反射表示部を形成し、前記複数の画素の前記反射表示部以外の領域が、後側から入射して前側に出射する光を制御することにより透過表示する透過表示部を形成する液晶素子と、前記液晶素子の後側に配置され、前記液晶素子の複数の画素にそれぞれ対応する複数の発光素子を有し、これらの発光素子からそれぞれ、その発光素子が対応する前記画素の前記反射表示部に対応するカラーフィルタの色と実質的に同じ色の着色光を前記画素に向けて出射する光源とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
すなわち、この液晶表示装置は、前記液晶素子の複数の画素をそれぞれ、カラーフィルタを備えた反射表示部と、カラーフィルタを備えない透過表示部とに分け、前記液晶素子の後側に、この液晶素子の複数の画素にそれぞれ対応する複数の発光素子からそれぞれの画素の反射表示部に対応するカラーフィルタの色と実質的に同じ色の着色光を前記画素に向けて出射する光源を配置することにより、反射表示のときは、前記液晶素子の各画素の反射表示部から前記カラーフィルタにより着色された着色光を出射させ、透過射表示のときは前記液晶素子の各画素の透過表示部から前記光源の発光素子が出射する色の着色光を出射させるようにしたものである。
【００１０】
この液晶表示装置によれば、前記液晶素子のカラーフィルタの特性は反射表示だけに関与し、透過表示は前記光源の複数の発光素子が出射する着色光で表示されるため、前記カラーフィルタは特性を、反射表示のみを対象にして良好な品質のカラー画像が得られる特性に設定し、前記光源の複数の発光素子の出射光の色を、透過表示を対象にして良好な品質のカラー画像が得られるように設定することにより、反射表示のときも透過表示のときも良好な品質のカラー画像を表示することができる。
【００１１】
このように、この発明の液晶表示装置は、液晶素子の複数の画素をそれぞれ、カラーフィルタを備えた反射表示部と、カラーフィルタを備えない透過表示部とに分け、前記液晶素子の後側に、この液晶素子の複数の画素にそれぞれ対応する複数の発光素子からその発光素子が対応する前記画素の反射表示部に対応するカラーフィルタの色と実質的に同じ色の着色光を前記画素に向けて出射する光源を配置することにより、反射表示のときも透過表示のときも良好な品質のカラー画像を表示することができるようにしたものである。
【００１２】
この液晶表示装置において、前記光源の複数の発光素子はそれぞれ、前記液晶素子の画素の前記透過表示部の全域に対向する出射面を有しているのが望ましい。
【００１３】
さらに、前記光源は、前記複数の発光素子がそれぞれ、前記液晶素子の画素の透過表示部よりも大きい出射面を有しており、これらの発光素子の出射面に、前記発光素子からの出射光をその発光素子が対応する前記画素の透過表示部に集光させる集光レンズが設けられた構成のものがより望ましい。
【００１４】
また、この液晶表示装置においては、前記液晶素子の複数の画素の液晶層厚のうち、前記反射表示部の液晶層厚を、実質的に前記透過表示部の液晶層厚の１／２に設定するのが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１〜図３はこの発明の第１の実施例を示しており、図１は液晶表示装置の一部分の断面図、図２は前記液晶表示装置の１つの画素の平面図である。
【００１６】
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と、光源からの照明光を利用する透過表示の両方の表示を行なう反射／透過型のものであり、図１のように、液晶素子１と、この液晶素子１の表示の観察側とは反対側である後側に配置された光源１６とからなっている。
【００１７】
前記液晶素子１は、表示の観察側である前側（図１において上側）の透明基板２と、この前側基板２に対向する後側の透明基板３との間に液晶層４が設けられ、前記前側基板２と後側基板３の対向する内面（液晶層４に対向する面）の一方に、少なくとも１つの電極５が設けられ、他方の内面に、前記少なくとも１つの電極５と対向する領域により、前記液晶層４への電界の印加により前記液晶層４透過する光の偏光状態を制御する複数の画素Ａを形成するための複数の電極６が設けられるともに、前記液晶層４よりも後側に、前記複数の画素Ａ内の予め定められた領域にそれぞれ対応する複数の反射膜８が設けられ、さらに前記前側基板２と後側基板３のいずれか、例えば前側基板２の内面に、前記複数の画素Ａ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９Ｒ，９Ｇ，９Ｂが設けられた構成となっている。
【００１８】
なお、この液晶素子１は、例えばＴＦＴ（薄膜トランジスタ）をアクティブ素子とするアクティブマトリックス液晶素子であり、後側基板３の内面に設けられた電極６は、表示エリア内に行方向及び列方向にマトリックス状に配列させて形成された複数の画素電極、前側基板２の内面に設けられた電極５は、前記複数の画素電極６に対向する一枚膜状の対向電極である。
【００１９】
そして、前記後側基板３の内面には、前記複数の画素電極６にそれぞれ対応させて複数のＴＦＴ７が設けられるとともに、各行のＴＦＴ７にゲート信号を供給する複数のゲート配線と、各列のＴＦＴ７にデータ信号を供給する複数のデータ配線（いずれも図示せず）が設けられている。
【００２０】
なお、図１ではＴＦＴ７を簡略化して示しているが、このＴＦＴ７は後側基板３の基板面に形成されたゲート電極と、このゲート電極を覆って基板３の略全体に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜の上に前記ゲート電極と対向させて形成されたｉ型半導体膜と、前記ｉ型半導体膜の両側部の上にｎ型半導体膜を介して形成されたソース電極及びドレイン電極とからなっている。
【００２１】
また、図示しない前記ゲート配線とゲート配線のうち、ゲート配線は、後側基板３の基板面に前記ＴＦＴ７のゲート電極と一体に形成されて前記ゲート絶縁膜により覆われており、ゲート配線は、前記ゲート絶縁膜の上に形成され、前記ＴＦＴ７のドレイン電極につながっている。
【００２２】
そして、前記複数の画素電極６は、図示しない前記ゲート絶縁膜の上にＩＴＯ膜等の透明導電膜により形成されており、これらの画素電極６に、その画素電極６に対応するＴＦＴ７のソース電極が接続されている。
【００２３】
また、複数の反射膜８は、アルミニウム系合金等からなる高反射率の鏡面反射膜であり、この反射膜８は、前記複数の画素Ａ内の予め定められた領域、例えば前記画素Ａの中央部を除く周縁部の全域に対応させて枠状に形成されている。
【００２４】
この実施例では、図１のように、前記複数の反射膜８を、前記後側基板３の内面に、前記複数の画素電極６の上にそれぞれ重ねて形成し、前記画素電極６の中央部を、前記透明導電膜からなる透明電極部とし、前記画素電極６の周縁部を、前記透明導電膜とその上に形成された前記反射膜８とからなる反射電極部としている。
【００２５】
そして、図１及び図２に示したように、前記複数の画素Ａの周縁部の前記反射膜８に対応する領域はそれぞれ、表示の観察側である前側から入射し、前記反射膜８により反射された光を前側に出射して表示する反射表示部Ａ１とされ、前記複数の画素Ａの他の領域はそれぞれ、前記観察側とは反対側である後側から入射した光を前側に出射させて表示する透過表示部Ａ２とされている。
【００２６】
一方、前記前側基板２の内面には、その基板面に、前記複数の画素Ａを除く領域に対応する遮光膜１０と、前記複数の画素Ａの前記反射表示部Ａ１にそれぞれ対応する複数の光拡散層１１とが形成されており、これらの光拡散層１１の上に、前記赤、緑、青のカラーフィルタ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂが前記複数の画素Ａの反射表示部Ａ１にそれぞれ対応させて形成され、その上に、ＩＴＯ膜等の透明導電膜からなる対向電極５が形成されている。
【００２７】
そして、前記前側基板２と後側基板３は、前記複数の画素電極６がマトリックス状に配列する表示エリアを囲んで設けられた図示しない枠状シール材を介して接合されており、これらの基板２，３間の前記枠状シール材で囲まれた領域に液晶が充填されて液晶層４が形成されている。
【００２８】
この液晶素子１は、例えばホモジニアス配向型のものであり、前記液晶層４の液晶分子は、両基板２，３の最も内面にそれぞれ設けられた図示しない配向膜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定され、一方向に分子長軸を揃えてホモジニアス配向している。
【００２９】
さらに、この液晶素子１は、前記前側基板２と後側基板３の外面にそれぞれ配置された一対の偏光板１２，１３を備えるとともに、これらの偏光板１２，１３と前記前側基板２及び後側基板３との間にそれぞれ配置された表示のコントラストと視野角を向上させるための一対の位相差板１４，１５を備えている。
【００３０】
図３は、前記液晶素子１の液晶層４の液晶分子の配向方向４ａと、前記一対の偏光板１２，１３の透過軸１２ａ，１３ａの向きと、前記一対の位相差板１４，１５の遅相軸１４ａ，１５ａの向きを示している。
【００３１】
図３のように、前記液晶層４の液晶分子は、例えば前記表示エリアの横軸ｘに対して実質的に２２．５°ずれた方向に分子長軸を揃えてホモジニアス配向しており、前記一対の偏光板１２，１３はそれぞれ、その透過軸１２ａ，１３ａを、前記液晶層４の液晶分子の配向方向４ａに対して実質的に２２．５°ずれた方向（表示エリアの横軸ｘと実質的に平行な方向）に向けて配置されている。
【００３２】
また、前記一対の位相差板１４，１５は、いずれも、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位相差板（以下、λ／４板と言う）であり、このλ／４板１４，１５はそれぞれ、その遅相軸１４ａ，１５ａを、前記一対の偏光板１２，１３の透過軸１２ａ，１３ａに対して実質的に４５°ずれた方向に向けて配置されている。
【００３３】
なお、このλ／４板１４，１５の遅相軸１４ａ，１５ａは、前記偏光板１２，１３の透過軸１２ａ，１３ａに対し、前記液晶分子の配向方向４ａのずれ方向と同じ方向にずれており、したがって、前記液晶分子の配向方向４ａは、前記偏光板１２，１３の透過軸１２ａ，１３ａと前記λ／４板１４，１５の遅相軸１４ａ，１５ａとのなす角の略中間の方向にある。
【００３４】
次に、前記液晶素子１の後側に配置された光源１６について説明すると、この光源１６は、図１のように、前記液晶素子１の複数の画素Ａにそれぞれ対応させて配置された有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）からなる複数の固体発光素子１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂと、これらの発光素子１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂの間に形成された絶縁性の隔壁層１８とからなるフィルム状光源であり、前記複数の発光素子１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂからそれぞれ、その発光素子１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂが対応する前記画素Ａの反射表示部Ａ１に対応する赤、緑、青のカラーフィルタ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂの色と実質的に同じ色、つまり赤、緑、青の着色光を前記画素Ａに向けて出射する。
【００３５】
前記赤、緑、青の各色の発光素子（ＥＬ）１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂはそれぞれ、前記液晶素子１の各画素Ａの透過表示部Ａ２の全域に対向する出射面を有している。なお、この実施例では、前記発光素子１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂの出射面を、前記画素Ａの透過表示部Ａ２の面積よりも僅かに大きくしている。
【００３６】
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外光を利用する反射表示を行なうものであり、この反射表示のときは、表示の観察側である前側から図１に実線矢印で示したように入射した外光が、液晶素子１の前側偏光板１２によりその透過軸１２ａに沿った直線偏光光とされ、さらに前側のλ／４板１４による複屈折作用を受けて各画素Ａに入射する。
【００３７】
そして、前記液晶素子１の各画素Ａに入射した光のうち、前記反射表示部Ａ１に入射した光は、光拡散層１１により拡散され、さらにカラーフィルタ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂによりその吸収波長帯域の波長光を吸収されて赤、緑、青のいずれかの色の着色光となって液晶層４に入射し、前記各画素Ａの透過表示部Ａ２に入射した光は、前記光拡散層１１及びカラーフィルタ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂを透過せずに非着色光のまま液晶層４に入射する。
【００３８】
前記液晶層４に入射した光は、この液晶層４を透過して液晶分子の配向状態に応じた複屈折作用を受け、その光のうち、前記画素Ａの反射表示部Ａ１に入射して前記液晶層４を透過した光（着色光）が反射膜８により反射される。
【００３９】
なお、前記画素Ａの透過表示部Ａ２に入射して前記液晶層４を透過した光（非着色光）は、後側のλ／４板１５を透過して後側偏光板１３に入射し、この後側偏光板１３により吸収されるか、あるいは前記後側偏光板１３を透過して表示の観察面とは反対側である後側に出射する。
【００４０】
前記反射膜８により反射された光は、前記液晶層４とカラーフィルタ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂと光拡散層１１を再び透過し、さらに前側のλ／４板１４を透過して前側偏光板１２にその後側から入射し、この前側偏光板１２により吸収されるか、あるいは前記前側偏光板１２を透過して前側（観察側）に出射する。
【００４１】
すなわち、前記前側偏光板１２への入射光がこの偏光板１２の吸収軸に沿った直線偏光光であるときは、その光が前側偏光板１２により吸収されてその画素Ａの表示が暗表示になり、前記前側偏光板１２への入射光がこの偏光板１２の透過軸に沿った直線偏光光であるときは、その光が前側偏光板１２を透過して前側に出射し、その画素Ａの表示が前記カラーフィルタ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂの色の明表示になる。
【００４２】
次に、光源１６からの照明光を利用する透過表示について説明すると、この透過表示のときは、前記光源１６の各色の発光素子１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂから図１に破線矢印で示したように出射した赤、緑、青の着色光が、液晶素子１の後側偏光板１３によりその透過軸１３ａに沿った直線偏光光とされ、さらに後側のλ／４板１５による複屈折作用を受けて各画素Ａの透過表示部Ａ２に入射する。
【００４３】
なお、この実施例では、前記発光素子１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂの出射面を前記画素Ａの透過表示部Ａ２の面積よりも僅かに大きくしているため、前記発光素子１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂから出射した光束の外周部の光は前記画素Ａの反射表示部Ａ１に入射するが、その光は、前記反射膜８により反射されて後側に戻る。
【００４４】
前記各画素Ａの透過表示部Ａ２に入射した光（赤、緑、青の着色光）は、液晶層４を透過して液晶分子の配向状態に応じた複屈折作用を受け、さらに前側のλ／４板１４を透過して前側偏光板１２にその後側から入射し、この前側偏光板１２により吸収されるか、あるいは前記前側偏光板１２を透過して前側（観察側）に出射する。
【００４５】
すなわち、前記前側偏光板１２への入射光がこの偏光板１２の吸収軸に沿った直線偏光光であるときは、その光が前側偏光板１２により吸収されてその画素Ａの表示が暗表示になり、前記前側偏光板１２への入射光がこの偏光板１２の透過軸に沿った直線偏光光であるときは、その光が前側偏光板１２を透過して前側に出射し、その画素Ａの表示が前記光源１６の各発光素子１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂからの出射光の色の明表示になる。
【００４６】
なお、前記液晶素子１は、液晶層４の液晶分子を一方向に分子長軸を揃えてホモジニアス配向させるとともに、前記液晶分子の配向方向４ａと、前記一対の偏光板１２，１３の透過軸１２ａ，１３ａの向きと、前記一対のλ／４板１４，１５の遅相軸１４ａ，１５ａの向きを図３のように設定しているため、前記反射表示のときの表示も、前記透過表示のときの表示も、各画素Ａの電極５，６間に電界を印加しない無電界時の表示が明表示であるノーマリーホワイトモードの表示である。
【００４７】
この液晶表示装置において、カラーフィルタ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂは、前記液晶素子１の各画素Ａの反射表示部Ａ１の液晶層厚ｄ１が、実質的に透過表示部Ａ２の液晶層厚ｄ２の１／２になるような膜厚に形成するのが好ましく、このようにすることにより、前記液晶素子１の液晶の複屈折異方性Δｎと液晶層厚ｄとの積Δｎｄを、前記画素Ａの反射表示部Ａ１のΔｎｄ１と透過表示部Ａ１のΔｎｄ２とを実質的に等しくし、前記反射表示と透過表示の両方の表示特性をほとんど同じにすることができる。
【００４８】
なお、この実施例のように前記液晶素子１の液晶層４の液晶分子を一方向に分子長軸を揃えてホモジニアス配向させ、前記液晶分子の配向方向４ａと、前記一対の偏光板１２，１３の透過軸１２ａ，１３ａ及び一対のλ／４板１４，１５の遅相軸１４ａ，１５ａの向きを図３のように設定する場合、前記画素Ａの反射表示部Ａ１のΔｎｄ１と透過表示部Ａ１のΔｎｄ２は、２Δｎｄ１＝Δｎｄ２＝λ／２の関係に設定するのが好ましく、このようにすることにより、前記液晶素子１の電極５，６間に液晶分子が基板２，３面に対して実質的に垂直に配向する電界を印加したとき、つまり液晶層４の複屈折性が実質的に０になったときのリタデーション（λ／４板１４，１５によるリタデーション）を、前記画素Ａの反射表示部Ａ１と透過表示部Ａ２のいずれにおいてもλ／２とし、前記反射表示と透過表示の両方の暗表示をいずれも黒にすることができる。
【００４９】
このように、この液晶表示装置は、液晶素子１の複数の画素Ａをそれぞれ、カラーフィルタ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂを備えた反射表示部Ａ１と、カラーフィルタを備えない透過表示部Ａ２とに分け、前記液晶素子１の後側に、この液晶素子１の複数の画素Ａにそれぞれ対応する複数の発光素子１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂからその発光素子が対応する前記画素Ａの反射表示部Ａ１に対応するカラーフィルタ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂの色と実質的に同じ色の着色光を前記画素Ａに向けて出射する光源１６を配置することにより、反射表示のときは、前記液晶素子１の各画素Ａの反射表示部Ａ１から前記カラーフィルタ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂにより着色された着色光を出射させ、透過射表示のときは前記液晶素子１の各画素Ａの透過表示部Ａ２から前記光源１６の発光素子１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂが出射する色の着色光を出射させるようにしたものである。
【００５０】
この液晶表示装置によれば、前記液晶素子１のカラーフィルタ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂの特性は反射表示だけに関与し、前記光源１６の複数の発光素子１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂの出射光の色は透過表示だけに関与するため、前記カラーフィルタ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂの特性を、反射表示を対象にして良好な品質のカラー画像が得られるように設定し、前記光源１６の複数の発光素子１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂの出射光の色を、透過表示を対象にして良好な品質のカラー画像が得られるように設定することにより、反射表示のときも透過表示のときも良好な品質のカラー画像を表示することができる。
【００５１】
なお、前記反射表示のときの入射する外光の強度は、使用環境の明るさにもよるが、ほとんどの場合は、前記光源１６の発光素子（ＥＬ）１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂが出射する着色光の強度よりも低く、しかも、前記液晶素子１にその前側から入射した光が、前記カラーフィルタ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂによる２回の吸収（カラーフィルタの吸収波長帯域の波長光の吸収）を受けて前側に出射するため、反射表示のときに液晶素子１の各画素Ａの反射表示部Ａ２から出射する着色光の強度は、前側からの入射光の強度に比べてかなり低くなる。
【００５２】
しかし、この実施例の液晶表示装置では、図１及び図２に示したように、前記画素Ａの周縁部を反射表示部Ａ１とし、前記画素Ａの中央部を反射表示部Ａ２とすることにより、前記反射表示部Ａ１の面積を前記透過表示部Ａ２の面積よりも大きくしているため、前記反射表示の明るさを、透過表示の明るさに近くすることができる。
【００５３】
しかも、この実施例では、液晶素子１の各画素Ａの反射表示部Ａ１を形成するための反射膜８を、前記液晶素子１の後側基板３の内面に設け、前側から入射した光を、前記後側基板３の内面において前記反射膜８により反射させるようにしているため、前記反射表示を、後側の偏光板１３には光を透過させずに行なうことができ、したがって、反射表示のときの偏光板による吸収を前側の偏光板１２による２回の吸収だけにし、前記反射表示をより明るくすることができる。
【００５４】
さらに、この実施例では、前記液晶素子１の前側基板２の内面に、各画素Ａの反射表示部Ａ１にそれぞれ対応させて光拡散層１１を設けているため、前記反射表示を、正面輝度が充分に高く、しかも視野角が広い表示とすることができる。
【００５５】
すなわち、この液晶表示装置は、外光を利用する反射表示のときは、正面方向、つまり液晶素子１の画面の法線に沿った方向に対して斜めに傾いた方向（通常は画面の上縁側に傾いた方向）を使用環境のうちの最も明るい方向に向けて使用されるため、最も明るい外光の入射方向は、前記正面方向に対して斜めに傾いた方向であり、したがって、前側から入射した光をそのまま反射膜（鏡面反射膜）８により反射させると、その反射光が正面方向に対して斜めに傾いた方向に出射し、正面方向から観察される表示の輝度が低くなる。
【００５６】
しかし、この実施例の液晶表示装置では、正面方向に対して斜めに傾いた方向から前記液晶素子１の各画素Ａの反射表示部Ａ１に入射した光が前記光拡散層１１により拡散され、さらに前記反射膜８により反射された光が、再び前記光拡散層１１により拡散されて前側に出射するため、前記反射表示のときの表示の正面輝度を充分に高くするとともに、視野角を広くすることができる。
【００５７】
なお、前記光源１６のＥＬからなる発光素子１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂは、正面方向に均一な強度分布の照明光を出射するため、この光源１６からの照明光を利用する透過表示のときは、入射光を拡散させなくても、高い正面輝度が得られる。
【００５８】
また、上記実施例の液晶表示装置は、前記光源１６の複数の発光素子１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂがそれぞれ、前記液晶素子１の画素Ａの透過表示部Ａ２の全域に対向する出射面を有しているため、前記発光素子１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂからの出射光を前記液晶素子１の画素Ａの透過表示部Ａ２の全域に入射させ、前記透過表示を充分に明るくすることができる。
【００５９】
図４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、この液晶表示装置は、光源１５の複数の発光素子（ＥＬ）１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂをそれぞれ、前記液晶素子１の画素Ａの透過表示部Ａ２よりも大きい出射面を有するものとし、これらの発光素子１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂの出射面に、前記発光素子１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂからの出射光をその発光素子が対応する前記画素Ａの透過表示部Ａ２に集光させる集光レンズ１９を設けた構成としたものである。
【００６０】
なお、この実施例の液晶表示装置は、光源１５を上記のような構成としたものであるが、前記光源１５の他の構成は上述した第１の実施例と同じであり、また液晶素子１も第１の実施例と同じものであるから、重複する説明は図に同符号を付して省略する。
【００６１】
この実施例の液晶表示装置によれば、前記光源１５の複数の発光素子１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂから出射した着色光をそれぞれ前記集光レンズ１９により集光し、より強度の高い着色光にして前記液晶素子１の各画素Ａの透過表示部Ａ２に入射させることができるため、透過表示のときの表示をより明るくすることができる。
【００６２】
この実施例において、前記光源１５の複数の発光素子１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂは、図４に示したように、前記液晶素子１の画素Ａの面積と同程度の出射面を有するものが好ましく、このようにすることにより、前記発光素子１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂからの着色光をさらに高強度の着色光として前記液晶素子１の各画素Ａの透過表示部Ａ２に入射させ、透過表示のときの表示をさらに明るくすることができる。
【００６３】
なお、上述した第１及び第２の実施例では、液晶素子１の各画素Ａの周縁部を反射表示部Ａ１とし、前記画素Ａの中央部を透過表示部Ａ２としているが、前記反射表示部Ａ１と透過表示部Ａ２は、他の形状に形成してもよく、さらに前記反射表示部Ａ１と透過表示部Ａ２は、１つの画素Ａ内に複数形成してもよい。
【００６４】
また、上記実施例では、液晶素子１の前側基板２の内面にカラーフィルタ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂを設けているが、前記カラーフィルタ９Ｒ，９Ｇ，９Ｂは、前記液晶素子１の後側基板３の内面（好ましくは後側基板３の基板面と画素電極６との間）に設けてもよい。
【００６５】
さらに、上記実施例では、液晶素子１の前側基板２と後側基板３の内面の電極５，６をそれぞれＩＴＯ膜等の透明導電膜からなる透明電極とし、前記後側基板３の内面の電極６の上に、画素Ａの反射表示領域Ａ１を形成するための反射膜８を設けているが、前記後側基板３の内面の電極６は、少なくとも前記画素Ａの透過表示部Ａ２に対応する部分が透明であればよい。
【００６６】
すなわち、この発明の液晶表示装置においては、前記液晶素子１の前側基板２の内面の電極５が透明電極からなっており、後側基板３の内面の電極６の少なくとも前記透過表示部Ａ２に対応する部分が透明電極からなっていればよい。
【００６７】
そして、前記後側基板３の内面の電極６の透過表示部Ａ２に対応する部分だけを透明電極とする場合は、この電極６の反射表示部Ａ１に対応する部分を、前記反射膜８により形成してもよく、その場合は、前記透明電極を、その縁部を前記反射膜８の縁部に重ねて形成し、前記透明電極と反射膜８とを電気的に同電位の電極とすればよい。
【００６８】
また、上記実施例では、前記画素Ａの反射表示領域Ａ１を形成するための反射膜８を、液晶素子１の後側基板３の内面に設けているが、前記反射膜８は、液晶層４よりも後側であれば、前記後側基板３の外面に設けても、あるいは後側偏光板１３の後側に設けてもよく、その場合は、前記後側基板３の内面の電極６を、前記画素Ａの全域に対向する透明電極とすればよい。
【００６９】
さらに、上記実施例の液晶表示装置は、液晶表示素子１を、ＴＦＴをアクティブ素子とするアクティブマトリックス液晶素子としたものであるが、前記液晶素子は、ＭＩＭ等の２端子の非線型抵抗素子をアクティブ素子とするアクティブマトリックス液晶素子や、単純アクティブマトリックス液晶素子でもよく、さらに、ホモジニアス配向型に限らず、ＴＮ（ツイステッドネマティック）型、ＳＴＮ（スーパーツイステッドネマティック）型の液晶素子や、強誘電性または反強誘電性液晶素子等でもよい。
【００７０】
【発明の効果】
この発明の液晶表示装置は、液晶素子の複数の画素をそれぞれ、カラーフィルタを備えた反射表示部と、カラーフィルタを備えない透過表示部とに分け、前記液晶素子の後側に、この液晶素子の複数の画素にそれぞれ対応する複数の発光素子からその発光素子が対応する前記画素の反射表示部に対応するカラーフィルタの色と実質的に同じ色の着色光を前記画素に向けて出射する光源を配置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良好な品質のカラー画像を表示することができる。
【００７１】
この液晶表示装置において、前記光源の複数の発光素子はそれぞれ、前記液晶素子の画素の前記透過表示部の全域に対向する出射面を有しているのが望ましく、このようにすることにより、前記発光素子からの出射光を前記液晶素子の画素の透過表示部の全域に入射させ、前記透過表示を充分に明るくすることができる。
【００７２】
さらに、前記光源は、前記複数の発光素子がそれぞれ、前記液晶素子の画素の透過表示部よりも大きい出射面を有しており、これらの発光素子の出射面に、前記発光素子からの出射光をその発光素子が対応する前記画素の透過表示部に集光させる集光レンズが設けられた構成のものがより望ましく、このようにすることにより、前記透過表示のときの表示をより明るくすることができる。
【００７３】
また、この液晶表示装置においては、前記液晶素子の複数の画素の液晶層厚のうち、前記反射表示部の液晶層厚を、実質的に前記透過表示部の液晶層厚の１／２に設定するのが好ましく、このようにすることにより、前記反射表示と透過表示の両方の表示特性をほとんど同じにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施例を示す液晶表示装置の一部分の断面図。
【図２】前記液晶表示装置の１つの画素の平面図。
【図３】前記液晶素子の液晶層の液晶分子の配向方向と、一対の偏光板の透過軸の向きと、一対の位相差板の遅相軸の向きを示す図。
【図４】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。
【符号の説明】
１…液晶素子
Ａ…画素
Ａ１…反射表示部
Ａ２…透過表示部
２，３…基板
４…液晶層
４ａ…液晶分子の配向方向
５…対向電極
６…画素電極
７…ＴＦＴ
８…反射膜
９Ｒ，９Ｇ，９Ｂ…カラーフィルタ
１０…遮光膜
１１…光拡散層
１２，１３…偏光板
１２ａ，１３ａ…透過軸
１４，１５…位相差板（λ／４板）
１４ａ，１５ａ…遅相軸
１６…光源
１７Ｒ，１７Ｇ，１７Ｂ…発光素子（ＥＬ）
１９…集光レンズ
【図１】
2004061616.tif 000003
【図２】
2004061616.tif 000004
【図３】
2004061616.tif 000005
【図４】
2004061616.tif 000006