(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／透過型液晶表示素子を提供する。【解決手段】複数の画素部Ａをそれぞれ、表示の観察面側から入射し、カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂと液晶層４を透過した光を反射し、その反射光を前記観察面側に出射させて表示する反射表示領域Ａ１と、前記観察面側とは反対側から入射し、前記液晶層４とカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを透過した光を前記観察面側に出射させて表示する透過表示領域Ａ２とに分け、前記複数の画素部Ａにそれぞれ対応する前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの前記反射表示領域Ａ１に対応する部分の光吸収率を、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの前記透過表示領域Ａ２に対応する部分の光吸収率よりも低く設定した。【選択図】　　図１
2004093668.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶層への電界の印加により光の透過を制御する複数の画素部を有し、前記複数の画素部にそれぞれ対応させて複数の色のカラーフィルタが設けられるとともに、前記複数の画素部がそれぞれ、前記表示の観察面側から入射し、前記カラーフィルタと液晶層を透過した光を反射し、その反射光を前記観察面側に出射させて表示する反射表示領域と、前記観察面とは反対側から入射し、前記液晶層とカラーフィルタを透過した光を前記観察面側に出射させて表示する透過表示領域とからなっており、且つ、前記複数の画素部にそれぞれ対応する前記カラーフィルタの前記反射表示領域に対応する部分に入射した吸収波長帯域の波長光に対する光吸収率が、前記カラーフィルタの前記透過表示領域に対応する部分に入射した吸収波長帯域の波長光に対する光吸収率よりも低く設定されていることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】
カラーフィルタの少なくとも反射表示領域に対応する部分に光散乱粒子が分散されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素子。
【請求項３】
表示の観察面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少なくとも一方の基板の前記液晶層に対向する内面に複数の画素部を形成する電極が設けられるとともに、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部にそれぞれ対応する複数の色のカラーフィルタが設けられ、前記液晶層及びカラーフィルタよりも後側に、前記複数の画素部の所定の領域をそれぞれ反射表示領域とするための複数の反射膜が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示素子。
【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素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子は、液晶層への電界の印加により光の透過を制御する複数の画素部を有するものであり、カラー画像を表示する液晶表示素子は、前記複数の画素部にそれぞれ対応させて複数の色のカラーフィルタを備えている。
【０００３】
この液晶表示素子には、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の両方の表示を行なう反射／透過型のものとがある。
【０００４】
前記反射／透過型の液晶表示素子は、従来、表示の観察面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を設け、前記前側基板と後側基板の前記液晶層に対向する内面に複数の画素部を形成する電極を設けるとともに、前記後側基板の外面に半透過反射膜を設けた構成となっており、さらにカラー画像を表示する反射／透過型液晶表示素子は、前記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、前記複数の画素部にそれぞれ対応させて複数の色のカラーフィルタを設けた構成となっている。
【０００５】
【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／透過型液晶表示素子は、外光を利用する反射表示のときの表示画像の品質と、バックライト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。
【０００６】
すなわち、従来のカラー画像を表示する反射／透過型液晶表示素子は、反射表示のときは、表示の観察面側から入射し、前記カラーフィルタと液晶層を透過して前記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観察面側に出射させ、透過表示のときは、前記観察面側とは反対側から前記半透過反射膜を透過して入射し、前記液晶層とカラーフィルタを透過した光を前記観察面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。
【０００７】
そのため、従来のカラー画像を表示する反射／透過型液晶表示素子は、反射表示のときの各画素部からの出射光が、透過表示のときに比べて、色純度は高いが強度が低い光であるのに対し、透過表示のときの各画素部からの出射光が、反射表示のときに比べて、強度は充分高いが色純度が低い光であり、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設計された液晶表示素子は、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設計された液晶表示素子は、反射表示のときの表示画像の品質が悪い。
【０００８】
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／透過型の液晶表示素子を提供することを目的としたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明の液晶表示素子は、液晶層への電界の印加により光の透過を制御する複数の画素部を有し、前記複数の画素部にそれぞれ対応させて複数の色のカラーフィルタが設けられるとともに、前記複数の画素部がそれぞれ、前記表示の観察面側から入射し、前記カラーフィルタと液晶層を透過した光を反射し、その反射光を前記観察面側に出射させて表示する反射表示領域と、前記観察面側とは反対側から入射し、前記液晶層とカラーフィルタを透過した光を前記観察面側に出射させて表示する透過表示領域とからなっており、且つ、前記複数の画素部にそれぞれ対応する前記カラーフィルタの前記反射表示領域に対応する部分に入射した吸収波長帯域の波長光に対する光吸収率が、前記カラーフィルタの前記透過表示領域に対応する部分に入射した吸収波長帯域の波長光に対する光吸収率よりも低く設定されていることを特徴とするものである。
【００１０】
この液晶表示素子は、複数の画素部からそれぞれ、反射表示のときはカラーフィルタを２回透過した着色光を出射し、透過射表示のときは前記カラーフィルタを１回だけ透過した着色光を出射するが、前記複数の画素部をそれぞれ前記反射表示領域と透過表示領域とに分け、前記複数の画素部にそれぞれ対応する前記カラーフィルタの前記反射表示領域に対応する部分に入射した吸収波長帯域の波長光に対する光吸収率を、前記カラーフィルタの前記透過表示領域に対応する部分に入射した吸収波長帯域の波長光に対する光吸収率よりも低く設定しているため、反射表示のときと透過表示のときの各画素部からの出射光の色純度と強度の差を小さくし、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素子は、複数の画素部をそれぞれ、表示の観察面側から入射し、カラーフィルタと液晶層を透過した光を反射し、その反射光を前記観察面側に出射させて表示する反射表示領域と、前記観察面側とは反対側から入射し、前記液晶層とカラーフィルタを透過した光を前記観察面側に出射させて表示する透過表示領域とに分け、前記複数の画素部にそれぞれ対応する前記カラーフィルタの前記反射表示領域に対応する部分に入射した吸収波長帯域の波長光に対する光吸収率を、前記カラーフィルタの前記透過表示領域に対応する部分に入射した吸収波長帯域の波長光に対する光吸収率よりも低く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ようにしたものである。
【００１２】
この液晶表示素子においては、前記カラーフィルタの少なくとも前記反射表示領域に対応する部分に光散乱粒子を分散させるのが望ましい。
【００１３】
また、この液晶表示素子は、表示の観察面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を設け、前記前側基板と後側基板の少なくとも一方の基板の前記液晶層に対向する内面に複数の画素部を形成する電極を設けるとともに、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部にそれぞれ対応する複数の色のカラーフィルタを設け、前記液晶層及びカラーフィルタよりも後側に、前記複数の画素部の所定の領域をそれぞれ反射表示領域とするための複数の反射膜を設けた構成のものが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１及び図２はこの発明の第１の実施例を示しており、図１は液晶表示素子の一部分の断面図、図２は前記液晶表示素子の１つの画素部の平面図である。
【００１５】
この液晶表示素子１は、図１のように、表示の観察面側である前側（図において上側）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の前記液晶層４に対向する内面と、後側基板３の前記液晶層４に対向する内面とに、複数の画素部Ａを形成する透明電極５，６が設けられるとともに、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、前記複数の画素部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８Ｒ，８Ｇ，８Ｂが設けられ、前記液晶層４及びカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂと後側基板３の内面の電極６よりも後側に、前記複数の画素部Ａ内の所定の領域をそれぞれ反射表示領域Ａ１とするための複数の反射膜９が選択的に設けられた構成となっている。
【００１６】
なお、この実施例の液晶表示素子１は、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表示素子であり、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。
【００１７】
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。
【００１８】
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の基板面上に形成されたゲート電極と、このゲート電極を覆って前記基板面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。
【００１９】
また、図１では省略しているが、図示しない前記ゲート配線とデータ配線のうち、ゲート配線は、後側基板３の基板面上に前記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、データ配線は、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。
【００２０】
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。
【００２１】
また、前記複数の反射膜９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、後側基板３の基板面上に前記ゲート配線と同じ金属膜により形成されるか、あるいは、前記ゲート絶縁膜の上に前記ゲート配線と同じ金属膜により形成されている。
【００２２】
この複数の反射膜９はそれぞれ、前記画素部Ａの所定の領域にそれぞれ対応させて設けられており、前記画素部Ａのうち、前記反射膜９に対応する領域が、表示の観察面側である前側から入射し、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂと液晶層４を透過した光を反射し、その反射光を前側（観察面側）に出射させて表示する反射表示領域Ａ１とされ、他の領域（前記反射膜９の無い領域）が、前記観察面側とは反対側である後側から入射し、前記液晶層４とカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを透過した光を前側（観察面側）に出射させて表示する透過表示領域Ａ２とされている。
【００２３】
なお、この実施例では、図１及び図２に示したように、前記画素部Ａを左右２つの領域に分け、その一方の領域を反射表示領域Ａ１、他方の領域を透過表示領域Ａ２とするとともに、前記反射表示領域Ａ１の面積を前記透過表示領域Ａ２の面積よりも大きくしている。
【００２４】
さらに、前記後側基板３の内面には、前記複数のＴＦＴ４と前記複数のデータ配線１１を覆うオーバーコート絶縁膜（図示せず）が設けられており、その上に、前記複数の画素電極６がマトリックス状に配列している表示エリアの全域にわたって配向膜１１が形成されている。
【００２５】
一方、前記前側基板２の内面には、その基板面上に、前記複数の画素部Ａを除く領域に対応する遮光膜１０が形成されており、この基板面上に、前記遮光膜１０を覆って、前記複数の画素部Ａにそれぞれ対応する赤、緑、青のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂが形成され、その上に前記対向電極５が形成されるとともに、この対向電極５の上に、前記表示エリアの全域にわたって配向膜１２が形成されている。
【００２６】
前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂは、前記反射表示領域Ａ１に対応する部分に入射した光のうち吸収波長帯域の波長光に対する光吸収率（以下、単に光吸収率という）を、前記透過表示領域Ａ２に対応する部分の光吸収率よりも予め定められた値だけ低くしたものであり、このカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの前記透過表示領域Ａ２に対応する部分は、前記透過表示領域Ａ２に対応する部分よりも薄い膜厚に形成されている。
【００２７】
この実施例では、図１に示したように、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂをそれぞれ、前側基板２の基板面上に前記画素部Ａの全域に対応させて設けられた第１のフィルタ層８Ｒａ，８Ｇａ，８Ｂａと、この第１のフィルタ層８Ｒａ，８Ｇａ，８Ｂａの上に前記画素部Ａのうちの透過表示領域Ａ２に対応させて設けられた第２のフィルタ層８Ｒｂ，８Ｇｂ，８Ｂｂとにより形成し、これらのカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの前記透過表示領域Ａ２に対応する部分（第１のフィルタ層８Ｒａ，８Ｇａ，８Ｂａと第２のフィルタ層８Ｒｂ，８Ｇｂ，８Ｂｂとからなる２層膜部分）の光吸収率と、前記反射表示領域Ａ１に対応する部分（第１のフィルタ層８Ｒａ，８Ｇａ，８Ｂａのみからなる単層膜部分）の光吸収率とを上記のように設定している。
【００２８】
さらに、この実施例では、前記第１と第２のフィルタ層のうち、第１のフィルタ層８Ｒａ，８Ｇａ，８Ｂａにその全域にわたって光散乱粒子ａを分散させ、その上に前記画素部Ａのうちの透過表示領域Ａ２に対応させて第２のフィルタ層８Ｒｂ，８Ｇｂ，８Ｂｂを設け、、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの反射表示領域Ａ１に対応する部分と透過表示領域Ａ２に対応する部分の両方に光散乱性をもたせている。以下、前記光散乱粒子ａを分散させた第１のフィルタ層８Ｒａ，８Ｇａ，８Ｂａを散乱フィルタ層と言い、光散乱粒子を分散させない第２のフィルタ層８Ｒｂ，８Ｇｂ，８Ｂｂを非散乱フィルタ層と言う。
【００２９】
このように、第１のカラーフィルタ層８Ｒａ，８Ｇａ，８Ｂａに光散乱粒子ａを含有させて光散乱膜としての機能も付与することにより、別個に光散乱層を設けるための製造プロセスの増加によるコストアップや歩留まりの低下を回避することができる。
【００３０】
また、この実施例では、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの反射表示領域Ａ１に対応する部分の光吸収率を、前記散乱フィルタ層８Ｒａ，８Ｇａ，８Ｂａの顔料含有率を調整することにより、後述する反射表示のときに充分な色純度と強度の着色光を前側に出射することができる値に設定し、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの透過表示領域Ａ２に対応する部分の光吸収率を、前記散乱フィルタ層８Ｒａ，８Ｇａ，８Ｂａの光吸収率に応じて前記非散乱フィルタ層８Ｒｂ，８Ｇｂ，８Ｂｂの顔料含有率を調整することにより、後述する透過表示のときに充分な色純度と強度の着色光を前側に出射することができる値に設定している。
【００３１】
そして、前記前側基板２と後側基板３は、前記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層４が設けられている。
【００３２】
さらに、この液晶表示素子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１３，１４を備えている。
【００３３】
なお、この液晶表示素子１は、例えばＴＮ（ツイステッドネマティック）型のものであり、前記液晶層４の液晶分子は前後の基板２，３間において実質的に９０度のツイスト角でツイスト配向し、前記一対の偏光板１３，１４は、それぞれの透過軸を実質的に直交させるか、あるいは実質的に互いに平行にして配置されている。
【００３４】
この液晶表示素子１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い、充分な明るさの外光が得られないときに、この液晶表示素子１の後側に配置されたバックライト１５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る。
【００３５】
なお、前記バックライト１５は、前記液晶表示素子１に対向する前面から、正面方向（液晶表示素子１の観察面の法線に沿った方向）に指向性をもった均一な強度分布の照明光を出射するものであり、例えば、一端面と入射端面とし、前面全体を前記入射端面から入射した光の出射面とした導光板と、この導光板の前記入射端面に対向させて配置された発光素子とからなっている。
【００３６】
まず、外光を利用する反射表示について説明すると、この反射表示のときは、表示の観察面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、前側の偏光板１３によりその吸収軸に沿った偏光成分の光を吸収され、この前側偏光板１３の透過軸に沿った直線偏光光となって液晶表示素子１の各画素部Ａに入射する。
【００３７】
前記各画素部Ａに入射した光は、カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂによりその吸収波長帯域の波長光を吸収され、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの透過波長帯域の波長光が、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを透過して、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、各画素部Ａの電極５，６間に印加される電界により変化する液晶分子の配向状態に応じて旋光し、前記液晶層４の後側に出射する。
【００３８】
そして、前記各画素部Ａに入射した光のうち、前記画素部Ａの反射表示領域（反射膜９が対応している領域）Ａ１に入射した光は、前記反射膜９により反射され、前記液晶層４とカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを再び透過して前側偏光板１３に入射し、この前側偏光板１３により吸収されるか、あるいは、この前側偏光板１３を透過して前側（観察面側）に出射する。
【００３９】
すなわち、前記前側偏光板１３への入射光がこの偏光板１３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１３により吸収されてその画素部Ａの表示が暗表示（黒）になり、前記前側偏光板１３への入射光がこの偏光板１３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１３を透過して前側に出射し、その画素部Ａの表示が着色された明表示になる。
【００４０】
なお、前記各画素部Ａに入射した光のうち、前記画素部Ａの透過表示領域（反射膜９が対応していない領域）Ａ２に入射した光は、後側基板３を透過して後側偏光板１４に入射し、この後側偏光板１４により吸収されるか、あるいは前記後側偏光板１４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。
【００４１】
この反射表示の場合、この実施例では、前記画素部Ａの反射表示領域Ａ１を形成するための反射膜９を後側基板３の内面に設け、前側から入射し、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの反射表示領域Ａ１に対応する部分と液晶層４とを透過した光を、後側基板３の内面において前記反射膜９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１４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１３による２回の吸収だけにし、充分な明るさの表示を得ることができる。
【００４２】
次に、バックライト１５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、前記バックライト１５から図１に破線矢印で示したように出射した照明光が、後側偏光板１４によりその吸収軸に沿った偏光成分の光を吸収され、この後側偏光板１４の透過軸に沿った直線偏光光となって液晶表示素子１に入射して、その光のうち、前記画素部Ａの透過表示領域Ａ２に向かう光が液晶層４にその後側から入射する。
【００４３】
なお、前記バックライト１５からの照明光のうち、前記画素部Ａの反射表示領域Ａ１に向かう光は、前記反射膜９により反射され、前記後側偏光板１４を再び透過して後側に戻る。
【００４４】
前記液晶層４にその後側から入射した光は、各画素部Ａの電極５，６間に印加される電界により変化する液晶分子の配向状態に応じて旋光し、前記液晶層４の前側に出射する。
【００４５】
そして、前記液晶層４の前側に出射した光は、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂによりその吸収波長帯域の波長光を吸収され、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの透過波長帯域の波長光が、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを透過して、赤、緑、青のいずれかの色の着色光となって前側偏光板１３に入射し、この前側偏光板１３により吸収されるか、あるいは、この前側偏光板１３を透過して前側（観察面側）に出射する。
【００４６】
すなわち、前記前側偏光板１３への入射光がこの偏光板１３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１３により吸収されてその画素部Ａの表示が暗表示（黒）になり、前記前側偏光板１３への入射光がこの偏光板１３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１３を透過して前側に出射し、その画素部Ａの表示が着色された明表示になる。
【００４７】
このように、前記液晶表示素子１は、複数の画素部Ａからそれぞれ、反射表示のときはカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを２回透過した着色光を出射し、透過表示のときは前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを１回だけ透過した着色光を出射する。
【００４８】
そのため、前記反射表示のときの各画素部Ａからの出射光は、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂによる吸収波長帯域の波長光の吸収を二重に受けた着色光であり、透過射表示のときの各画素部Ａからの出射光は、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂによる吸収波長帯域の波長光の吸収を一度だけ受けた着色光である。
【００４９】
しかし、この液晶表示素子１では、前記複数の画素部Ａをそれぞれ、前側から入射し、前記カラーフィルタカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂと液晶層４を透過した光を反射し、その反射光を前側に出射させて表示する反射表示領域Ａ１と、後側から入射し、前記液晶層４とカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを透過した光を前側に出射させて表示する透過表示領域Ａ２とに分け、前記複数の画素部Ａにそれぞれ対応するカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの前記反射表示領域Ａ１に対応する部分の光吸収率を、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの前記透過表示領域Ａ２に対応する部分の光吸収率よりも低く設定しているため、反射表示のときと透過表示のときの各画素部Ａからの出射光の色純度と強度の差を小さくし、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。
【００５０】
すなわち、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂは、前記反射表示領域Ａ１に対応する部分の光吸収率が前記透過表示領域Ａ２に対応する部分の光吸収率よりも低いため、このカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの反射表示領域Ａ１に対応する部分を透過した着色光は、前記透過表示領域Ａ２に対応する部分を透過した着色光に比べて、カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの吸収波長帯域の波長の漏れ光を多く含んでいる。
【００５１】
したがって、仮に、前側からの入射光の強度と後側からの入射光の強度とが等しいとすると、前側から入射して前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの反射表示領域Ａ１に対応する部分を透過した着色光は、後側から入射して前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの透過表示領域Ａ２に対応する部分を透過した着色光に比べて、強度は高いが色純度が低い光である。
【００５２】
しかし、前側から入射して前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの反射表示領域Ａ１に対応する部分を透過した着色光、つまりカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの吸収波長帯域の波長の漏れ光を含む光は、前記反射膜９により反射されて前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの反射表示領域Ａ１に対応する部分に再入射して前記漏れ光を吸収されるため、前記反射表示のときの各画素部Ａからの出射光は、前記透過表示のときの各画素部Ａからの出射光に近い色純度と強度の着色光である。
【００５３】
そして、この実施例では、上述したように、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの透過表示領域Ａ２に対応する部分の光吸収率を、バックライト１５から出射して液晶表示素子１にその後側から入射した照明光から充分な色純度と強度の着色光を得ることができる値に設定しているため、前記透過表示のときに良好な品質のカラー画像を表示することができるとともに、前記反射表示のときも、前記透過表示のときの品質に近い、良好な品質のカラー画像を表示することができる。
【００５４】
なお、前記反射表示のときの入射光（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、バックライト１５からの照明光の強度よりも低い。
【００５５】
しかし、この実施例では、図１及び図２に示したように、前記画素部Ａの反射表示領域Ａ１の面積を透過表示領域Ａ２の面積よりも大きくしているため、前記反射表示のときと透過表示のときの表示の輝度差を小さくすることができる。
【００５６】
この液晶表示素子１において、前記反射表示領域Ａ１と透過表示領域Ａ２の面積比は、前記画素部Ａの面積を１００としたとき、５５〜７５：２５〜４５の範囲に設定するのが好ましく、前記反射表示領域Ａ１と透過表示領域Ａ２の面積比をこのようにすることにより、反射表示のときと透過表示のときの表示の輝度差をより小さくすることができる。
【００５７】
しかも、この液晶表示素子１は、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの反射表示領域Ａ１に対応する部分を、光散乱粒子ａを分散させた散乱フィルタ層８Ｒａ，８Ｇａ，８Ｂａにより形成し、透過表示領域Ａ２に対応する部分を、前記散乱フィルタ層８Ｒａ，８Ｇａ，８Ｂａと光散乱粒子を分散させない非散乱フィルタ層８Ｒｂ，８Ｇｂ，８Ｂｂとの積層膜により形成しているため、前記反射表示のときも透過表示のときも、正面輝度が充分に高く、しかも視野角が広い表示を得ることができる。
【００５８】
すなわち、この液晶表示素子１は、外光を利用する反射表示のときは、正面方向、つまり観察面の法線に沿った方向に対して斜めに傾いた方向（通常は観察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鏡面反射膜９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。
【００５９】
この実施例の液晶表示素子１では、正面方向に対して斜めに傾いた方向から入射し、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの反射表示領域Ａ１に対応する部分に入射した光が、図１に実線矢印で示したように、前記散乱フィルタ層８Ｒａ，８Ｇａ，８Ｂａに分散された光散乱粒子ａにより拡散され、さらに前記鏡面反射膜９により反射されて前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの反射表示領域Ａ１に対応する部分に入射した光が、再び前記光散乱粒子ａにより拡散されるため、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。
【００６０】
一方、前記バックライト１５は、上述したように、正面方向に指向性をもった均一な強度分布の照明光を出射するため、このバックライト１５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。
【００６１】
それに対し、この実施例の液晶表示素子１では、その後側から入射し、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの透過表示領域Ａ２に対応する部分に入射した光が、図１に破線矢印で示したように、散乱フィルタ層８Ｒａ，８Ｇａ，８Ｂａと非散乱フィルタ層８Ｒｂ，８Ｇｂ，８Ｂｂとのうちの前記散乱フィルタ層８Ｒａ，８Ｇａ，８Ｂａに分散された光散乱粒子ａにより拡散されるため、前記透過表示のときの表示の正面輝度を充分に高く保つとともに、視野角を広くすることができる。
【００６２】
しかも、この液晶表示素子１では、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂに光散乱粒子ａを分散させ、このカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂに光拡散機能をもたせているため、他に拡散板等の拡散手段を備える必要はなく、したがって、抵コスト化を図ることができる。
【００６３】
また、上記実施例の液晶表示素子１は、上述したように、表示の観察面側である前側の基板２とこの前側基板２に対向する後側基板３との間に液晶層４を設け、前記前側基板２と後側基板３の前記液晶層４に対向する内面に複数の画素部Ａを形成する電極５，６を設けるとともに、前記前側基板２の内面に前記複数の画素部Ａにそれぞれ対応する複数の色（実施例では赤、緑、青の３色）のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを設け、前記液晶層４及びカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂよりも後側、つまり後側基板３の内面に、前記複数の画素部Ａの所定の領域をそれぞれ前記反射表示領域Ａ１とするための複数の反射膜９を設けたものであるため、簡単な構造で、前記反射表示領域Ａ１と透過表示領域Ａ２とからなる画素部Ａを形成することができる。
【００６４】
なお、上記実施例では、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの反射表示領域Ａ１に対応する部分と透過表示領域Ａ２に対応する部分の両方に光散乱性をもたせているが、上述したように、バックライト１５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ため、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂに光散乱性をもたせるための光散乱粒子ａは、反射表示領域Ａ１に対応する部分だけに分散させてもよい。
【００６５】
図３はこの発明の第２の実施例を示す液晶表示素子の一部分の断面図であり、この液晶表示素子１は、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの反射表示領域Ａ１に対応する部分を、光散乱粒子ａを分散させた散乱フィルタ層８Ｒａ，８Ｇａ，８Ｂａにより形成し、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの透過表示領域Ａ２に対応する部分を、光散乱粒子を分散させない非散乱フィルタ層８Ｒｂ，８Ｇｂ，８Ｂｂにより形成して、前記反射表示領域Ａ１に対応する部分だけに光散乱性をもたせたものであり、他の構成は上述した第１の実施例と同じである。
【００６６】
この実施例のように、反射表示領域Ａ１に対応する部分だけに光散乱性をもたせ透過表示領域Ａ２に光散乱層を設けない構成とすることにより、透過表示におけるコントラスト比等の表示品質が向上する。
【００６７】
また、図４はこの発明の第３の実施例を示す液晶表示素子の一部分の断面図であり、この液晶表示素子１は、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの反射表示領域Ａ１に対応する部分を、光散乱粒子ａを分散させた散乱フィルタ層８Ｒａ，８Ｇａ，８Ｂａにより形成し、前記反射表示領域Ａ１に対応する部分に光散乱性をもたせるとともに、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの透過表示領域Ａ２に対応する部分を、光散乱粒子を分散させない非散乱フィルタ層８Ｒｂ，８Ｇｂ，８Ｂｂの上に前記散乱フィルタ層８Ｒａ，８Ｇａ，８Ｂａを極く薄い厚さに積層した積層膜により形成して、前記透過表示領域Ａ２に対応する部分に極く僅かな光散乱性をもたせたものであり、他の構成は上述した第１の実施例と同じである。
【００６８】
この第２及び第３の実施例の液晶表示素子１においても、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの前記透過表示領域Ａ２に対応する部分の光吸収率は、バックライト１５から出射して液晶表示素子１にその後側から入射した照明光から充分な色純度と強度の着色光を得ることができる値に設定され、前記反射表示領域Ａ１に対応する部分の光吸収率は、その部分のフィルタ厚さを前記透過表示領域Ａ２に対応する部分のフィルタ厚さよりも薄くすることにより、前記透過表示領域Ａ２に対応する部分の光吸収率よりも予め定められた値だけ低く設定されている。
【００６９】
なお、上述した第１〜第３の実施例では、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの反射表示領域Ａ１に対応する部分のフィルタ厚さを透過表示領域Ａ２に対応する部分のフィルタ厚さよりも薄くすることにより、前記反射表示領域Ａ１に対応する部分の光吸収率を前記透過表示領域Ａ２に対応する部分の光吸収率よりも低く設定しているが、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの反射表示領域Ａ１に対応する部分と透過表示領域Ａ２に対応する部分のフィルタ厚さを略同じにし、前記反射表示領域Ａ１に対応する部分の顔料含有率を前記透過表示領域Ａ２に対応する部分の顔料含有率よりも少なくすることにより、前記反射表示領域Ａ１に対応する部分の光吸収率を前記透過表示領域Ａ２に対応する部分の光吸収率よりも低く設定してもよい。
【００７０】
また、上記実施例では、前記画素部Ａを左右２つの領域に分け、その一方を反射表示領域Ａ１、他方を透過表示領域Ａ２としているが、それに限らず、例えば、前記画素部Ａをその周縁部と中央部の２つの領域に分け、その一方を反射表示領域Ａ１とし、他方を透過表示領域Ａ２としても、また前記画素部Ａを３つ以上の領域に分け、そのうちの１つまたは複数の領域を反射表示領域Ａ１とし、他の１つまたは複数の領域を透過表示領域Ａ２としてもよい。
【００７１】
さらに、上記実施例では、前側基板２の内面にカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを設けているが、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂは、後側基板３の内面の前記反射膜９と画素電極６との間に設けてもよく、また、前記反射膜９は、液晶層４及びカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ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１４の後側に設けてもよい。
【００７２】
また、上記実施例では、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの少なくとも反射表示領域Ａ１に対応する部分に光散乱粒子ａを分散させているが、その代わりに、前記反射膜９を散乱反射膜としてもよく、また、カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂとは別個に、光散乱膜を反射表示領域Ａ１にのみ対応させて選択的に配設してもよい。このようにしても、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。
【００７３】
さらに、上記実施例では、液晶表示素子１の後側基板３の内面に設けられた複数の画素電極６よりも後側に、画素部Ａ内の所定の領域を反射表示領域Ａ１とするための反射膜９を設けているが、前記画素電極６を反射膜を兼ねる反射電極とすることもでき、その場合は、前記画素電極６の透過表示領域Ａ２に対応する部分をＩＴＯ等からなる透明電極とし、反射表示領域Ａ１の対応する部分をアルミニウム等からなる金属反射膜とすればよい。
【００７４】
さらに、上記実施例の液晶表示素子１は、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表示素子であるが、この発明は、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表示素子や、単純マトリックス液晶表示素子にも適用することができ、さらに、ＴＮ型に限らず、ＳＴＮ（スーパーツイステッドネマティック）型液晶表示素子、液晶分子を一方向に分子長軸を揃えて配向させたホモジニアス配向型液晶表示素子、強誘電性または反強誘電性液晶表示素子、複数の画素部を形成する電極を一方の基板の内面に設けた横電界型液晶表示素子等の各種液晶表示素子にも適用することができる。
【００７５】
【発明の効果】
この発明の液晶表示素子は、複数の画素部をそれぞれ、表示の観察面側から入射し、カラーフィルタと液晶層を透過した光を反射し、その反射光を前記観察面側に出射させて表示する反射表示領域と、前記観察面側とは反対側から入射し、前記液晶層とカラーフィルタを透過した光を前記観察面側に出射させて表示する透過表示領域とに分け、前記複数の画素部にそれぞれ対応する前記カラーフィルタの前記反射表示領域に対応する部分の光吸収率を、前記カラーフィルタの前記透過表示領域に対応する部分の光吸収率よりも低く設定したものであるため、反射表示のときと透過表示のときの各画素部からの出射光の色純度と強度の差を小さくし、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。
【００７６】
この液晶表示素子においては、前記カラーフィルタの少なくとも前記反射表示領域に対応する部分に光散乱粒子を分散させるのが望ましく、このようにすることにより、少なくとも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、視野角を広くし、しかも、他に拡散板等の拡散手段を備える必要を無くして抵コスト化を図ることができる。
【００７７】
また、この液晶表示素子は、表示の観察面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を設け、前記前側基板と後側基板の少なくとも一方の基板の前記液晶層に対向する内面に複数の画素部を形成する電極を設けるとともに、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部にそれぞれ対応する複数の色のカラーフィルタを設け、前記液晶層及びカラーフィルタよりも後側に、前記複数の画素部の所定の領域をそれぞれ反射表示領域とするための複数の反射膜を設けた構成とするのが好ましく、このようにすることにより、簡単な構造で、前記反射表示領と透過表示領域とからなる画素部を形成することができる。
【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素子の一部分の断面図。
【図２】前記液晶表示素子の１つの画素部の平面図。
【図３】この発明の第２の実施例を示す液晶表示素子の一部分の断面図。
【図４】この発明の第３の実施例を示す液晶表示素子の一部分の断面図。
【符号の説明】
１…液晶表示素子
Ａ…画素部
Ａ１…反射表示領域
Ａ２…透過表示領域
２，３…基板
４…液晶層
５…対向電極
６…画素電極
７…ＴＦＴ
８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ…カラーフィルタ
８Ｒａ，８Ｇａ，８Ｂａ…散乱フィルタ層
ａ…光散乱粒子
８Ｒｂ，８Ｇｂ，８Ｂｂａ…非散乱フィルタ層
９…反射膜
１０…遮光膜
１３，１４…偏光板
１５…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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